El procesamiento de arena de cuarzo de alta pureza requiere decapado. Esto es preciso bajo las condiciones actuales de procesamiento de minerales. El decapado tiene diversos efectos y funciones que son difíciles de reemplazar con lavado con agua, flotación u otros métodos. Permite eliminar impurezas que se encuentran en la superficie de las partículas de arena de cuarzo, ya sea como inclusiones o incrustadas en ellas. Este es un paso crucial en el procesamiento de cuarzo de alta pureza.
En la producción, la acidez, el tiempo y la temperatura influyen en el decapado. El lavado con ácido, el procesamiento y el equipo también son factores importantes.
Acidez
El proceso de decapado permite que las impurezas reaccionen químicamente con los ácidos. Bajo ciertas condiciones, la concentración y la composición de los ácidos pueden variar. Los efectos de la reacción con las impurezas también varían. Por lo tanto, el grado de influencia en la calidad del cuarzo de alta pureza es diferente.
El mineral de cuarzo contiene impurezas como epidota, rutilo y mica. La mayoría de estos minerales contienen óxidos y sales metálicas adheridas a la superficie del mineral de cuarzo. Puede reaccionar con diversos óxidos y sales metálicas, formando cloratos solubles. Sin embargo, no puede disolver la mayoría de los silicatos.
Muchos minerales presentes en el cuarzo contienen silicio. Por lo tanto, se requiere ácido fluorhídrico para disolverlos.
Los experimentos demuestran que, a cierta temperatura, la acidez aumenta. Un mayor número de moléculas reactivas por unidad de volumen da lugar a un mayor número de moléculas activadas. Esto acelera la reacción y reduce el efecto de decapado.
Temperatura
La temperatura influye decisivamente en la calidad del decapado del cuarzo. El epidoto y el rutilo apenas reaccionan con el ácido a temperatura ambiente. Calentarlos en ácido intensifica el efecto. Cuanto mayor sea la temperatura, más fuerte será el efecto. El resultado del tratamiento difiere significativamente entre invierno y verano, aunque esto se cumple durante todo el año. La principal razón son las diferentes temperaturas ambientales.
Las temperaturas elevadas aceleran el movimiento de las moléculas, lo que provoca más colisiones y disminuye la velocidad de reacción. El calentamiento puede transformar las moléculas inactivas de la disolución en activas, lo que aumenta la velocidad de reacción y potencia el efecto del tratamiento.
Sin embargo, cuanto mayor sea la temperatura, mejor. A 60 °C, el ácido se vuelve más volátil. Por lo tanto, debemos mantener la temperatura de decapado alrededor de los 50 °C. Por supuesto, si el equipo de decapado está bien sellado, el tratamiento a alta temperatura será más efectivo.
Tiempo
Cuando la acidez y la temperatura son iguales, el tiempo de inmersión influye directamente en la eliminación de impurezas. Este tiempo debe ser suficiente. En invierno, la temperatura es baja, por lo que el ácido reacciona lentamente con las impurezas del cuarzo. Se requiere un tiempo adecuado para lograr el resultado deseado.
Además, el tiempo de lixiviación ácida también está relacionado con el tamaño de las partículas de cuarzo. Las partículas de cuarzo más pequeñas tienen mayor probabilidad de entrar en contacto con el ácido, por lo que la reacción es más rápida. Las partículas de cuarzo más grandes dificultan el proceso de decapado en periodos cortos, ya que las impurezas presentes en ellas no pueden entrar en contacto con el ácido con la suficiente rapidez.
Lavado con ácido
Las impurezas del cuarzo reaccionan con el ácido, produciendo diversas sales que pueden disolverse o no. Si el proceso de lavado con ácido no se realiza correctamente, puede dañar la calidad del producto decapado.
Por ejemplo, al lavar arena de cuarzo tratada con ácido con agua de alta pureza, la acidez disminuye. El elemento de impureza Ca reacciona con el ácido fluorhídrico (HF) para producir CaF2. El CaF2 se adhiere a la superficie de las partículas de cuarzo. El CaF2 se decolora al estirar tubos de vidrio de cuarzo.
Las investigaciones demuestran que el principio de equilibrio puede detener el CaF2. Lo utilizamos para lavar cuarzo con ácido. El pH controla la creación y la fusión del CaF2. Su mecanismo es el siguiente:
El CaF2 se ioniza, liberando iones Ca2+ y F- en la solución. Al colisionar, los iones Ca2+ y F- forman CaF2, creando un equilibrio reversible.
Aquí está la salida reescrita:
Una alta concentración de H+ conduce a la formación de HF con F-. Esto reduce la concentración de F-, lo que favorece la disolución de CaF2.
Por lo tanto, al lavar con ácido, el pH debe estar entre 0,5 y 1. Agitar durante 3-5 minutos. Luego, retirar el líquido de limpieza de tres a cinco veces. Esto separa los iones Ca2+, Mg2+, Fe2+, Al3+, Na+, K+ del líquido de limpieza y el polvo de cuarzo. Luego, enjuagar con abundante agua desionizada hasta que el pH sea neutro. De esta manera, incluso si queda algo de CaF2 en las partículas, mientras se mantenga por debajo de su límite de solubilidad, no se formará ningún sólido. Así, la arena de cuarzo de alta pureza tratada no decolorará los tubos de vidrio de cuarzo. El CaF2 es la causa de la decoloración.
Por supuesto, otros elementos minerales también pueden causar decoloración. Por lo tanto, la arena de cuarzo de alta pureza debe tratarse bajo estrictas condiciones durante el lavado con ácido.
¿Cómo prevenir el amarilleamiento?
Algunos fabricantes afirman que la arena de cuarzo decapada se vuelve amarilla. Esto ocurre después de haber estado almacenada durante un tiempo. Las principales razones son las siguientes:
(1) No hay ningún proceso de separación magnética antes del decapado de la arena de cuarzo. Después del decapado, queda algo de hierro mecánico en la arena de cuarzo. El hierro mecánico se oxida rápidamente, lo que provoca que la arena de cuarzo se vuelva amarilla directamente;
El lavado con ácido no es completo. El ácido permanece en la superficie de las partículas de cuarzo. Este ácido también provocará que se pongan amarillas.
La arena entra en contacto con las herramientas de manipulación antes de secarse. Esto provoca contaminación (oxidación con hierro) y amarillamiento.
Para evitar el amarilleamiento, implemente previamente un proceso de separación magnética. Utilice recipientes de plástico resistentes a ácidos y álcalis para el equipo de lixiviación ácida. Seque la arena inmediatamente después de limpiarla. Proteja bien todo el equipo para evitar que la arena entre en contacto con el hierro.
Además, el entorno externo también afectará el resultado del proceso de curado. Debemos evitar la contaminación por polvo en el aire. Debemos controlar el aire durante la producción, el envasado, el almacenamiento, etc.