Productos químicos para procesar el cuarzo

2025-03-27

Parte de ácidos inorgánicos

1.Ácido clorhídrico y sales de cloruro

a.Ácido clorhídrico

Uno de los ácidos inorgánicos más clásicos, tiene buena solubilidad para óxidos de hierro y minerales de arcilla. Se utiliza ampliamente debido a su bajo precio y su efecto obvio e intuitivo. Ya sea para decapado para eliminar la piel amarilla en la placa de cuarzo, o el decapado de arena de alta pureza, el ácido clorhídrico es muy apreciado.

El tratamiento de aguas residuales de ácido clorhídrico es relativamente simple. La neutralización de la solución con álcalis hasta alcanzar la neutralidad y la reprecipitación pueden cumplir con la norma nacional de descarga. Sin embargo, entre los casos de protección ambiental de la contaminación ácida en varios lugares, la contaminación de las aguas residuales que contienen ácido clorhídrico es la más común.

¿Por qué?

La neutralización de las aguas residuales de ácido clorhídrico requiere consumo de álcalis. Tomando como ejemplo el óxido de calcio (cal viva) más comúnmente utilizado, según el balance químico, el líquido de desecho producido por una tonelada de ácido clorhídrico industrial al 31% consume teóricamente alrededor de 0.25 toneladas de cal viva. De hecho, debido a que la cal viva no se disuelve completamente, si el 50% de la cal participa en la reacción, se consumen alrededor de 0.5 toneladas de cal viva para el líquido de desecho producido por una tonelada de ácido clorhídrico industrial. El precio de una tonelada de ácido clorhídrico industrial es de 100-400 yuanes, el precio promedio de referencia es de 300 yuanes; el precio de una tonelada de cal viva es de 400-1000 yuanes, y el precio promedio de referencia es de 700 yuanes. Entonces podemos saber que el costo de usar una tonelada de ácido clorhídrico es de 300 yuanes, el costo de la cal para el tratamiento de aguas residuales es de 350 yuanes y el costo del tratamiento de aguas residuales ha superado el costo de uso del ácido clorhídrico. Algunas empresas no estándar, por un lado, no tienen instalaciones de tratamiento de aguas residuales y, por otro lado, no están dispuestas a asumir costos más altos, lo que resulta en la ocurrencia frecuente de incidentes de contaminación por descarga directa de ácidos residuales.

Después de todo, Marx dijo: "Por un 100% de beneficio, el capital se atreve a pisotear todas las leyes humanas".

b. Sales de cloruro

Las sales de cloruro comunes, como el cloruro de sodio, cloruro de potasio, cloruro de litio, cloruro de calcio, cloruro de magnesio, pueden ser utilizadas para dopar y purificar arena de cuarzo, y también pueden ser utilizadas para el tostado y blanqueo en minerales no metálicos como el caolín.

Algunas literaturas mencionan la cloración y purificación de arena de cuarzo con cloruro de amonio, cloruro de hidrógeno, cloro o tetracloruro de carbono.

2. Ácido sulfúrico y sulfatos

Ácido inorgánico binario con alta propiedad oxidante y alto punto de ebullición. El punto de ebullición del ácido sulfúrico concentrado es 338 °C, y no es volátil en condiciones normales, por lo que no se utiliza tan ampliamente como el ácido clorhídrico en aplicaciones que requieren tratamiento de neblina ácida. La ventaja del alto punto de ebullición es que los minerales pueden ser procesados antes de calentar hasta el punto de ebullición (como alrededor de 300 °C) sin usar un recipiente a presión. Tales condiciones extremas pueden descomponer algunos minerales que no pueden disolverse con ácido clorhídrico. Por supuesto, esta situación tiene altas exigencias en materiales y protección de seguridad, lo que raramente se ve en la producción real, pero sí más en el laboratorio.

Algunas literaturas mencionan el uso de sales de ácido sulfúrico y la calcinación de arena de cuarzo para reducir el contenido de titanio de la arena de cuarzo. El tratamiento con sales de amonio de ácido sulfúrico reduce el contenido de hierro de la arena de cuarzo.

El tratamiento de aguas residuales ácidas de ácido sulfúrico y sulfato es el mismo que el de aguas residuales de ácido clorhídrico, que se puede neutralizar con álcali.

3. Ácido fluorado y sales de fluoruro

El ácido fluorado, un ácido débil monoprótico, con su capacidad de supercomplejidad, se ha convertido en un gran asesino para la purificación de arena de cuarzo. En ciertas condiciones, el ácido fluorado reacciona con la mayoría de los minerales de impurezas, incluida la arena de cuarzo. Por lo tanto, cuando la concentración de ácido fluorado es demasiado alta, es necesario tener en cuenta la pérdida de arena de cuarzo. Los ácidos mezclados de ácido fluorado y ácido clorhídrico, ácido sulfúrico o ácido nítrico son sistemas de ácidos mezclados comúnmente utilizados. En el campo del petróleo, grafito, carburo de silicio y otros minerales no metálicos adoptan un sistema de ácidos mezclados que contienen ácido fluorado.

El papel de las sales de fluoruro en sistemas que contienen ácido es similar al del ácido fluorado. Las sales de fluoruro también se utilizan como dopantes.

Las perlas producidas por la civilización industrial humana son inseparables de la existencia de ácido fluorado. En la industria de semiconductores, el ácido fluorado se utiliza principalmente para limpiar la superficie del wafer, o en el proceso de limpieza y grabado durante el procesamiento del chip. En la industria solar, el ácido fluorado se utiliza en procesos como la limpieza de la superficie del chip y el grabado. En la industria de paneles, el ácido fluorado se utiliza para limpiar sustratos de vidrio y grabar nitruro de silicio y dióxido de silicio. Sin embargo, en la industria de arena de cuarzo de alta pureza, algunas personas intentan encontrar una solución “libre de flúor” o incluso “libre de ácido”. ¿Es esto científico?

Además de la neutralización con álcali, el punto más importante del tratamiento de aguas residuales de ácido fluorado es reducir la concentración de iones de fluoruro al rango permitido por la norma nacional. El proceso general de tratamiento no es complicado, y las empresas regulares son capaces de manejar aguas residuales de ácido fluorado. Sin embargo, algunas empresas pequeñas y dispersas no tienen instalaciones profesionales de tratamiento de aguas residuales y no están dispuestas a aumentar el costo de tratamiento, y el vertido directo de aguas residuales causa contaminación ambiental. Si las aguas residuales se vierten directamente sin tratamiento, es fácil que el contenido de fluoruro en la zona de agua exceda el estándar, que también es la principal razón para la decoloración del fluoruro en algunos lugares.

4. Fosfato y fosfatos

Ácido ternario medio fuerte, punto de ebullición 261℃ (decomposición). El ácido fosfórico concentrado caliente puede descomponer la mayoría de los minerales, como cromita, rutilo, ilmenita, etc., y también puede reaccionar con sílice para formar heteropoliácidos. El ácido fosfórico es el único ácido, además del ácido fluorado, que puede reaccionar con el cuarzo.

La sal normal y la sal ácida del ácido fosfórico también se pueden observar en los experimentos de corrosión de materiales de cuarzo.

El tratamiento de aguas residuales de ácido fosfórico y fosfatos necesita ser neutralizado primero con álcali, y luego la concentración de fosfatos debe reducirse al rango permitido por la norma nacional.

5. Ácido nítrico y nitratos

El ácido nítrico es un ácido inorgánico fuerte con propiedades oxidantes fuertes. Para algunas impurezas minerales reductoras, el efecto de los sistemas ácidos convencionales es limitado, algunas reacciones no ocurren y algunas reacciones que son químicamente termodinámicamente viables están cinéticamente obstaculizadas. En este momento, si se involucra un oxidante fuerte, la reacción puede llevarse a cabo y la velocidad de la reacción puede acelerarse considerablemente. Y debido a que los nitratos generalmente tienen una mayor solubilidad, la adición de ácido nítrico previene la precipitación de los productos de reacción. El uso combinado de ácido nítrico y otros sistemas ácidos es adecuado para el tratamiento de arena de cuarzo que contiene minerales reductores.

El papel del nitrato en sistemas que contienen ácido es similar al del ácido nítrico. El nitrato también se utiliza como dopante.

En el tratamiento de aguas residuales de ácido nítrico y nitrato, además de la neutralización con álcali, también se deben tomar medidas para reducir el contenido de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales.

Compuestos orgánicos

1. Ácido oxálico

El compuesto orgánico binario es fuerte, y su acidez es de medio ácido fuerte, que es un ácido fuerte entre los ácidos orgánicos. El oxalato tiene un fuerte efecto de coordinación y es un quelante de metales efectivo. En el experimento de eliminación de hierro de la arena de cuarzo, el uso de ácido oxálico solo, o la combinación de ácido oxálico y ondas ultrasónicas, o la combinación de ácido oxálico y otros sistemas ácidos, puede lograr un mejor efecto de eliminación de hierro y blanqueo. También hay muchos informes que mencionan que el ácido oxálico se utiliza en la purificación y blanqueo de minerales no metálicos como el caolín. Además, la cantidad de ácido oxálico no necesita ser tan grande como la de los ácidos inorgánicos tradicionales como el ácido clorhídrico, y solo necesita no ser más del 5% para lograr el máximo efecto de encurtido. El oxalato se combinará con los iones de calcio y magnesio para formar precipitados de baja solubilidad, por lo que el ácido oxálico tiene ciertas limitaciones al tratar minerales con alto contenido de metales alcalinotérreos.

En las aguas residuales de ácido oxálico, además de la influencia del ácido, la presencia de oxalato como materia orgánica también aumentará considerablemente la demanda química de oxígeno del cuerpo de agua. Por lo tanto, el tratamiento con cal es la solución preferida. Además de neutralizar la acidez, el ácido oxálico también puede ser precipitado para reducir en gran medida el contenido residual de oxalato.

2. Ácido cítrico y citrato de sodio

El ácido cítrico es un compuesto ácido tricarboxílico y es un ácido orgánico importante. El ácido cítrico es más débil que el ácido oxálico, pero es un ácido fuerte entre los ácidos orgánicos. El ácido cítrico y sus sales tienen una fuerte capacidad de quelación en el rango ácido, y pueden quelar la mayoría de los iones metálicos trivalentes y divalentes. El rango de uso adecuado es pH=4 a 8. El quelato formado por el ácido cítrico y el ion de hierro tiene baja solubilidad y formará un precipitado en agua. Para aumentar su solubilidad, se agrega una cantidad adecuada de sal amoniacal para formar un compuesto con mayor solubilidad.

La mayor dificultad en el tratamiento de aguas residuales de ácido cítrico y otros compuestos orgánicos es la reducción de la demanda química de oxígeno. Una gran cantidad de materia orgánica entra en las aguas residuales, lo que causará un aumento drástico de la demanda química de oxígeno. La reducción de la demanda química de oxígeno requiere equipos y lugares profesionales, como piscinas de oxidación química y piscinas de oxidación biológica, cuyo capital de inversión y dificultad de procesamiento son mucho mayores que los de las instalaciones de neutralización ácido-base.

3. EDTA (ácido etilendiaminotetraacético) y su sal sódico

EDTA y su sal sódico son agentes complejantes importantes, que tienen una amplia gama de propiedades de coordinación y pueden formar quelatos estables con casi todos los iones metálicos. Se utiliza en un ambiente neutro y débilmente alcalino, y tiene baja capacidad de corrosión. Es adecuado para la eliminación de minerales de arcilla y impurezas de óxido de hierro en película delgada.

4. Otros agentes complejantes

Como el ácido acético, el ácido salicílico, el ácido polifosfónico orgánico, etc., la acidez es relativamente débil, pero la capacidad de complejación es notable, y se puede utilizar como un agente complejante.

Si hay una mejor solución para el tratamiento químico de la arena de cuarzo aún se desconoce. Y cada sustancia tiene sus ventajas y desventajas correspondientes, generalmente se mezclan varias sustancias para lograr el mejor efecto. El efecto de uso combinado de varias sustancias y si el régimen farmacológico coincide con el propósito del tratamiento son todos factores que necesitamos considerar al tratar con arena de cuarzo. Espero que todos puedan adaptarse a las condiciones locales y utilizar el régimen farmacológico más adecuado.