Chemikalien zur Verarbeitung des Quarzes

2025-03-27

Anorganische Säureteile

1. Salzsäure und Chloridsalze

a. Salzsäure

One of the most classic inorganic acids, it has good solubility for iron oxides and clay minerals. It is widely used because of its low price and obvious and intuitive effect. Whether it is pickling to remove the yellow skin in quartz plate, or the high-purity sand pickling, hydrochloric acid is favored.

Die Abwasserbehandlung von Salzsäure ist relativ einfach. Die Neutralisation der Lösung mit Alkalien zu Neutralität und eine erneute Fällung können die nationalen Abwasserrichtlinien erfüllen. Unter den Umweltschutzfällen der Säureverschmutzung an verschiedenen Orten ist die Verschmutzung von Abwasser, das Salzsäure enthält, jedoch am häufigsten.

Warum?

Die Neutralisation von Salzsäure-Abwasser erfordert den Verbrauch von Alkalien. Nehmen wir das am häufigsten verwendete Branntkalk als Beispiel, so verbraucht das Abfallprodukt, das durch eine Tonne 31% industrielle Salzsäure erzeugt wird, theoretisch etwa 0,25 Tonnen Branntkalk. In der Praxis, da der Branntkalk nicht vollständig gelöst wird, werden, wenn 50% des Branntkalks an der Reaktion teilnehmen, etwa 0,5 Tonnen Branntkalk für das Abfallprodukt, das durch eine Tonne industrieller Salzsäure erzeugt wird, verbraucht. Der Preis für eine Tonne industrielle Salzsäure liegt bei 100-400 Yuan, der Referenzdurchschnittspreis bei 300 Yuan; der Preis für eine Tonne Branntkalk liegt bei 400-1000 Yuan, der Referenzdurchschnittspreis bei 700 Yuan. Dann können wir wissen, dass die Kosten für die Verwendung von einer Tonne Salzsäure 300 Yuan betragen, die Kosten für Kalk zur Abwasserbehandlung 350 Yuan betragen und die Kosten für die Abwasserbehandlung die Kosten für die Verwendung von Salzsäure übersteigen. Einige nicht normgerechte Unternehmen haben einerseits keine Abwasserbehandlungsanlagen und sind andererseits nicht bereit, höhere Kosten zu tragen, was zu häufigen Vorfällen von Direktabwasserablassverschmutzung bei Abfall- und Säureentsorgung führt.

After all, Marx said: “For 100% profit, capital dares to trample all human laws”.

b.Chloridsalze

Häufige Chloridsalze, wie Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Lithiumchlorid, Calciumchlorid und Magnesiumchlorid, können zur Doping und Reinigung von Quarzsand verwendet werden und können auch für chlorierte Röst- und Weißungsprozesse in nicht-metallischen Mineralien wie Kaolin eingesetzt werden.

Einige Literaturquellen erwähnen die Chlorierung und Reinigung von Quarzsand mit Ammoniumchlorid, Wasserstoffchlorid, Chlor oder Kohlenstofftetraclorid.

2. Schwefelsäure und Sulfate

Binäre anorganische Säure mit stark oxidierenden Eigenschaften und hohem Siedepunkt. Der Siedepunkt von konzentrierter Schwefelsäure beträgt 338 °C, und sie ist unter normalen Bedingungen nicht flüchtig, weshalb sie nicht so weit verbreitet ist wie Salzsäure in Anwendungen, die eine Behandlung mit Säuremists erfordern. Der Vorteil des hohen Siedepunkts besteht darin, dass die Mineralien verarbeitet werden können, bevor sie auf den Siedepunkt (z. B. etwa 300°C) erhitzt werden, ohne einen Hochdruckbehälter verwenden zu müssen. Solche extremen Bedingungen können einige Mineralien zersetzen, die nicht von Salzsäure gelöst werden können. Natürlich stellt diese Situation hohe Anforderungen an Materialien und Sicherheitsvorkehrungen, was in der tatsächlichen Produktion selten zu sehen ist, jedoch eher im Labor vorkommt.

Einige Literaturquellen erwähnen die Verwendung von Salzen der Schwefelsäure und die Kalzinierung von Quarzsand, um den Titangehalt des Quarzsandes zu reduzieren. Die Behandlung mit Ammoniumsalzen der Schwefelsäure reduziert den Eisengehalt des Quarzsandes.

Die Behandlung von Schwefelsäure- und Sulfatabwasser erfolgt analog zur Behandlung von Salzsäureabwasser, das mit Alkalien neutralisiert werden kann.

3. Flusssäure und Fluoridsalze

Monobasic weak acid hydrofluoric acid, with its super complex ability, has become a big killer for quartz sand purification. Under certain conditions, hydrofluoric acid reacts with most impurity minerals, including quartz sand. Therefore, when the concentration of hydrofluoric acid is too high, it is necessary to pay attention to the loss of quartz sand. Mixed acids of hydrofluoric acid and hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid are commonly used mixed acid systems. In the field of oilfield, graphite, silicon carbide and other non-metallic minerals adopt mixed acid system containing hydrofluoric acid.

Die Rolle von Fluoridsalzen in säurehaltigen Systemen ähnelt der von Flusssäure. Fluoridsalze werden auch als Dotierstoffe verwendet.

The pearls produced by human industrial civilization are inseparable from the existence of hydrofluoric acid. In the semiconductor industry, hydrofluoric acid is mainly used to clean the wafer surface, or in the process of cleaning and etching during chip processing. In the solar industry, hydrofluoric acid is used in processes such as chip surface cleaning and etching. In the panel industry, hydrofluoric acid is used for cleaning glass substrates and etching silicon nitride and silicon dioxide. However, in the high-purity quartz sand industry, some people try to find a “fluorine-free” or even “acid-free” solution. Is this scientific?

Neben der Alkali-Neutralisation ist der wichtigste Punkt der Behandlung von Abwasser mit Fluorwasserstoffsäure die Reduzierung der Fluoridionenkonzentration auf den von der nationalen Norm erlaubten Bereich. Der gesamte Behandlungsprozess ist nicht kompliziert, und reguläre Unternehmen sind in der Lage, Abwasser mit Fluorwasserstoffsäure zu behandeln. Einige kleine und verstreute Unternehmen verfügen jedoch nicht über professionelle Abwasserbehandlungsanlagen und sind nicht bereit, die Behandlungskosten zu erhöhen, was zur direkten Einleitung des Abwassers und damit zur Umweltverschmutzung führt. Wenn das Abwasser ohne Behandlung direkt eingeleitet wird, ist es leicht, dass der Fluoridgehalt im Gewässer die Norm überschreitet, was ebenfalls der Hauptgrund für die Verfärbung von Fluorid in einigen Gegenden ist.

4. Phosphate und Phosphat

Ternary medium strong acid, boiling point 261℃ (decomposition). Concentrated hot phosphoric acid can decompose most minerals, such as chromite, rutile, ilmenite, etc., and can also react with silica to form heteropolyacids. Phosphoric acid is the only acid other than hydrofluoric acid that can react with quartz.

Das normale Salz und die saure Phosphorsäure können auch in den Korrosionsexperimenten mit Quarzmaterialien beobachtet werden.

Die Abwasserbehandlung von Phosphorsäure und Phosphaten muss zuerst mit Lauge neutralisiert werden, und dann muss die Konzentration der Phosphate auf den von den nationalen Standards erlaubten Bereich reduziert werden.

5. Salpetersäure und Nitrate

Salpetersäure ist eine anorganische starke Säure mit starken oxidierenden Eigenschaften. Bei einigen reduzierenden Mineralverunreinigungen ist die Wirkung herkömmlicher Säuresysteme begrenzt, einige Reaktionen treten nicht auf, und einige chemisch thermodynamisch machbare Reaktionen sind kinetisch gehindert. Zu diesem Zeitpunkt kann durch die Einbeziehung eines starken Oxidationsmittels die Reaktion durchgeführt und die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich beschleunigt werden. Und da Nitrate allgemein höhere Löslichkeit aufweisen, verhindert die Zugabe von Salpetersäure die Ausfällung von Reaktionsprodukten. Die Mischanwendung von Salpetersäure und anderen Säuresystemen ist geeignet für die Behandlung von Quarzsand, der reduzierte Mineralien enthält.

Die Rolle von Nitrat in säurehaltigen Systemen ist ähnlich wie die von Salpetersäure. Nitrat wird auch als Dotierstoff verwendet.

In der Abwasserbehandlung von Salpetersäure und Nitrat sollten neben der Neutralisation mit Lauge auch Maßnahmen zur Reduzierung des Ammoniakstickstoffgehalts im Abwasser ergriffen werden.

Organische Verbindungen

1. Oxalsäure

Die binäre organische Säure ist stark, und ihre Säurestärke ist eine mittlere starke Säure, die eine starke Säure unter den organischen Säuren ist. Oxalat hat eine starke Koordination und ist ein effektiver Metallchelator. Im Eisenentfernungsexperiment von Quarzsand kann die alleinige Verwendung von Oxalsäure oder die Kombination von Oxalsäure mit Ultraschall oder die Kombination von Oxalsäure mit anderen Säuresystemen einen besseren Effekt bei der Eisenentfernung und Aufhellung erzielen. Es gibt auch viele Berichte, die erwähnen, dass Oxalsäure in der Reinigung und Bleichung von nichtmetallischen Mineralien wie Kaolin verwendet wird. Zudem muss die Menge an Oxalsäure nicht so hoch sein wie die von traditionellen anorganischen Säuren wie Salzsäure und sollte nicht mehr als 5% betragen, um den maximalen Beizeneffekt zu erzielen. Oxalat wird mit Calcium- und Magnesiumionen kombinieren, um Niederschläge mit niedriger Löslichkeit zu bilden, sodass Oxalsäure bestimmte Einschränkungen bei der Behandlung von Mineralien mit hohem Gehalt an Erdalkalimetallen hat.

In Oxalsäure-Abwasser, neben dem Einfluss der Säure, wird die Anwesenheit von Oxalat als organischer Stoff auch die chemische Sauerstoffnachfrage des Gewässers erheblich erhöhen. Daher ist die Behandlung mit Kalk die bevorzugte Lösung. Neben der Neutralisation der Säure kann Oxalsäure auch ausgefällt werden, um den verbleibenden Oxalatgehalt erheblich zu reduzieren.

2. Zitronensäure und Natriumcitrat

Zitronensäure ist eine tricarboxylische Säureverbindung und eine wichtige organische Säure. Zitronensäure ist schwächer als Oxalsäure, aber unter den organischen Säuren eine starke Säure. Zitronensäure und ihre Salze haben im sauren Bereich eine starke Chelatbildungskapazität und können die meisten dreiwertigen Metallionen chelatieren. Der geeignete Einsatzbereich liegt bei pH=4～8. Das von Zitronensäure und Eisenionen gebildete Chelat hat eine geringe Löslichkeit und bildet in Wasser einen Niederschlag. Um die Löslichkeit zu erhöhen, wird eine angemessene Menge Ammoniumsalz hinzugefügt, um eine Verbindung mit höherer Löslichkeit zu bilden.

Die größte Schwierigkeit in der Abwasserbehandlung von Zitronensäure und anderen organischen Verbindungen ist die Reduktion der chemischen Sauerstoffnachfrage. Eine große Menge organischer Stoffe gelangt in das Abwasser, was dazu führt, dass die chemische Sauerstoffnachfrage in die Höhe schnellt. Die Reduktion der chemischen Sauerstoffnachfrage erfordert professionelle Ausrüstung und Standorte, wie chemische Oxidationsbecken und biologische Oxidationsbecken, deren Kapitalinvestition und Verarbeitungsaufwand weit größer sind als die von Säure-Base-Neutralisationsanlagen.

3. EDTA (Ethylenediamintetraessigsäure) und sein Natriumsalz

EDTA und sein Natriumsalz sind wichtige Komplexbildner, die über ein breites Spektrum an Koordinationseigenschaften verfügen und stabile Chelate mit fast allen Metallionen bilden können. Es wird in einer neutralen und schwach alkalischen Umgebung eingesetzt und hat eine geringe Korrosionsfähigkeit. Es eignet sich zur Entfernung von Tonmineralien und Dünnfilm-Eisenoxidverunreinigungen.

4. Weitere Komplexbildner

Wie Essigsäure, Salicylsäure, organische Polyphosphonsäure etc., ist die Säure relative schwach, aber die Komplexierungsfähigkeit ist herausragend und kann als Komplexbildner eingesetzt werden.

Ob es eine bessere Lösung für die chemische Behandlung von Quarzsand gibt, ist noch ungewiss. Und jede Substanz hat entsprechende Vor- und Nachteile, normalerweise werden mehrere Substanzen gemischt, um die beste Wirkung zu erzielen. Die kombinierte Verwendung verschiedener Substanzen und ob das Medikamentenregime dem Behandlungsziel entspricht, sind alles Faktoren, die wir bei der Behandlung von Quarzsand berücksichtigen müssen. Ich hoffe, dass alle sich an die örtlichen Gegebenheiten anpassen und das passendste Medikamentenregime verwenden können.