[发明专利]一种从废弃石英尾砂中分离提取硅微粉的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种石英矿尾砂的回收再利用方法，具体地说是一种从废弃石英尾砂中分离提取硅微粉的方法，属于资源综合利用与环境保护领域。

二、背景技术

石英砂/粉（又称硅微粉）是重要的工业原料，广泛地应用在光纤通信、硅半导体、光学与建筑玻璃、电子电工、化工及各种填充剂等领域。

制备硅微粉首先是通过石英矿开采、选矿、机械破碎以及砂泥分离等工序，其中被分离出来并丢弃的尾砂大约占到石英矿石总开采量的15%-25%。不完全统计，全国每年要产生上千万吨的石英尾砂。虽然其中部分被用在水泥或制砖等工业上，但是基本没有改变其被大量丢弃、污染环境的命运与格局。它的排放对大气、河流、土地及人民群众的身体健康的污染和危害屡屡为中央和各地的媒体所曝光。尾砂由大量的石英细粉和部分的粘土、云母、长石、赤铁矿、磁铁矿、角闪石等杂质组分所构成，粒度很细（一般在从亚微米到80微米尺度区间分布），而一般浮选方法要求石英颗粒粒度大于100微米，因此很难从尾砂中分离与提取出高质量的硅微粉。国内外也未见报道。因此，寻找一种由废弃石英尾砂中分离与提取出具有高纯度的硅微粉的新技术是一项亟待解决的难题。

三、发明内容

本发明旨在提供一种从废弃石英尾砂中分离提取硅微粉的方法，所要解决的技术问题是从石英矿的尾砂中分离提取出高纯度的硅微粉。

本发明以废弃的石英尾砂为原料，主要通过表面处理-离子修饰-浮选法分离与提取出具有高纯度、直径为数微米至数十微米尺度的硅微粉。

本发明从废弃石英尾砂中分离提取硅微粉的方法，包括表面处理、离子修饰、浮选分离和后处理各单元过程：

所述表面处理是将石英尾砂清洗去除混入的生活垃圾物与粗大的石渣等，然后置于球磨机内，加入碱液湿球磨，洗涤后得到表面处理的尾砂；

所述离子修饰是将表面处理的尾砂加入CaO、CaCl₂、CaSO₄和Na₂SiO₃的混合溶液中室温浸泡3-7分钟得到离子修饰的尾砂，混合溶液中CaO、CaCl₂、CaSO₄和Na₂SiO₃的质量比1：1：1：1，混合溶液中溶质的总浓度为0.01-0.1kg/ton；

所述浮选分离是将离子修饰的尾砂加入浮选液中浮选10-30min，体系的pH值为6-8，所述浮选液中各组份及浓度为十二烷基磺酸钠0.1-0.5kg/ton，油酸钾0.05-0.5kg/ton，十二烷基硫酸钠0.1-0.5kg/ton，油酸0.01-0.05kg/ton，Na₂CO₃ 0.01-0.05kg/ton，Na₂SiO₃ 0.05-0.5kg/ton；浮选结束后除去浮起的杂质，将浮选后的尾砂洗涤并于90-110℃干燥后得到硅微粉，SiO₂含量≥99.7%，Fe₂O₃含量≤0.01%，直径为数微米至数十微米。

所述碱液为氢氧化钠和氢氧化钙的混合溶液，混合溶液中溶质总的质量浓度为3×10^-3%，氢氧化钠和氢氧化钙的质量比为1.5-2.5：1。

所述表面处理的尾砂与混合溶液的质量比为0.3-0.5：1。

所述离子修饰的尾砂与浮选液的质量比为1：2-3。

本发明技术变废为宝，制备工艺简单，对设备的要求不高，成本低廉，治理石英尾砂/尾泥污染、保护环境、使矿产增值；节能降耗、促进经济结构转型。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明方法适用于废弃的任何细度的石英尾砂（数微米至80微米范围），而现有的粗颗粒石英浮选提纯一般要求颗粒大于100微米至数毫米范围；

2、本发明采用独特的离子修饰技术，能够有效地一次性把数量众多的杂质分离除去，所去除的杂质量（一般>10%总量）远超过现有的粗颗粒石英浮选所去除的杂质量（一般<1%总量）；

3、本发明在变废为宝、治理污染的同时不引入酸污染（无需酸洗且浮选在pH值为7左右的中性环境中进行），而现有的粗颗粒石英浮选提纯一般在含HF酸或硫酸的环境中进行pH值2-5（极少数在碱性环境中进行pH值8.5-10）。