技术领域
[0001] 本发明涉及一种硅砂提纯的方法，具体涉及一种硅砂提纯联产水化硅酸钙的方法。
相关背景技术
[0002] 硅砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2，颜色为乳白色、淡黄、褐色或无色半透明状，相对密度为2.65，不溶于酸，微溶于KOH溶液和热碱溶液，熔点1750℃。硅砂中多含有一些伴生的长石、云母等铝硅酸盐矿物和含铁物质，铁质主要以浸染铁和包裹铁两种形式存在于硅砂表面。浸染铁为浸入到硅砂颗粒裂缝中的微米级黏土含铁物质和渗透到硅砂颗粒表层晶格中的铁离子，包裹铁通常是包裹和吸附于硅砂颗粒表面的黏土含铁物质。
[0003] 水化硅酸钙，由氧化钙和氢氧化钙与二氧化硅高温水热反应生成化合物，化学式为CaO·mSiO2·nH2O；常温下呈凝胶态，为近程有序、远程无序的微晶；具有纤维状、网状、微粒状等形貌，长约1μm，宽约0.2μm。其中最主要的是硅酸二钙和硅酸三钙。由于其独特的物理化学性能和矿物学特征，主要用于特殊肥皂、粘接剂、染料、橡胶填料、催化剂，以及纺织、造纸、涂料、印染、医药、炸药等，并大量用作肥料、建筑和保温材料。
[0004] 硅砂在应用至二氧化硅产业前需要进行提纯处理以达到产业上对高纯度的要求，目前工业上通过酸洗法对硅砂进行提纯，如硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸等无机酸，利用杂质矿物大多能被强酸液溶解原理来对硅砂进行提纯。采用无机酸对硅砂进行提纯，都会产生大量废液，废液的酸性很强且其中含有较多的铁离子、铝离子等杂质离子，处理成本很高，对环境影响很大。
具体实施方式
[0024] 以下结合实施例对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是作为理解本发明的发明构思一部分实施例，而不能代表全部的实施例，也不作唯一实施例的解释。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在理解本发明的发明构思前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围内。
[0025] 本发明实施例所使用的原料，均通过常规商业途径获得。
[0026] 各实施例使用的硅砂的主要成分为：SiO2为98.68%、Fe2O3为0.074%、Al2O3为0.56%；粒度0.35 mm 0.1mm。通过成分分析，硅砂杂质主要为珍珠土和绿锥石等含铁、铝硅酸盐矿~
物，满足一般浮法玻璃用硅砂标准。
实施例1
[0027] 本实施例硅砂碱溶提纯联产水化硅酸钙的方法，包括以下步骤：（1）将4000g硅砂、600g石灰、20L水和苛性碱混合均匀（混合后苛性碱浓度为20g/L），160℃水热反应时间4h，得固液混合物；
（2）所述固液混合物分级过滤，得硅砂Ⅰ和水化硅酸钙浆液；清洗硅砂Ⅰ，将附着在硅砂Ⅰ表面的水化硅酸钙分离出来，得硅砂Ⅱ和浑浊水Ⅰ；
（3）将所述硅砂Ⅱ在50g/L的草酸溶液中95℃浸泡处理1h，进一步溶解硅砂Ⅱ中铁、铝、钙硅酸盐化合物，固液分离得到硅砂Ⅲ和浑浊水Ⅱ；
（4）在水中对硅砂Ⅲ进行40KHz超声波清洗1h，得到硅砂Ⅳ和浑浊水Ⅲ；
（5）将硅砂Ⅳ烘干，干法除铁，去除混入的机械铁屑，得到高纯硅砂成品；
（6）所得水化硅酸钙浆液进一步过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅰ和滤液Ⅰ；
（7）将所述水化硅酸钙滤饼Ⅰ、浑浊水Ⅰ、浑浊水Ⅱ、浑浊水Ⅲ混合，pH值调至8.0，过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅱ和滤液Ⅱ；所述水化硅酸钙滤饼Ⅱ经烘干、打散得到水化硅酸钙成品。
[0028] 所述滤液Ⅰ回收用于下次高温水热反应；所述滤液Ⅱ中加入絮凝剂去除金属离子后，作为清洗用水。
[0029] 得到的硅砂成品和水化硅酸钙成品的测试结果如表1所示。实施例2
[0030] 本实施例硅砂碱溶提纯联产水化硅酸钙的方法，包括以下步骤：（1）将4000g硅砂、800g石灰、20L水和苛性碱混合均匀（混合后苛性碱浓度为20g/L），160℃水热反应时间4h，得固液混合物；
（2）所述固液混合物分级过滤，得硅砂Ⅰ和水化硅酸钙浆液；清洗硅砂Ⅰ，将附着在硅砂Ⅰ表面的水化硅酸钙分离出来，得硅砂Ⅱ和浑浊水Ⅰ；
（3）将所述硅砂Ⅱ在50g/L的草酸溶液中95℃浸泡处理2h，进一步溶解硅砂Ⅱ中铁、铝、钙硅酸盐化合物，固液分离得到硅砂Ⅲ和浑浊水Ⅱ；
（4）在水中对硅砂Ⅲ进行40KHz超声波清洗2h，得到硅砂Ⅳ和浑浊水Ⅲ；
（5）将硅砂Ⅳ烘干，干法除铁，去除混入的机械铁屑，得到高纯硅砂成品；
（6）所得水化硅酸钙浆液进一步过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅰ和滤液Ⅰ；
（7）将所述水化硅酸钙滤饼Ⅰ、浑浊水Ⅰ、浑浊水Ⅱ、浑浊水Ⅲ混合，pH值调至7.5，过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅱ和滤液Ⅱ；所述水化硅酸钙滤饼Ⅱ经烘干、打散得到水化硅酸钙成品。
[0031] 所述滤液Ⅰ回收用于下次高温水热反应；所述滤液Ⅱ中加入絮凝剂去除金属离子后，作为清洗用水。
[0032] 得到的硅砂成品和水化硅酸钙成品的测试结果如表1所示。实施例3
[0033] 本实施例硅砂碱溶提纯联产水化硅酸钙的方法，包括以下步骤：（1）将4000g硅砂、1000g石灰、20L水和苛性碱混合均匀（混合后苛性碱浓度为20g/L），160℃水热反应时间3h，得固液混合物；
（2）所述固液混合物分级过滤，得硅砂Ⅰ和水化硅酸钙浆液；清洗硅砂Ⅰ，将附着在硅砂Ⅰ表面的水化硅酸钙分离出来，得硅砂Ⅱ和浑浊水Ⅰ；
（3）将所述硅砂Ⅱ在50g/L的草酸溶液中120℃浸泡处理2h，进一步溶解硅砂Ⅱ中铁、铝、钙硅酸盐化合物，固液分离得到硅砂Ⅲ和浑浊水Ⅱ；
（4）在水中对硅砂Ⅲ进行40KHz超声波清洗2h，得到硅砂Ⅳ和浑浊水Ⅲ；
（5）将硅砂Ⅳ烘干，干法除铁，去除混入的机械铁屑，得到高纯硅砂成品；
（6）所得水化硅酸钙浆液进一步过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅰ和滤液Ⅰ；
（7）将所述水化硅酸钙滤饼Ⅰ、浑浊水Ⅰ、浑浊水Ⅱ、浑浊水Ⅲ混合，pH值调至8.5，过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅱ和滤液Ⅱ；所述水化硅酸钙滤饼Ⅱ经烘干、打散得到水化硅酸钙成品。
[0034] 所述滤液Ⅰ回收用于下次高温水热反应；所述滤液Ⅱ中加入絮凝剂去除金属离子后，作为清洗用水。
[0035] 得到的硅砂成品和水化硅酸钙成品的测试结果如表1所示。实施例4
[0036] 本实施例硅砂碱溶提纯联产水化硅酸钙的方法，包括以下步骤：（1）将4000g硅砂、800g石灰、20L水和苛性碱混合均匀（混合后苛性碱浓度为20g/L），160℃水热反应时间4h，得固液混合物；
（2）所述固液混合物分级过滤，得硅砂Ⅰ和水化硅酸钙浆液；清洗硅砂Ⅰ，将附着在硅砂Ⅰ表面的水化硅酸钙分离出来，得硅砂Ⅱ和浑浊水Ⅰ；
（3）将所述硅砂Ⅱ在25g/L的草酸溶液中120℃浸泡处理2h，进一步溶解硅砂Ⅱ中铁、铝、钙硅酸盐化合物，固液分离得到硅砂Ⅲ和浑浊水Ⅱ；
（4）在水中对硅砂Ⅲ进行40KHz超声波清洗1h，得到硅砂Ⅳ和浑浊水Ⅲ；
（5）将硅砂Ⅳ烘干，干法除铁，去除混入的机械铁屑，得到高纯硅砂成品；
（6）所得水化硅酸钙浆液进一步过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅰ和滤液Ⅰ；
（7）将所述水化硅酸钙滤饼Ⅰ、浑浊水Ⅰ、浑浊水Ⅱ、浑浊水Ⅲ混合，pH值调至9.0，过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅱ和滤液Ⅱ；所述水化硅酸钙滤饼Ⅱ经烘干、打散得到水化硅酸钙成品。
[0037] 所述滤液Ⅰ回收用于下次高温水热反应；所述滤液Ⅱ中加入絮凝剂去除金属离子后，作为清洗用水。
[0038] 得到的硅砂成品和水化硅酸钙成品的测试结果如表1所示。实施例5
[0039] 本实施例硅砂碱溶提纯联产水化硅酸钙的方法，包括以下步骤：（1）将4000g硅砂、800g石灰、20L水和苛性碱混合均匀（混合后苛性碱浓度为20g/L），160℃水热反应时间4h，得固液混合物；
（2）所述固液混合物分级过滤，得硅砂Ⅰ和水化硅酸钙浆液；清洗硅砂Ⅰ，将附着在硅砂Ⅰ表面的水化硅酸钙分离出来，得硅砂Ⅱ和浑浊水Ⅰ；
（3）将所述硅砂Ⅱ在25g/L的草酸溶液中120℃浸泡处理4h，进一步溶解硅砂Ⅱ中铁、铝、钙硅酸盐化合物，固液分离得到硅砂Ⅲ和浑浊水Ⅱ；
（4）在水中对硅砂Ⅲ进行40KHz超声波清洗1h，得到硅砂Ⅳ和浑浊水Ⅲ；
（5）将硅砂Ⅳ烘干，干法除铁，去除混入的机械铁屑，得到高纯硅砂成品；
（6）所得水化硅酸钙浆液进一步过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅰ和滤液Ⅰ；
（7）将所述水化硅酸钙滤饼Ⅰ、浑浊水Ⅰ、浑浊水Ⅱ、浑浊水Ⅲ混合，pH值调至7.0，过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅱ和滤液Ⅱ；所述水化硅酸钙滤饼Ⅱ经烘干、打散得到水化硅酸钙成品。
[0040] 所述滤液Ⅰ回收用于下次高温水热反应；所述滤液Ⅱ中加入絮凝剂去除金属离子后，作为清洗用水。
[0041] 得到的硅砂成品和水化硅酸钙成品的测试结果如表1所示。实施例6
[0042] 本实施例硅砂碱溶提纯联产水化硅酸钙的方法，包括以下步骤：（1）将4000g硅砂、800g石灰、20L水和苛性碱混合均匀（混合后苛性碱浓度为20g/L），160℃水热反应时间4h，得固液混合物；
（2）所述固液混合物分级过滤，得硅砂Ⅰ和水化硅酸钙浆液；清洗硅砂Ⅰ，将附着在硅砂Ⅰ表面的水化硅酸钙分离出来，得硅砂Ⅱ和浑浊水Ⅰ；
（3）将所述硅砂Ⅱ在25g/L的草酸溶液中120℃浸泡处理4h，进一步溶解硅砂Ⅱ中铁、铝、钙硅酸盐化合物，固液分离得到硅砂Ⅲ和浑浊水Ⅱ；
（4）在水中对硅砂Ⅲ进行40KHz超声波清洗1h，得到硅砂Ⅳ和浑浊水Ⅲ；
（5）将硅砂Ⅳ烘干，干法除铁，去除混入的机械铁屑，得到高纯硅砂成品；
（6）所得水化硅酸钙浆液进一步过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅰ和滤液Ⅰ；
（7）将所述水化硅酸钙滤饼Ⅰ、浑浊水Ⅰ、浑浊水Ⅱ、浑浊水Ⅲ混合，pH值调至8.2，过滤，得水化硅酸钙滤饼Ⅱ和滤液Ⅱ；所述水化硅酸钙滤饼Ⅱ经烘干、打散得到水化硅酸钙成品。
[0043] 所述滤液Ⅰ回收用于下次高温水热反应；所述滤液Ⅱ中加入絮凝剂去除金属离子后，作为清洗用水。
[0044] 得到的硅砂成品和水化硅酸钙成品的测试结果如表1所示。对比例
[0045] 采用目前工业上常用的酸洗法对实施例1 6使用的同一批硅砂进行提纯，重复进~行三次试验，分别记为对比例1、对比例2、对比例3。得到的硅砂成品的测试结果如表1所示。
[0046] 表1 实施例1 6和对比例1 3的所得产品的测试结果~ ~
[0047] 通过表1的数据可以看出，实施例1 6硅砂碱溶提纯后的三氧化二铁、三氧化二铝、~二氧化硅纯度达到光伏用硅砂标准，部分达到了3N高纯石英砂标准，联产的水化硅酸钙产品，均能够达到工业级标准。实施例1 6所得硅砂纯度相对于采用常规酸洗法的对比例1 3~ ~
均得到提高。
[0048] 本具体实施方式的实施例均作为方便理解或实施本发明技术方案的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，凡依本发明原理所做的等效变化，均应被涵盖于本发明的请求保护范围内。
