[发明专利]一种高纯石英砂精制过程中酸洗废液的循环利用方法

说明书

本发明公开了一种高纯石英砂精制过程中酸洗废液的循环利用方法，主要采用了两步酸洗法，并分别对两步酸洗后的酸洗废液进行处理使其能够达到循环利用的标准；其中第一酸洗液含有氟化氢和海藻酸钠，利用海藻酸钠的pH敏感性对第一酸洗废液进行处理；第二酸洗液含有氯化氢和硝酸，利用交联壳聚糖的硅胶球对金属离子的吸附螯合作用对第二酸废液进行处理；采用本发明所涉及方法循环利用多次后的第一酸洗液或者第二酸洗液对石英砂的酸洗提纯效果与最初的效果一致，而且操作工艺简单可行、环保高效。

技术领域

本发明涉及酸性废液处理领域，特别涉及一种高纯石英砂精制过程中酸洗废液的循环利用方法。

背景技术

高纯石英砂作为重要的工业原材料，被广泛应用于太阳能光伏、微电子、光纤通讯等行业，高纯石英砂对铁、铝、钛、铬等金属杂质要求极为严格，尤其是杂质铁元素的含量多少能够决定石英砂的自身价值和使用价值。为了有效降低石英砂中铁等金属杂质元素的含量，现有技术中会采用强磁选和酸洗，其中，强磁选多用于石英砂矿石的初步纯化中，清除包括连生体颗粒在内的磁性矿物，如赤铁矿、褐铁矿、黑云母、黄铁矿和石榴石等杂质矿物；酸洗能够脱除石英砂中富集的铁等金属矿物杂质、石英砂颗粒表面的薄膜铁、石英砂中伴生的碳酸盐类杂质等，是最有效、最彻底的石英砂除杂手段，经过酸洗的石英砂产品能够达到纯化要求，而且质量稳定、适合大规模批量生产。

但是，酸洗液多是由盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、草酸等酸液及其复配液组成，在对石英砂进行酸洗之后，这些含酸废液的处理是生产企业所要解决的重大问题。现有的处理方法是采用碱液将其中和至pH呈中性后再排放，但长期排放不仅浪费大量的淡水资源，而且还会对环境造成一定的污染，含酸废液中的杂质金属元素以及没有反应的酸都无法得到充分的利用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明对制备高纯石英砂过程中的酸洗液进行了改进，并通过简单的工艺处理实现了酸洗液的循环重复利用。

本发明所涉及的高纯石英砂酸洗主要是用含有硝酸、盐酸、氢氟酸的酸液溶解石英砂中含有的微量金属杂质元素，实验证明采用这三种酸的混合溶液除杂效果好；其中氢氟酸在酸洗液中作为分解二氧化硅的无机酸，其在体系中的作用和反应产物与另外两种酸均不相同，因此为了使提纯后的废液能够进行循环利用，对含氢氟酸酸液与含盐酸或者硝酸酸液的处理方法也不相同。为了保证石英砂酸洗效果，本发明采用两步酸洗，并分别对该两步酸洗后的酸液进行循环回收利用。包括以下步骤：

1)第一步酸洗：将待酸洗的石英砂置于第一酸洗液中，搅拌反应6～8小时，用氢氧化钠调节体系pH为9～10，得到碱性溶液，过滤出石英砂；其中，所述第一酸洗液是由质量分数为5～10wt％的氟化氢、3～5wt％的海藻酸钠组成的弱酸性溶胶液；

2)第一酸洗液循环利用：向步骤1)中过滤出石英砂的碱性溶液中边搅拌边缓慢加入海藻酸，调节溶液pH到5～6，当出现均匀的酸性溶胶时，可直接作为第一酸洗液循环利用；当体系中出现沉淀时，将沉淀过滤，得到均匀的酸性溶胶可作为第一酸洗液循环利用；

3)第二步酸洗：将步骤1)中过滤出的石英砂迅速置于含有质量分数为4～6wt％的氯化氢、8～12wt％硝酸的第二酸洗液中，搅拌反应4～5小时，将石英砂分离后用去离子水冲洗、干燥，获得高纯石英砂；

4)第二酸洗液循环利用：向步骤3)中过滤出石英砂的第二酸洗液中加入50～60g/L表面交联有壳聚糖的硅胶球，搅拌1～1.5小时，过滤出该硅胶球后的溶液可作为第二酸洗液循环利用。

优选的是，步骤2)中所述沉淀包括硅酸或海藻酸钠；其中，所述沉淀中的海藻酸钠为当体系中海藻酸钠质量分数大于5wt％时沉聚所得。

优选的是，步骤1)中所述石英砂与第一酸洗液的固液体积比为1∶2～2.5；步骤3)中所述石英砂与第二酸洗液的固液体积比为1∶2～2.5。