O processamento de areia de quartzo de alta pureza requer decapagem. Isso é preciso nas condições atuais de processamento mineral. A decapagem tem vários efeitos e funções, difíceis de serem substituídos por lavagem com água, flotação ou outros métodos. Ela remove impurezas localizadas na superfície das partículas de areia de quartzo, formadas como inclusões ou incorporadas em seu interior. Esta é uma etapa crucial no processamento de quartzo de alta pureza.
Na produção, a acidez, o tempo e a temperatura afetam a decapagem. A lavagem ácida, o processamento e os equipamentos também são fatores importantes.
Acidez
O processo de decapagem permite que as impurezas reajam quimicamente com os ácidos. Sob certas condições, a concentração e a composição dos ácidos podem variar. Os efeitos da reação com as impurezas também variam. Portanto, o nível de influência na qualidade do quartzo de alta pureza é diferente.
O minério de quartzo contém impurezas como epidoto, rutilo e mica. A maioria desses minerais contém óxidos e sais metálicos aderidos à superfície do quartzo. Ele pode reagir com diversos óxidos e sais metálicos, formando cloratos solúveis. No entanto, não consegue dissolver a maioria dos silicatos.
Muitos minerais encontrados no quartzo contêm silício. Portanto, é necessário ácido fluorídrico para dissolvê-los.
Experimentos mostram que, a uma determinada temperatura, a acidez aumenta. Mais moléculas reativas por unidade de volume levam a mais moléculas ativadas. Isso acelera a reação e reduz o efeito de decapagem.
Temperatura
A temperatura desempenha um papel crucial na qualidade da decapagem do quartzo. O epidoto e o rutilo praticamente não reagem com o ácido à temperatura ambiente. O aquecimento em meio ácido intensifica a reação. Quanto mais quente, mais forte o efeito. O efeito do tratamento varia significativamente entre o inverno e o verão, e isso ocorre durante todo o ano. A principal razão para isso são as diferentes temperaturas externas.
Temperaturas mais elevadas aceleram o movimento das moléculas. Isso leva a mais colisões e diminui a velocidade da reação. O aquecimento pode transformar moléculas inativas na solução em moléculas ativas. Isso aumenta a velocidade da reação e potencializa o efeito do tratamento.
No entanto, quanto maior a temperatura, melhor. A 60 °C, o ácido torna-se mais volátil. Portanto, devemos manter a temperatura de decapagem em torno de 50 °C. Claro, desde que o equipamento de decapagem esteja devidamente vedado, o tratamento em alta temperatura será ainda melhor.
Tempo
Quando a acidez e a temperatura são as mesmas, o tempo de imersão afeta diretamente a remoção das impurezas. O tempo deve ser suficiente. No inverno, a temperatura é baixa. O ácido reage lentamente com as impurezas no quartzo. É necessário um tempo adequado para se obter o resultado desejado.
Além disso, o tempo de lixiviação ácida também está relacionado ao tamanho das partículas de quartzo. Partículas menores de quartzo têm maior probabilidade de entrar em contato com o ácido, resultando em uma reação mais rápida. Partículas maiores, por outro lado, tornam o processo de decapagem mais lento em curtos períodos, pois as impurezas presentes nas partículas não conseguem entrar em contato com o ácido rapidamente.
lavagem ácida
As impurezas no quartzo reagem com o ácido, produzindo diversos sais que podem ou não se dissolver. Se o processo de lavagem ácida não for realizado corretamente, pode comprometer a qualidade do produto decapado.
Por exemplo, ao lavar areia de quartzo tratada com ácido com água de alta pureza, a acidez diminui. O elemento impuro Ca reage com o ácido HF para produzir CaF2. O CaF2 adere à superfície das partículas de quartzo. O CaF2 causa descoloração ao se produzir tubos de vidro de quartzo.
Pesquisas mostram que o princípio do equilíbrio pode deter o CaF2. Nós o utilizamos para lavar quartzo com ácido. O pH controla a formação e a fusão do CaF2. Seu mecanismo é o seguinte:
O CaF2 ioniza-se, liberando íons Ca2+ e F- na solução. Ao colidirem, Ca2+ e F- formam CaF2, criando um equilíbrio reversível.
Segue abaixo a saída reescrita:
A alta concentração de H+ leva à formação de HF com F-. Isso reduz a concentração de F-, promovendo a dissolução de CaF2.
Portanto, ao lavar com ácido, o pH deve estar entre 0,5 e 1. Agite por 3 a 5 minutos. Em seguida, remova o líquido de limpeza de três a cinco vezes. Isso separa os íons Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Al³⁺, Na⁺ e K⁺ do líquido de limpeza e do pó de quartzo. Depois, enxágue com bastante água deionizada até atingir pH neutro. Dessa forma, mesmo que algum CaF₂ permaneça nas partículas, desde que permaneça abaixo do seu limite de solubilidade, nenhum sólido se formará. Assim, a areia de quartzo de alta pureza tratada não descolorirá os tubos de vidro de quartzo. O CaF₂ é a causa da descoloração.
É claro que outros elementos minerais também podem causar descoloração. Portanto, a areia de quartzo de alta pureza deve ser processada sob condições rigorosas durante a lavagem ácida.
Como evitar o amarelamento?
Alguns fabricantes afirmam que a areia de quartzo decapada fica amarela. Isso ocorre após algum tempo em repouso. Os principais motivos são os seguintes:
(1) Não há processo de separação magnética antes da decapagem da areia de quartzo. Após a decapagem, algum ferro mecânico permanece na areia de quartzo. O ferro mecânico oxida-se rapidamente, fazendo com que a areia de quartzo fique amarela diretamente;
A lavagem ácida não é completa. O ácido permanece na superfície das partículas de quartzo. Esse ácido também causa amarelamento.
A areia entra em contato com as ferramentas de manuseio antes de secar. Isso leva à contaminação (oxidação com ferro) e ao amarelamento.
Para evitar o amarelamento, estabeleça um processo de separação magnética prévio. Utilize recipientes de plástico resistentes a ácidos e álcalis para o equipamento de lixiviação ácida. Seque a areia imediatamente após a limpeza. Proteja bem todo o equipamento para evitar o contato da areia com o ferro.
Além disso, o ambiente externo também afetará o efeito da decapagem. Devemos evitar a poluição do ar por poeira. Devemos controlar a qualidade do ar durante a produção, embalagem, armazenamento, etc.