專利名稱：利用石英礫石制備石英砂的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由石英礫石制備石英砂的生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種利用卵狀石英礫石制備透明石英玻璃用石英砂的工藝。
背景技術(shù)：
遠古，東?？h及其附近地區(qū)形成大量石英脈，現(xiàn)在，古石英脈大多數(shù)遭受地質(zhì)作用破壞、搬運磨圓后聚積在一起，形成了卵狀石英礫石層(石棚)，資源量達億噸。石英礫石表面普遍附著褐紅或褐黃色鐵質(zhì)簿膜，內(nèi)部裂隙發(fā)育，裂隙縫中充填雜質(zhì)。這些礫石SiO2含量低、雜質(zhì)含量高，如果能夠作為生產(chǎn)透明石英玻璃用石英砂的原料將從根本上解決優(yōu)質(zhì)石英資源短缺問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠減小污染并能提升石英礫石資源的利用價值的利用石英礫石制備透明石英玻璃用石英砂的工藝。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來解決其技術(shù)問題第一步取石英礫石并將其破碎成碎塊，第二步將石英礫石碎塊投入自磨機中，按石英礫石與水之質(zhì)量比為1∶0.35～0.5的比例將水加至自磨機中進行自磨，第三步在自磨后的石英礫石碎塊中，剔除含雜質(zhì)的石英礫石碎塊后得到合格礫石碎塊，再將合格石英礫石碎塊900℃～950℃煅燒2小時～2.5小時后水淬，使合格石英礫石碎塊得以軟化，此后用對輥式碎礦機將軟化的石英碎塊粉碎，得到石英砂，第四步將軟化后的合格石英礫石碎塊置于堿液(氫氧化鈉含量＞20％)中，加熱至沸騰并保持30分鐘～45分鐘，取出石英砂，再對其置于50℃～60℃的酸液(硫酸＞10％)中浸泡15分鐘～25分鐘后取出，最后，用去離子水對石英砂進行清洗，使ph值為6.8～7.0，再于70℃～80℃干燥。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明采用帶水自磨，水既能起潤滑作用又能清洗表面，通過自磨可以清除礫石表面鐵質(zhì)污染及裂隙中雜質(zhì)，即將礫石碎塊和水一起放在自磨機中自磨，碎塊相互碰撞，可磨去表面的鐵質(zhì)薄膜。礫石相互碰撞時會沿裂隙面破裂，使裂隙間充填物及裂隙面上附著鐵質(zhì)薄膜得以暴露，并隨摩擦與礫石分離，這樣，可以避免因直接將礫石粉碎而使鐵質(zhì)膜、雜物與石英碎塊混在一起所引起的難以分離的問題，并由此提高了石英砂的SiO2含量，減少了雜質(zhì)含量。此外，與現(xiàn)有技術(shù)所用的鹽酸浸洗清除礫石表面鐵染相比，減少了環(huán)境污染。
(2)本發(fā)明采用光選的方法選取合格石英，即以一定強度的光照射由自磨而剝離了表皮的石英碎塊，使本發(fā)明既可分辨石英碎塊的透明度，又可分辨石英碎塊內(nèi)部是否有不透明雜質(zhì)，從而剔出其中的含有不透光(雜質(zhì)多)或內(nèi)部有黑暗點的不合格碎塊，選出合格石英。
(3)本發(fā)明采用堿浸，即用氫氧化鈉等堿性溶液溶蝕分解了細小含鋁硅酸鹽礦物，與現(xiàn)有技術(shù)所用的鹽酸加氫氟酸浸取(即所謂“剝皮”)工序相比，效果更佳，并進一步減少環(huán)境污染。用酸尤其是用硫酸清除砂中微量鋁、鐵質(zhì)等，提高了石英砂的純度，而硫酸無色無味，相對環(huán)保。
(4)用本發(fā)明加工石英礫石生產(chǎn)透明石英玻璃用石英砂，將有效提升了石英礫石資源的利用價值，緩解高純石英資源緊缺的矛盾，可大大降低現(xiàn)在透明石英玻璃用石英砂加工氫氟酸等酸處理過程出現(xiàn)的重度環(huán)境污染。
(5)石英礫石(原礦)SiO2含量97％～98.5％，鐵含量大于0.8％，鋁、鉀等雜質(zhì)含量大于0.5％。鐵主要呈薄膜狀敷在礫石表面或裂隙中，通過帶水自磨及篩分可除去99％以上。鋁、鉀等元素主要分布在細小(0.05mm)白云母礦物中，白云母常分布在裂隙面上，少數(shù)分布在結(jié)晶石英顆粒之間，通過帶水自磨及篩分、分級可除去97％以上(主要分布在小于0.125mm的粉料中，極少數(shù)呈微粒狀敷在石英砂表面)。石英礫石通過自磨、光選、煅燒、粉碎、分級(除去粉料)等物理無污染加工過程備制的石英砂SiO2含量99.85％～99.89％。氫氧化鈉與白云母反應(yīng)形成水溶性鹽，加溫氫氧化鈉溶液煮沸白云母，白云母分解(溶蝕)率達99％以上。硫酸可溶解氧化鐵和鋁(鹽)和其他微量金屬元素，用熱硫酸溶液浸洗石英砂，清除其中殘存鋁鹽、氧化鐵及其它金屬，使石英砂中微量金屬元素雜質(zhì)總量小于50ppm，SiO2含量大于99.99％，滿足透明石英玻璃管生產(chǎn)對原料的要求。
具體實施例方式
實施例1一種利用石英礫石制備石英砂的工藝1.取石英礫石并將其破碎成碎塊，英礫石碎成粒徑小于4厘米的碎塊2.將石英礫石碎塊投入自磨機中，按石英礫石與水之質(zhì)量比為1∶0.35～0.5的比例將水加至自磨機中進行自磨，石英礫石的自磨時間為10～12小時。本實施例中，石英礫石與水之質(zhì)量比可選為1∶0.35、1∶0.4、1∶0.45、1∶0.5，石英礫石的自磨時間可選10小時、11小時、12小時。
3.通過篩分得到1.5cm以上的碎粒。
4.將1.5cm以上的石英礫石碎塊放到光選機上，去除不透明、內(nèi)部有黑暗點的礫石碎塊5.將合格石英礫石碎塊900℃-950℃煅燒2小時～2.5小時后水淬，使合格石英礫石碎塊得以軟化。本實施例中煅燒溫度可選900℃、950℃，煅燒時間可選2小時、2.5小時。
6.用對輥式碎礦機將軟化的石英碎塊粉碎，得到石英砂，將石英砂粉分級成為0.425mm-0.250mm、0.250mm-0.180mm、0.180mm-0.125mm的石英砂和小于0.125mm的粉料。
7.將軟化后的合格石英礫石碎塊置于堿液(氫氧化鈉含量＞20％)中，加熱至沸騰并保持30分鐘～45分鐘，取出石英砂，再對其置于50℃～60℃的酸液(硫酸＞10％)中浸泡15分鐘～25分鐘后取出，最后，用去離子水對石英砂進行清洗，使ph值為6.8～7.0，再于70℃～80℃干燥。本實施例中堿液的加熱沸騰時間可選30分鐘、35分鐘、40分鐘、45分鐘，酸液的溫度可選50℃、60℃，浸泡時間可選15分鐘、20分鐘、25分鐘，清洗后干燥的溫度可選70℃、75℃、80℃。
實施例2取江蘇省東海縣牛山鎮(zhèn)卵狀石英礫石50kg，加工程序如下1、粗碎顎式破碎機將石英礫石破碎成小于4cm的碎塊。
2、自磨將石英礫石碎塊投入臥式自磨機中，礫石比水約1∶0.5，自磨10小時--12小時。
3、篩分1.5cm以上的礫石碎塊43.4kg；1.5cm以下的碎粒6.25kg。
4、光選將1.5cm以上的石英礫石碎塊放到光選機上，剔除不透明、內(nèi)部有黑暗點的不合格礫石碎塊(8.1kg)。
5、煅燒及水淬將合格石英礫石碎塊900℃煅燒2小時后水淬。
6、粉碎用對輥式碎礦機將松軟石英碎塊粉碎全部通過0.425mm。
7、分級將石英砂粉分級成為0.425mm-0.250mm(11.60kg)、0.250mm-0.180mm(7.2kg)、0.180mm-0.125mm(7.5kg)的石英砂和小于0.125mm(8.8kg)的粉料。
8、堿浸采用25％氫氧化鈉溶液，液固比5∶1，煮沸不同粒級石英砂45分鐘。
9、酸洗用10％硫酸，液固比3∶1，浸洗堿處理過的石英砂，50℃、浸15分鐘。
10、清洗用去離子水清洗不同粒級石英砂精礦，11、干燥70℃干燥。
12、包裝石英砂(26.15kg)。
用此方法備制的石英砂中SiO2含量99.993％-99.998％(動物膠重量法分析)，鋁、鉀、鐵、銅等十多種微量元素總量小于35ppm(電感耦合等離子發(fā)射光譜ICP測定)。
用此工藝備制的石英砂做拉管試驗，制出合格耐高溫透明電光源石英管。
權(quán)利要求
1.一種利用石英礫石制備石英砂的工藝，其特征在于第一步取石英礫石并將其破碎成碎塊，第二步將石英礫石碎塊投入自磨機中，按石英礫石與水之質(zhì)量比為1∶0.35～0.5的比例將水加至自磨機中進行自磨，第三步在自磨后的石英礫石碎塊中，剔除含雜質(zhì)的石英礫石碎塊后得到合格礫石碎塊，再將合格石英礫石碎塊900℃～950℃煅燒2小時～2.5小時后水淬，使合格石英礫石碎塊得以軟化，此后用對輥式碎礦機將軟化的石英碎塊粉碎，得到石英砂，第四步將軟化后的合格石英礫石碎塊置于堿液(氫氧化鈉含量＞20％)中，加熱至沸騰并保持30分鐘～45分鐘，取出石英砂，再對其置于50℃～60℃的酸液(硫酸＞10％)中浸泡15分鐘～25分鐘后取出，最后，用去離子水對石英砂進行清洗，使ph值為6.8～7.0，再于70℃～80℃干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用石英礫石制備石英砂的工藝，其特征在于石英礫石的自磨時間為10～12小時，自磨后，通過篩分得到1.5cm以上的碎粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用石英礫石制備石英砂的工藝，其特征在于含雜質(zhì)的石英礫石碎塊的剔除是將1.5cm以上的石英礫石碎塊放到光選機上，去除不透明、內(nèi)部有黑暗點的礫石碎塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的利用石英礫石制備石英砂的工藝，其特征在于在用對輥式碎礦機將軟化的石英碎塊粉碎后，將石英砂粉分級成為0.425mm-0.250mm、0.250mm-0.180mm、0.180mm-0.125mm的石英砂和小于0.125mm的粉料(另作硅微粉原料)，分別經(jīng)堿浸、酸洗及清洗后即得到不同粒級石英砂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用石英礫石制備石英砂的工藝，其特征在于取石英礫石并將其破碎成碎塊是將石英礫石碎成粒徑小于4厘米的碎塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用石英礫石制備石英砂的工藝，此工藝主要包括破碎、帶水自磨、光選、煅燒、粉碎、清洗等。采用帶水自磨來清除礫石表面鐵質(zhì)污染及裂隙中雜質(zhì)，避免因直接將礫石粉碎而使鐵質(zhì)膜、雜物與石英碎塊混在一起所引起的難以分離的問題。此外，采用光選的方法選取合格石英，用氫氧化鈉等堿性溶液溶蝕分解細小含鋁硅酸鹽礦物，用酸尤其是用硫酸清除砂中微量鋁、鐵質(zhì)等。整個工藝效果好，污染小，且有效提升了石英礫石資源的利用價值，最終石英砂中微量金屬元素雜質(zhì)總量可小于50ppm，SiO
文檔編號C03C6/00GK1789123SQ20051002265
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者劉闖, 劉鋒, 黃春雨 申請人:南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所