Для получения высокочистого кварцевого песка необходима травка. Это точный процесс, применяемый в современных условиях переработки минералов. Травление имеет различные эффекты и функции, которые трудно заменить промывкой водой, флотацией или другими методами. Оно позволяет удалять примеси, находящиеся на поверхности частиц кварцевого песка, образующиеся в виде включений или внедренные в частицы. Это важнейший этап в процессе получения высокочистого кварца.
В процессе производства на травление влияют кислотность, время и температура. Кислотная промывка, обработка и оборудование также являются важными факторами.
Кислотность
Процесс травления фактически позволяет примесям вступать в химическую реакцию с кислотами. При определенных условиях концентрация и состав кислот могут меняться. Эффекты реакции с примесями также различаются. Поэтому степень влияния на качество высокочистого кварца различна.
Кварцевая руда содержит примеси, такие как эпидот, рутил и слюда. Большинство этих минералов содержат оксиды и соли металлов, прикрепленные к поверхности кварцевой руды. Они могут реагировать с различными оксидами и солями металлов, образуя растворимые хлораты. Однако они не могут растворить большинство силикатов.
Многие минералы, содержащиеся в кварце, содержат кремний. Поэтому для их растворения необходима плавиковая кислота.
Эксперименты показывают, что при определенной температуре кислотность возрастает. Большее количество реакционноспособных молекул на единицу объема приводит к большему количеству активированных молекул. Это увеличивает скорость реакции и снижает эффект травления.
Температура
Температура играет решающую роль в качестве травления кварца. Эпидот и рутил практически не реагируют с кислотой при комнатной температуре. Нагревание в кислоте усиливает этот эффект. Чем выше температура, тем сильнее воздействие. Эффект от обработки значительно различается зимой и летом. Это справедливо для всего года. Главная причина – разница внешних температур.
Повышение температуры ускоряет движение молекул. Это приводит к увеличению числа столкновений и замедлению скорости реакции. Нагревание может превратить неактивные молекулы в растворе в активные. Это увеличивает скорость реакции и усиливает эффект лечения.
Однако, чем выше температура, тем лучше. При 60℃ кислота становится более летучей. Поэтому температуру травления следует поддерживать на уровне около 50℃. Конечно, если травильное оборудование должным образом герметизировано, высокотемпературная обработка будет более эффективной.
Время
Когда кислотность и температура одинаковы, время выдержки напрямую влияет на удаление примесей. Время должно быть достаточным. Зимой температура низкая, кислота медленно реагирует с примесями в кварце. Для достижения желаемого результата требуется соответствующее количество времени.
Кроме того, время кислотного выщелачивания также зависит от размера частиц кварца. Более мелкие частицы кварца с большей вероятностью вступают в контакт с кислотой, поэтому реакция протекает быстрее. Более крупные частицы кварца ухудшают процесс травления в короткие сроки, поскольку примеси в частицах не могут быстро вступить в контакт с кислотой.
Кислотная промывка
Примеси в кварце реагируют с кислотой. В результате образуются различные соли, которые могут растворяться, а могут и не растворяться. Если процесс кислотной обработки проведен неправильно, это может ухудшить качество травленого продукта.
Например, при промывке обработанного кислотой кварцевого песка водой высокой чистоты кислотность снижается. Примеси элемента Ca будут реагировать с плавиковой кислотой (HF) с образованием CaF2. CaF2 прилипает к поверхности частиц кварца. CaF2 обесцвечивается при вытягивании кварцевых стеклянных трубок.
Исследования показывают, что принцип равновесия может остановить образование CaF2. Мы используем его для промывки кварца кислотой. pH контролирует образование и плавление CaF2. Механизм действия следующий:
Ионизация CaF2 приводит к высвобождению ионов Ca2+ и F- в раствор. При столкновении ионы Ca2+ и F- образуют CaF2, создавая обратимое равновесие.
Вот переписанный вывод:
Высокая концентрация H+ приводит к образованию HF с F-. Это снижает концентрацию F-, способствуя растворению CaF2.
Таким образом, при промывке кислотой pH должен быть в пределах 0,5-1. Перемешивайте в течение 3-5 минут. Затем три-пять раз удалите чистящую жидкость. Это отделит ионы Ca2+, Mg2+, Fe2+, Al3+, Na+, K+ от чистящей жидкости и кварцевого порошка. Затем промойте большим количеством деионизированной воды до нейтральной реакции. Таким образом, даже если некоторое количество CaF2 останется на частицах, пока его концентрация не превысит предел растворимости, твердые частицы не образуются. Таким образом, обработанный высокочистый кварцевый песок не изменит цвет кварцевых стеклянных трубок. Причиной изменения цвета является CaF2.
Разумеется, другие минеральные элементы также вызовут изменение цвета. Поэтому при кислотной промывке высокочистый кварцевый песок необходимо обрабатывать в строгих условиях.
Как предотвратить пожелтение?
Некоторые производители утверждают, что протравленный кварцевый песок желтеет. Это происходит после некоторого времени хранения. Основные причины следующие:
(1) Перед травлением кварцевого песка не проводится процесс магнитной сепарации. После травления в кварцевом песке остается некоторое количество механического железа. Механическое железо быстро окисляется, в результате чего кварцевый песок сразу же желтеет;
Кислотная промывка не является тщательной. Кислота остается на поверхности частиц кварца. Эта кислота также вызывает пожелтение.
Песок соприкасается с инструментами до того, как высохнет. Это приводит к загрязнению (окислению с участием железа) и пожелтению.
Предотвратите пожелтение, предварительно организовав процесс магнитной сепарации. Используйте кислото- и щелочестойкие пластиковые контейнеры для оборудования, используемого для кислотного выщелачивания. Высушите песок сразу после очистки. Хорошо защитите все оборудование, чтобы песок не соприкасался с железом.
Кроме того, на эффективность травления также влияет внешняя среда. Необходимо предотвращать загрязнение воздуха пылью. Необходимо контролировать качество воздуха во время производства, упаковки, хранения и т.д.