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石英砂の酸洗効果を高め、黄変を防ぐにはどうすればいいですか?

高純度石英砂の処理には酸洗いが必要です。これは、現在の鉱物処理条件では正確です。酸洗いにはさまざまな効果と機能があり、水洗、浮選、またはその他の方法で置き換えることは困難です。不純物を取り除くことができます。それらは石英砂粒子の表面にあります。それらは介在物として形成されるか、粒子内に埋め込まれます。これは、高純度石英処理の重要なステップです。

製造においては、酸度、時間、温度が酸洗いに影響します。酸洗浄、処理、設備も大きな要因となります。

酸度

酸洗い工程では、不純物が酸と化学反応を起こします。特定の条件下では、酸の濃度と組成が変化することがあります。不純物と反応する影響も異なります。そのため、高純度石英の品質への影響のレベルは異なります。

石英鉱石には緑簾石、ルチル、雲母などの不純物が含まれています。これらの鉱物のほとんどには、石英鉱石の表面に付着した金属酸化物や塩が含まれています。石英鉱石はさまざまな金属酸化物や塩と反応します。これにより可溶性の塩素酸塩が形成されます。しかし、ほとんどのケイ酸塩を溶解することはできません。

石英に含まれる鉱物の多くにはケイ素が含まれています。そのため、それらを溶かすにはフッ化水素酸が必要です。

実験により、特定の温度では酸性度が上昇することがわかっています。単位体積あたりの反応性分子が増えると、活性化分子も増えます。これにより反応速度が高まり、酸洗い効果が低下します。

温度

温度は石英の酸洗いの品質に重要な役割を果たします。緑簾石とルチルは室温では酸とほとんど反応しません。酸で加熱すると効果が高まります。温度が高くなるほど、効果は強くなります。処理効果は冬と夏で大きく異なります。これは一年中当てはまります。主な理由は外気温の違いです。

温度が高くなると分子の動きが速くなります。これにより衝突が増え、反応速度が遅くなります。加熱により溶液内の不活性分子が活性分子に変化します。これにより反応速度が上がり、処理効果が高まります。

ただし、温度は高ければ高いほど良いです。60℃では酸の揮発性が高くなるため、酸洗い温度は50℃程度に保つ必要があります。もちろん、酸洗い設備が適切に密閉されていれば、高温処理の方が良くなります。

時間

酸度と温度が同じ場合。浸漬時間は不純物の除去に直接影響します。十分な時間が必要です。冬は気温が低く、酸は石英の不純物とゆっくりと反応します。望ましい結果を得るには適切な時間がかかります。

さらに、酸浸出時間は石英粒子のサイズにも関係します。石英粒子が小さいほど、酸と接触する可能性が高くなります。そのため、反応は速くなります。石英粒子が大きいと、短時間で酸洗いのプロセスが悪化します。これは、粒子内の不純物がすぐに酸と接触できないためです。

酸洗浄

石英中の不純物は酸と反応し、溶解したり溶解しなかったりするさまざまな塩を生成します。酸洗浄プロセスが正しく行われないと、漬物の品質が損なわれる可能性があります。

例えば、酸処理した石英砂を高純度水で洗浄すると、酸性度が低下します。不純物元素CaがHF酸と反応してCaF2を生成します。CaF2は石英粒子の表面に付着します。石英ガラス管を引っ張ると、CaF2が変色します。

研究によると、平衡原理によって CaF2 を阻止できるそうです。私たちはこれを、酸で石英を洗浄するために利用しています。pH によって CaF2 の生成と溶解が制御されます。そのメカニズムは次のとおりです。

CaF2 がイオン化し、溶液中に Ca2+ イオンと F- イオンが放出されます。これらが衝突すると、Ca2+ イオンと F- イオンが CaF2 を形成し、可逆的な平衡状態が生まれます。

書き直された出力は次のとおりです。

H+ 濃度が高いと、F- との HF 形成につながります。これにより F- 濃度が低下し、CaF2 の溶解が促進されます。

したがって、酸で洗浄する場合、pH は 0.5 ~ 1 である必要があります。3 ~ 5 分間かき混ぜます。次に、洗浄液を 3 ~ 5 回除去します。これにより、洗浄液と石英粉末から Ca2+、Mg2+、Fe2+、Al3+、Na+、K+ イオンが分離されます。次に、中性になるまで大量の脱イオン水ですすいでください。この方法では、粒子に CaF2 がいくらか残っていても、溶解限度を下回っている限り、固体は形成されません。このように、処理された高純度の石英砂は石英ガラス管を変色させません。変色の原因は CaF2 です。

もちろん、他の鉱物元素も変色の原因となるため、高純度の石英砂は酸洗浄時に厳しい条件で操作する必要があります。

黄ばみを防ぐには?

一部の製造業者は、酸洗いした石英砂は黄色に変わると主張しています。これは、しばらく放置した後に発生します。主な理由は次のとおりです。

(1)石英砂を酸洗する前に磁気分離工程を行わない。酸洗後、石英砂に若干の機械的鉄が残る。機械的鉄は急速に酸化し、石英砂が直接黄色に変色する。

酸洗浄が不十分です。石英粒子の表面に酸が残ります。この酸も黄ばみの原因になります。

砂は乾燥する前に取り扱い道具に触れるため、汚染(鉄による酸化)や黄ばみの原因となります。

事前に磁気分離プロセスを設定することで黄ばみを防ぎます。酸浸出装置には、耐酸性および耐アルカリ性のプラスチック容器を使用します。洗浄後はすぐに砂を乾燥させます。砂が鉄に触れないように、すべての機器をしっかりと保護します。

さらに、外部環境も酸洗の効果に影響を与えます。空気中の粉塵汚染を防ぐ必要があります。製造、包装、保管などの段階で空気をコントロールする必要があります。

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