本發(fā)明涉及水基型清洗劑，尤其涉及一種去除脈石英礦黃皮的清洗劑及其制備和應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

1、在脈石英礦的采礦和加工過(guò)程中，礦物表面經(jīng)常會(huì)附著一層黃色的雜質(zhì)沉積物，通常被稱為“黃皮”。這些沉積物主要由鐵、鋁等金屬氧化物以及其他雜質(zhì)組成，嚴(yán)重影響了脈石英礦的純度及其后續(xù)工業(yè)應(yīng)用，特別是在光伏、電子、光纖等高技術(shù)領(lǐng)域中，對(duì)石英礦純度要求極高。因此，去除脈石英礦表面的黃皮成為提純過(guò)程中關(guān)鍵的一步。

2、傳統(tǒng)的石英礦清洗方法主要包括機(jī)械清洗、酸洗和化學(xué)清洗等。機(jī)械清洗難以徹底去除表面的黃皮，且對(duì)礦物表面可能造成損傷。酸洗是常用的去除黃皮的方法，通過(guò)使用強(qiáng)酸如鹽酸、硝酸等可以有效溶解礦物表面的金屬氧化物。然而，強(qiáng)酸清洗存在一些明顯的缺點(diǎn)：其一，酸性環(huán)境會(huì)導(dǎo)致礦物本體的腐蝕，降低石英礦的質(zhì)量；其二，這些強(qiáng)酸會(huì)產(chǎn)生大量含氟離子、氯離子的酸性廢水，酸性廢水對(duì)環(huán)境有較大的污染風(fēng)險(xiǎn)，增加了廢酸廢水處理的難度和成本。因此，開(kāi)發(fā)一種溫和且高效的清洗劑，能夠在去除黃皮的同時(shí)保持脈石英礦的高純度，并減少對(duì)環(huán)境的污染，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3、公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明第一個(gè)目的是提供一種去除脈石英礦黃皮的清洗劑，可替代傳統(tǒng)的強(qiáng)酸藥劑，與含鐵氧化物反應(yīng)，不僅能夠在去除脈石英礦黃皮時(shí)保持較高的清洗效率，還可以減少對(duì)礦物表面的腐蝕和對(duì)環(huán)境的污染，具有重要的技術(shù)和環(huán)保價(jià)值。

2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

3、一種去除脈石英礦黃皮的清洗劑，包括金屬螯合劑、分散劑、有機(jī)弱酸和植物基表面活性劑；金屬螯合劑、分散劑、有機(jī)弱酸和植物基表面活性劑的質(zhì)量比為1～5:0.5～3:5～10：0.1～0.5。其中，金屬螯合劑通過(guò)絡(luò)合作用去除礦物表面的金屬雜質(zhì)，而有機(jī)弱酸通過(guò)溶解作用進(jìn)一步增強(qiáng)金屬氧化物的去除效果。這兩者協(xié)同作用，可以有效去除脈石英礦表面的黃皮而不會(huì)過(guò)度腐蝕礦物。分散劑在礦物表面形成保護(hù)層，防止清洗過(guò)程中產(chǎn)生的懸浮顆粒重新沉積，保持雜質(zhì)懸浮狀態(tài)，確保雜質(zhì)能夠隨清洗液排出。植物基表面活性劑通過(guò)降低表面張力，提高清洗液的潤(rùn)濕能力，使螯合劑、分散劑和有機(jī)酸能夠更充分作用于礦物表面，增強(qiáng)清洗效果。

4、進(jìn)一步的，金屬螯合劑包括三乙醇胺，以及三聚磷酸鈉、edtmps或edta-二鈉中的一種或兩者以任意比例制得的混合物。

5、作為優(yōu)選的，金屬螯合劑包括：三乙醇胺20％～40％；三聚磷酸鈉、edtmps和edta-二鈉的混合質(zhì)量比為60％～80％；其中，三聚磷酸鈉，edtmps，edta-二鈉按任意比例混合，每種成分的用量在0～60％之間。其中，如果需要較強(qiáng)的螯合作用，edta-二鈉可以占更大比例；如果希望平衡清洗效果和抑垢作用，edtmps和三聚磷酸鈉的比例可以增加。

6、金屬螯合劑通過(guò)與金屬離子(如fe3+、al3+)形成穩(wěn)定的螯合物，顯著降低了金屬離子的活性，進(jìn)而溶解礦物表面的金屬氧化物。這一過(guò)程的本質(zhì)是螯合劑與金屬離子之間形成多配位的穩(wěn)定絡(luò)合物，使得難溶的金屬氧化物或氫氧化物(如fe2o3、al2o3)能夠被有效去除，溶解進(jìn)入溶液。三乙醇胺作為輔助螯合劑，可以幫助螯合難以被絡(luò)合的金屬離子，增強(qiáng)主要螯合劑(如edtmps、edta-二鈉)的螯合能力，并穩(wěn)定溶液中的絡(luò)合物。

7、進(jìn)一步的，分散劑為聚丙烯酸鈉、馬來(lái)酸酐-甲基丙烯酸共聚物、羧甲基纖維素中的一種或其中任意比例的幾種。

8、在金屬氧化物被螯合劑絡(luò)合溶解后，礦物表面的雜質(zhì)顆粒和沉積物可能在溶液中重新形成懸浮物，導(dǎo)致二次沉積。分散劑在水溶液中電離產(chǎn)生負(fù)電荷，吸附在雜質(zhì)顆粒表面，通過(guò)增加顆粒之間的靜電排斥力，防止顆粒之間相互聚集或沉積回礦物表面。同時(shí)通過(guò)在礦物表面形成一層分子屏障，提供物理阻隔作用，阻止雜質(zhì)顆粒之間相互靠近，保持顆粒在溶液中的均勻懸浮狀態(tài)。有效防止了雜質(zhì)顆粒的再沉積，確保雜質(zhì)在清洗液中保持懸浮狀態(tài)，并隨著清洗液的排出被徹底移除。

9、進(jìn)一步的，有機(jī)弱酸為醋酸、檸檬酸、碳酸中的一種或其中任意比例的幾種。優(yōu)選的，有機(jī)弱酸為檸檬酸。有機(jī)弱酸作為溫和的酸，能夠在礦物表面提供適度的酸性環(huán)境，通過(guò)質(zhì)子化反應(yīng)溶解金屬氧化物(如fe2o3、al2o3)：

10、fe2o3+6h+→2fe3++3h2o

11、這一過(guò)程將固體的金屬氧化物轉(zhuǎn)化為可溶的金屬離子，從而清除脈石英礦表面的黃皮。相比于強(qiáng)酸(如鹽酸、硝酸)，有機(jī)弱酸具有較低的腐蝕性，不會(huì)對(duì)脈石英礦本體造成嚴(yán)重?fù)p傷。其適度的酸性能夠確保清洗效果的同時(shí)，保持石英礦的結(jié)構(gòu)完整性。

12、進(jìn)一步的，植物基表面活性劑為皂角苷。

13、皂角苷在清洗過(guò)程中，通過(guò)降低溶液的表面張力，增強(qiáng)了清洗液對(duì)礦物表面的潤(rùn)濕和滲透能力，幫助螯合劑和有機(jī)酸更好地接觸到礦物表面和黃皮雜質(zhì)。同時(shí)能夠通過(guò)吸附在水-礦物界面上，降低了水溶液的表面張力，使得清洗液能夠更好地潤(rùn)濕和滲透到石英礦表面的微孔或粗糙區(qū)域，增強(qiáng)了清洗液的覆蓋效果，確保螯合劑和有機(jī)酸能夠均勻作用于礦物表面。

14、本發(fā)明第二個(gè)目的是提供一種去除脈石英礦黃皮的清洗劑的制備方法，具有同樣的技術(shù)效果。

15、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

16、一種去除脈石英礦黃皮的清洗劑的制備方法，包括如下操作步驟：

17、將金屬螯合劑、分散劑、有機(jī)弱酸和植物基表面活性劑按比例在配藥桶中混合均勻，然后分裝存放。

18、進(jìn)一步的，混合溫度為20～30℃，避免超過(guò)40℃時(shí)皂角苷的降解造成的影響清洗劑的穩(wěn)定性和效果的現(xiàn)象，混合時(shí)間為5～30min，如果在配制過(guò)程中已經(jīng)提前將各組分制備成液體形式，5～10分鐘的混合時(shí)間通常是足夠的。如果直接采用聚丙烯酸鈉、馬來(lái)酸酐共聚物等存在一定的溶解時(shí)間的分散劑，需要通過(guò)充分?jǐn)嚢鑱?lái)確保均勻分布，此時(shí)可以采用機(jī)械攪拌器等設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)力攪拌，以確保組分均勻混合?；旌蠑嚢杷俣葹?00～500r/min。保證各組分完全溶解，同時(shí)避免高速引起的泡沫過(guò)多現(xiàn)象。清洗劑配制完成后，在室溫下存儲(chǔ)，避免高溫和陽(yáng)光直射。

19、本發(fā)明第三個(gè)目的是提供一種去除脈石英礦黃皮的清洗劑的應(yīng)用方法，能有效去除脈石英礦石表面黃皮。該藥劑用量小，可重復(fù)循環(huán)使用，對(duì)環(huán)境友好，并且成本較傳統(tǒng)的強(qiáng)酸藥劑更低，經(jīng)濟(jì)性好。

20、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

21、一種去除脈石英礦黃皮的清洗劑的應(yīng)用方法，包括如下操作步驟：

22、s01：將脈石英礦破碎至30cm以內(nèi)，并保持碎石表面干燥備用；

23、s02：將金屬螯合劑、分散劑、有機(jī)弱酸和植物基表面活性劑按比例在配藥桶中混合均勻，然后泵送至清洗劑儲(chǔ)罐中存放；

24、s03：將稱重后的碎石投入清洗槽中，打開(kāi)清洗劑儲(chǔ)罐閥門，向清洗槽中注入清洗劑，再注入自來(lái)水至剛好淹沒(méi)碎石的液位高度，浸泡12～24小時(shí)，結(jié)束后打開(kāi)清洗槽閥門，將清洗劑泵送回儲(chǔ)罐中重復(fù)使用。

25、進(jìn)一步的，步驟s03中，清洗劑的質(zhì)量與脈石英礦質(zhì)量比為1：50～150。

26、綜上，本發(fā)明具有以下有益效果：

27、本發(fā)明提供的一種去除脈石英礦黃皮的清洗劑主要由金屬螯合劑、分散劑、有機(jī)弱酸和植物基表面活性劑制得，螯合劑能夠有效絡(luò)合金屬離子，分散劑幫助將清洗過(guò)程中產(chǎn)生的沉積物懸浮，防止二次污染；有機(jī)弱酸則在較溫和的條件下溶解表面的雜質(zhì)，而植物基表面活性劑則能進(jìn)一步提高清洗液的滲透性和均勻性，增強(qiáng)整體清洗效果。該清洗劑不含強(qiáng)酸強(qiáng)堿，對(duì)環(huán)境友好，與含鐵氧化物反應(yīng)效果好，能有效去除脈石英礦表面的黃皮雜質(zhì)，易溶于水，制備方便，且用量小，成本低，可重復(fù)循環(huán)使用。