專利名稱：氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氧化硅礦石的提純工藝。具體為一種氯化焙燒一浸出法去除二氧化硅礦粉中有害金屬元素，提純二氧化硅粉的方法。
背景技術(shù)：
光伏產(chǎn)業(yè)及高精尖科學(xué)發(fā)展，需要提高二氧化硅材料的質(zhì)量。由于工藝條件、設(shè)備、礦石處理、環(huán)境沾污等方面的技術(shù)問題，目前浮選法采取的酸浸工藝提純二氧化硅粉已經(jīng)不能滿足高質(zhì)量的要求。因而，生產(chǎn)出來的二氧化硅材料質(zhì)量的高低和酸浸工藝弊病，直接影響了集成、固體電路、光通訊、太陽能利用等硅材料的質(zhì)量。尤其是雜質(zhì)元素:Fe、Cu、B在二氧化硅材料中允許量極微，Al、T1、K、Na、P等對半導(dǎo)體用二氧化硅材料也是限量存在.由于這些元素對二氧化硅材料純度，質(zhì)量影響甚大，要求二氧化硅提純工藝加快發(fā)展?，F(xiàn)有的二氧化硅粉提純方法為浮選法，采用酸浸工藝。主要流程是:二氧化硅礦石質(zhì)量判別一優(yōu)選礦石一實(shí)驗(yàn)室模擬一高溫水淬一細(xì)碎一磨礦一粒度分選一浮選一清洗烘干一磁選一酸浸一清洗烘干。酸浸工藝存在著對二氧化硅礦質(zhì)量要求高，選礦困難、工藝過程復(fù)雜、能耗高、污染大、有害兀素不能有效去除、成本聞等缺點(diǎn)。氯化焙燒是利用氯化冶金原理，在一定的條件下，借助于氯化劑的作用，使二氧化硅礦粉中的某些金屬組分轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗷蚬滔嗦然铮允菇饘僭睾推渌M分分離的過程。由于金屬及金屬化合物、其他化合物，絕大多數(shù)均能與化學(xué)活潑強(qiáng)的氯反應(yīng)。生成金屬氯化物。各種金屬氯化物與相應(yīng)的金屬化合物比較，又大多具有低熔點(diǎn)、高揮發(fā)性，在常溫下易溶于水等性質(zhì)。更為重要的是生成氯化物的難易和性質(zhì)的差異，往往又十分明顯。所以，在氯化過程中，運(yùn)用金屬氯化物的這一特性，較方便而有效的實(shí)現(xiàn)金屬雜質(zhì)元素(二氧化硅礦中伴生礦物的組成)與二氧化硅粉基體分離之目的。它與酸處理二氧化硅粉中的雜質(zhì)不同，酸浸出不過是除去二氧化硅粉表面的雜質(zhì)，而氯化焙燒浸出法，是在高溫下進(jìn)行的。在焙燒過程中，二氧化硅粒表面產(chǎn)生裂紋，尤其是伴生的異礦物處易于產(chǎn)生，更能與氯化劑作用，從而除去二氧化硅粉更多表面的雜質(zhì)元素。所以此法較簡單純酸處理為優(yōu)，能代替浮選法提純二氧化硅粉，更適用于差級二氧化硅的處理、降低成本。氯化焙燒所用的氯化劑主要有氯氣、氯化氫等氣態(tài)氯化劑和氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、氯化銨、四氯化碳、三氯乙烯等固態(tài)氯化劑。中國專利申請?zhí)枮?8105880.7公開了一種用氯化劑生產(chǎn)碳酸鍶的方法
該技術(shù)提出粗碳酸鍶與氯化銨混合焙燒，焙燒溫度200到300°C，焙砂用水浸出提取純碳酸鍶的方法。中國專利“黑色風(fēng)化礦泥氯化銨焙燒提取氧化稀土的方法”(池汝安、朱國才，申請?zhí)?97125900.3)提出黑色風(fēng)化礦泥與氯化銨和碳粉混合制球后焙燒，焙燒溫度330-550 0C，焙砂水浸后提取氧化稀土。
中國專利申請?zhí)枮?00410069373.0公開了一種從低含量碳酸錳礦原礦中回收錳的方法，該技術(shù)提出氯化銨或硫酸銨與低含量碳酸錳礦混合焙燒，焙燒溫度300-800°C，焙砂浸出后浸液用焙燒產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳沉錳。從以上敘述可以看出，以氯化銨為氯化劑進(jìn)行氯化焙燒在各類金屬礦物的提取中已經(jīng)得到了應(yīng)用，但在二氧化硅礦的氯化方面沒見報(bào)道。氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法乃是氯化冶金原理的應(yīng)用，此法有方法簡單效果好、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決從二氧化硅礦中去除有害金屬元素的技術(shù)問題而提供了一種氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法。本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，包括步驟如下:
(1)將二氧化硅礦高溫煅燒水淬(或根據(jù)二氧化硅玻璃的工藝要求直接實(shí)施步驟(2))，所述的二氧化硅礦為二氧化硅礦或者其他含硅物料，如各種二氧化硅管、二氧化硅棒、二氧化硅坩堝、二氧化硅塊、二氧化硅片、二氧化硅錠、二氧化硅磚、二氧化硅器皿的廢渣、廢料；
(2)精選去雜、烘干，粉磨細(xì)；
(3)粉磨好的二氧化硅粉與一定量的氯化劑(四氯化碳、氯化氫、氯氣、氯化銨、三氯乙烯)充分混合，氯化劑與二氧化硅粉的重量比為0.04-0.08: 1，混合后的物料入窯；
(4)二氧化硅粉與氯化劑的混合物入氯化爐以控制溫度進(jìn)行選擇性氯化，焙燒溫度900°C，焙燒時(shí)間60分鐘；
(5)窯內(nèi)排出的尾氣可通入化工吸收裝置回收，根據(jù)所選擇的氯化劑可還原氯化劑循環(huán)使用或中和排放；
(6)氯化后的二氧化硅粉再用HC1、HNO3、HF，混合液泡40小時(shí)以上；
(7)用電滲析水或去離子水清洗氯化后的二氧化硅粉，洗至中性后，經(jīng)200。900°C烘干；
(8)包裝。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明有以下特點(diǎn):
1、二氧化硅礦料可根據(jù)二氧化硅制品的工藝要求，或高溫水淬或直接磨粉。二氧化硅礦直接磨粉，節(jié)省了高溫水淬過程，每噸電耗下降1000余度。同時(shí)，直接磨粉的二氧化硅粉比高溫水淬磨粉的二氧化硅粉熔點(diǎn)低70°c，用來熔制二氧化硅制品時(shí)每公斤又可以節(jié)電I度左右。二氧化硅制品電耗成本比高溫水淬可下降1000元以上。2、對二氧化硅礦的質(zhì)量要求低，礦石不受區(qū)域、礦位限制，來源廣泛。氯化焙燒的二氧化硅礦石價(jià)格在百元之內(nèi)，而浮選法要求二氧化硅品質(zhì)價(jià)格在1000元-6000元，成本下降明顯。
3、氯化劑在焙燒過程中分解為相應(yīng)的酸氣，酸氣與物料中的金屬成分反應(yīng)生成可溶性鹽，未反應(yīng)的余酸氣用水回收后的水溶液和酸浸后溶液經(jīng)濃縮，還原為氯化劑循環(huán)使用，達(dá)到了環(huán)保生產(chǎn)。
4、通過控制焙燒溫度和物料停留時(shí)間可以對不同地區(qū)的二氧化硅中金屬氧化物的差異進(jìn)行選擇性氯化，盡量使二氧化硅礦中的有害金屬元素生成水溶性氯化物。5、可用電、氣、煤等方式加熱、加熱后的余熱用于烘干物料，熱利用率高，可實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能。6、氯化焙燒法制取的二氧化硅粉礦品位高，可以達(dá)到含硅99.998%以上，可以取代進(jìn)口的高純二氧化硅粉。 7、氯化劑可循環(huán)使用，從而降低了成本，減少了污染。8、工藝過程無廢氣廢水排放，符合綠色生產(chǎn)的要求。9、除二氧化 硅礦外，該工藝也適用于其他類型的含硅物料、殘次廢料，有利于資源再利用。
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例1 (制取高溫二氧化硅制品):一種氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，包括步驟如下:
①礦石純化準(zhǔn)備:
二氧化硅礦石進(jìn)廠后以人工在日光燈下目測粗選，剔除含有包裹體二氧化硅塊，并進(jìn)行分級注明用途，然后用混合酸除去表面的氧化鐵、氧化錳及碳酸鹽類、綠泥石等、洗至中性，高溫煅燒水淬、烘干，進(jìn)行精選，剔除明顯的雜質(zhì)如氧化鐵、磁鈦鐵礦、金云母等雜質(zhì)，經(jīng)電磨后取需要的顆粒度粉子。②氯化焙燒作業(yè)及混合酸酸泡:
將二氧化硅粉與固體氯化劑以4-8%的百分比配料，置于混料機(jī)中混勻，轉(zhuǎn)入氯化爐以控制溫度進(jìn)行選擇性氯化，其廢氣可通入化工吸收裝置回收HC1。氯化后的二氧化硅粉再用混合酸泡40小時(shí)以上。③清洗烘干
粉子的清洗過程也是二氧化硅粉經(jīng)混合酸處理生成的鹽類與二氧化硅粉分離的過程，而這個(gè)過程也包含著鹽類水解和某種化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)等化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)清除微細(xì)粉進(jìn)一步純化。(J:磁選、包裝。磁選的目的主要是去除部分難易被氯化的Fe和生產(chǎn)過程的污染。實(shí)施例2 (制取非高溫二氧化硅制品):一種氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，包括步驟如下:
①礦石純化準(zhǔn)備:
二氧化硅礦石進(jìn)廠后以人工在日光燈下目測粗選，剔除含有包裹體二氧化硅塊，并進(jìn)行分級注明用途，然后用混合酸除去表面的氧化鐵、氧化錳及碳酸鹽類、綠泥石等、洗至中性，烘干，進(jìn)行精選，剔除明顯的雜質(zhì)如氧化鐵、磁鈦鐵礦、金云母等雜質(zhì)，經(jīng)電磨后取需要的顆粒度粉子。②氯化焙燒作業(yè)及混合酸酸泡:
將二氧化硅粉與固體氯化劑以4-8%的百分比配料，置于混料機(jī)中混勻，轉(zhuǎn)入氯化爐以控制溫度進(jìn)行選擇性氯化，其廢氣可通入化工吸收裝置回收HC1。氯化后的二氧化硅粉再用混合酸泡40小時(shí)以上。③清洗烘干
粉子的清洗過程也是二氧化硅粉經(jīng)混合酸處理生成的鹽類與二氧化硅粉分離的過程，而這個(gè)過程也包含著鹽類水解和某種化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)等化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)清除微細(xì)粉進(jìn)一步純化。(J:磁選、包裝。磁選的目的主要是去除部 分難易被氯化的Fe和生產(chǎn)過程的污染。
權(quán)利要求
1.一種氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，其特征在于，包括步驟如下: (1)將二氧化硅礦高溫煅燒水淬或直接步驟(2)。
(2)精選去雜、烘干，粉磨細(xì)。
(3)粉磨好的二氧化硅粉與一定量的氯化劑(四氯化碳、氯化氫、氯氣、氯化銨、三氯乙烯)充分混合，氯化劑與二氧化硅粉的重量比為0.04-0.08: 1，混合后的物料入窯。
(4)二氧化硅粉與氯化劑的混合物入氯化爐以控制溫度進(jìn)行選擇性氯化，焙燒溫度900°C，焙燒時(shí)間60分鐘。
(5)窯內(nèi)排出的尾氣可通入化工吸收裝置回收，可還原氯化劑循環(huán)使用或中和排放。
(6)氯化后的二氧化硅粉再用HC1、順03、HF的混合液泡40小時(shí)以上。 (7)用電滲析水或去離子水清洗氯化后的二氧化硅粉，洗至中性后，經(jīng)200。900°C 烘干。
(8)磁選、包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，其特征在于: 所述的二氧化硅為二氧化硅或者其他含硅物料。如各種二氧化硅管、二氧化硅棒、二氧化硅坩堝、二氧化硅塊、二氧化硅片、二氧化硅錠、二氧化硅磚、二氧化硅器皿及其廢渣、廢料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，其特征在于: 步驟(I)中二氧化硅礦料可根據(jù)二氧化硅制品的工藝要求，或高溫水淬或直接磨粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，其特征在于: 步驟(3)中氯化劑是指四氯化碳、氯化氫、氯氣、氯化銨、三氯乙烯任選其一；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，其特征在于: 步驟(3)中氯化劑與二氧化硅粉的重量比為0.04-0.08: I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，其特征在于: 步驟(4)所述的密閉焙燒窯爐可以是各種間接加熱式的窯爐，如回轉(zhuǎn)窯、管式爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，其特征在于: 步驟(4)所述的氯化焙燒溫度900°C，焙燒時(shí)間60分鐘.
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，其特征在于: 步驟(6)氯化后的二氧化硅粉再用HCl ,HNO3、HF混合液泡40小時(shí)以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化焙燒-浸出法提純二氧化硅礦石的方法，其特征在于: 步驟(7)用電滲析水或 去離子水清洗氯化后的二氧化硅粉，洗至中性后，經(jīng)200。900°C 烘干。
全文摘要
氯化焙燒-浸出法提純氧化硅礦石的方法，本發(fā)明涉及一種二氧化硅(石英)的提取工藝，具體為一種氯化焙燒-浸出法提純氧化硅礦石的方法。解決從氧化硅礦石中選擇性地除去某些有害元素如Fe、Cu、Al、Ti等的技術(shù)問題。包括步驟如下將氧化硅礦石破碎高溫水淬，然后烘干粉磨制成氧化硅粉，氧化硅粉與氯化劑混合然后入密閉窯焙燒，焙砂用混合酸浸出，水洗中和、烘干。本發(fā)明利用各種金屬氧化物與氯化劑作用，除去氧化硅粉表面的雜質(zhì)元素。所以此法較浮選酸浸法提純硅礦石為優(yōu)，能代替浮選法提純氧化硅粉，更適用于差級氧化硅的處理。工藝過程符合環(huán)保生產(chǎn)的要求。
文檔編號C01B33/18GK103183351SQ20111044753
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者莊思喆, 莊翔昊, 莊思源 申請人:莊翔昊