Zat kimia untuk memproses kuarsa

2025-03-27

Bagian asam anorganik

1. Asam klorida dan garam klorida

a. Asam klorida

Salah satu asam anorganik yang paling klasik, memiliki kelarutan yang baik untuk oksida besi dan mineral lempung. Ini banyak digunakan karena harganya yang rendah dan efeknya yang jelas dan intuitif. Baik itu untuk merendam untuk menghilangkan kulit kuning pada pelat kuarsa, atau merendam pasir dengan kemurnian tinggi, asam klorida sangat diminati.

Pengolahan limbah air asam klorida relatif sederhana. Menetralkan larutan dengan alkalin hingga netralitas dan melakukan presipitasi ulang dapat memenuhi standar pembuangan nasional. Namun, di antara kasus perlindungan lingkungan terkait pencemaran asam di berbagai tempat, pencemaran limbah air yang mengandung asam klorida adalah yang paling umum.

Mengapa?

Netralisasi limbah asam klorida memerlukan konsumsi alkali. Mengambil kapur tohor yang paling umum digunakan sebagai contoh, menurut keseimbangan kimia, cairan limbah yang dihasilkan dari satu ton asam klorida industri 31% secara teoritis mengkonsumsi sekitar 0,25 ton kapur tohor. Faktanya, karena kapur tohor tidak sepenuhnya larut, jika 50% dari kapur tohor berpartisipasi dalam reaksi, sekitar 0,5 ton kapur tohor dikonsumsi untuk limbah cair yang dihasilkan dari satu ton asam klorida industri. Harga satu ton asam klorida industri adalah 100-400 yuan, dengan harga rata-rata referensi sekitar 300 yuan; harga satu ton kapur tohor adalah 400-1000 yuan, dan harga rata-rata referensi adalah 700 yuan. Maka kita dapat mengetahui bahwa biaya penggunaan satu ton asam klorida adalah 300 yuan, biaya kapur untuk pengolahan limbah adalah 350 yuan, dan biaya pengolahan limbah telah melebihi biaya penggunaan asam klorida. Beberapa perusahaan non-standar, di satu sisi, tidak memiliki fasilitas pengolahan limbah, dan di sisi lain, enggan menanggung biaya yang lebih tinggi, yang mengakibatkan sering terjadinya insiden pencemaran akibat pembuangan asam secara langsung.

Bagaimanapun, Marx mengatakan: “Untuk keuntungan 100%, modal berani menginjak semua hukum manusia”.

b.Garam klorida

Garam klorida umum, seperti natrium klorida, kalium klorida, litium klorida, kalsium klorida, magnesium klorida, dapat digunakan untuk doping dan pemurnian pasir kuarsa, dan juga dapat digunakan untuk pengklorinasi, pemanggangan dan pemutihan pada mineral non-logam seperti kaolin.

Beberapa literatur menyebutkan pengklorinasi dan pemurnian pasir kuarsa dengan amonium klorida, hidrogen klorida, klorin atau karbon tetraklorida.

2.Asam sulfat dan sulfat

Asam anorganik biner dengan sifat pengoksidasi yang kuat dan titik didih tinggi. Titik didih asam sulfat pekat adalah 338 °C, dan tidak mudah menguap di bawah kondisi normal, sehingga tidak digunakan secara luas seperti asam klorida dalam aplikasi yang memerlukan pengolahan kabut asam. Keuntungan dari titik didih yang tinggi adalah bahwa mineral dapat diproses sebelum dipanaskan hingga titik didih (seperti sekitar 300°C) tanpa menggunakan wadah bertekanan tinggi. Kondisi ekstrem tersebut dapat menguraikan beberapa mineral yang tidak dapat larut dalam asam klorida. Tentu saja, situasi ini memiliki persyaratan tinggi pada material dan perlindungan keselamatan, yang jarang terlihat dalam produksi aktual, tetapi lebih banyak di laboratorium.

Beberapa literatur menyebutkan penggunaan garam asam sulfat dan pengalsinan pasir kuarsa untuk mengurangi kadar titanium pasir kuarsa. Perlakuan dengan garam amonium dari asam sulfat mengurangi kadar besi pasir kuarsa.

Pengolahan limbah asam dari asam sulfat dan sulfat adalah sama dengan limbah asam klorida, yang dapat dinetralkan dengan alkali.

3.Asam hidrofluorik dan garam fluorida

Asam lemah monobasis asam hidrofluorik, dengan kemampuan kompleks supernya, telah menjadi pembunuh besar untuk pemurnian pasir kuarsa. Di bawah kondisi tertentu, asam hidrofluorik bereaksi dengan sebagian besar mineral pengotor, termasuk pasir kuarsa. Oleh karena itu, ketika konsentrasi asam hidrofluorik terlalu tinggi, perlu diperhatikan kehilangan pasir kuarsa. Campuran asam asam hidrofluorik dan asam klorida, asam sulfat, atau asam nitrat adalah sistem campuran asam yang umum digunakan. Di bidang minyak, grafit, silikon karbida dan mineral non-logam lainnya mengadopsi sistem campuran asam yang mengandung asam hidrofluorik.

Peran garam fluorida dalam sistem yang mengandung asam mirip dengan asam hidrofluorat. Garam fluorida juga digunakan sebagai dopan.

Butir-butir yang dihasilkan oleh peradaban industri manusia tidak dapat dipisahkan dari keberadaan asam hidrofluorat. Dalam industri semikonduktor, asam hidrofluorat terutama digunakan untuk membersihkan permukaan wafer, atau dalam proses pembersihan dan penggoresan selama pemrosesan chip. Dalam industri solar, asam hidrofluorat digunakan dalam proses seperti pembersihan permukaan chip dan penggoresan. Dalam industri panel, asam hidrofluorat digunakan untuk membersihkan substrat kaca dan menggores silikon nitrida dan silikon dioksida. Namun, dalam industri pasir kuarsa murni, beberapa orang mencoba mencari solusi "bebas fluor" atau bahkan "bebas asam". Apakah ini ilmiah?

Selain netralisasi alkali, poin terpenting dalam pengolahan limbah asam hidrofluorat adalah mengurangi konsentrasi ion fluorida ke kisaran yang diizinkan oleh standar nasional. Proses pengolahan secara keseluruhan tidak rumit, dan perusahaan reguler mampu menangani limbah asam hidrofluorat. Namun, beberapa perusahaan kecil dan tersebar tidak memiliki fasilitas pengolahan limbah yang profesional dan enggan meningkatkan biaya pengolahan, dan pembuangan langsung limbah menyebabkan pencemaran lingkungan. Jika limbah dibuang langsung tanpa pengolahan, mudah untuk menyebabkan kandungan fluor dalam daerah air melebihi standar, yang juga merupakan penyebab utama perubahan warna fluor di beberapa tempat.

4. Fosfat dan Fosfat

Asam kuat sedang ternary, titik didih 261℃ (dekomposisi). Asam fosfat pekat panas dapat menguraikan sebagian besar mineral, seperti kromit, rutil, ilmenit, dll., dan juga dapat bereaksi dengan silika untuk membentuk heteropolyacid. Asam fosfat adalah satu-satunya asam selain asam hidrofluorat yang dapat bereaksi dengan kuarsa.

Garam normal dan garam asam dari asam fosfat juga dapat dilihat dalam percobaan korosi bahan kuarsa.

Pengolahan limbah asam fosfat dan fosfat perlu dinetralkan dengan alkali terlebih dahulu, dan kemudian konsentrasi fosfat perlu dikurangi ke kisaran yang diizinkan oleh standar nasional.

5. Asam nitrat dan nitrat

Asam nitrat adalah asam kuat anorganik dengan sifat pengoksidasi yang kuat. Untuk beberapa kotoran mineral pengurang, efek sistem asam konvensional terbatas, beberapa reaksi tidak terjadi, dan beberapa reaksi yang secara termodinamika kimiawi layak secara kinetik terhambat. Pada saat ini, jika oksidator kuat terlibat, reaksi dapat dilakukan dan kecepatan reaksi dapat dipercepat secara signifikan. Dan karena nitrat umumnya memiliki kelarutan yang lebih tinggi, penambahan asam nitrat mencegah pengendapan produk reaksi. Penggunaan campuran asam nitrat dan sistem asam lainnya cocok untuk pengolahan pasir kuarsa yang mengandung mineral pengurang.

Peran nitrat dalam sistem yang mengandung asam mirip dengan asam nitrat. Nitrat juga digunakan sebagai dopan.

Dalam pengolahan air limbah asam nitrat dan nitrat, selain netralisasi dengan alkali, langkah-langkah juga harus diambil untuk mengurangi kandungan nitrogen amonia dalam air limbah.

Senis organik

1. Asam oksalat

Senis organik biner ini kuat, dan keasamannya adalah asam kuat sedang, yang merupakan asam kuat di antara asam organik. Oksalat memiliki efek koordinasi yang kuat dan merupakan agen pengkhelat logam yang efektif. Dalam eksperimen penghilangan besi dari pasir kuarsa, penggunaan asam oksalat secara tunggal, atau kombinasi asam oksalat dan gelombang ultrasonik, atau kombinasi asam oksalat dan sistem asam lainnya, dapat mencapai efek yang lebih baik dalam penghilangan besi dan pemutihan. Ada juga banyak laporan yang menyebutkan bahwa asam oksalat digunakan dalam pemurnian dan pemutihan mineral non-logam seperti kaolin. Selain itu, jumlah asam oksalat tidak perlu sebesar asam anorganik tradisional seperti asam klorida, dan hanya perlu tidak lebih dari 5% untuk mencapai efek perendaman maksimum. Oksalat akan bergabung dengan kalsium dan ion magnesium untuk membentuk endapan dengan kelarutan rendah, sehingga asam oksalat memiliki batasan tertentu ketika menangani mineral dengan kandungan logam alkali bumi yang tinggi.

Dalam air limbah asam oksalat, selain pengaruh asam, adanya oksalat sebagai bahan organik juga akan sangat meningkatkan permintaan oksigen kimia dari badan air. Oleh karena itu, perlakuan kapur adalah solusi yang lebih disukai. Selain menetralkan keasaman, asam oksalat juga dapat diendapkan untuk mengurangi secara signifikan kandungan oksalat yang tersisa.

2. Asam sitrat dan natrium sitrat

Asam sitrat adalah senyawa asam trikarbonat dan merupakan asam organik yang penting. Asam sitrat lebih lemah dibandingkan dengan asam oksalat, tetapi merupakan asam kuat di antara asam organik. Asam sitrat dan garam-garannya memiliki kemampuan pengkhelat yang kuat di kisaran asam, dan dapat mengkhelat sebagian besar ion logam trivalen dan divalen. Rentang penggunaan yang cocok adalah pH=4～8. Khelat yang terbentuk oleh asam sitrat dan ion besi memiliki kelarutan rendah dan akan membentuk endapan dalam air. Untuk meningkatkan kelarutannya, sejumlah garam amonium yang tepat ditambahkan untuk membentuk senyawa dengan kelarutan yang lebih tinggi.

Kesulitan terbesar dalam pengolahan air limbah asam sitrat dan senyawa organik lainnya adalah pengurangan permintaan oksigen kimia. Sebagian besar bahan organik masuk ke dalam air limbah, yang akan menyebabkan permintaan oksigen kimia melambung. Pengurangan permintaan oksigen kimia memerlukan peralatan dan lokasi profesional, seperti kolam oksidasi kimia dan kolam oksidasi biologis, yang investasi modal dan tingkat kesulitan pemrosesannya jauh lebih besar daripada fasilitas netralisasi asam-basa.

3. EDTA (asam etildiamin tetraasetat) dan garam natriumnya

EDTA dan garam natriumnya adalah agen kompleksan penting, yang memiliki berbagai sifat koordinasi yang luas dan dapat membentuk khelat stabil dengan hampir semua ion logam. Ini digunakan dalam lingkungan netral dan lemah alkali, dan memiliki kemampuan korosi yang buruk. Ini cocok untuk penghilangan mineral lempung dan kontaminan oksida besi film tipis.

4. Agen kompleks lainnya

Seperti asam asetat, asam salisilat, asam polifosfonat organik, dll., keasaman relatif lemah, tetapi kemampuan kompleksnya luar biasa, dan dapat digunakan sebagai agen kompleks.

Apakah ada solusi yang lebih baik untuk perlakuan kimia pasir kuarsa masih belum diketahui. Dan setiap zat memiliki kelebihan dan kekurangan yang sesuai, biasanya beberapa zat dicampur untuk mencapai efek terbaik. Efek penggunaan kombinasi berbagai zat dan apakah regimen obat sesuai dengan tujuan pengobatan adalah semua faktor yang perlu kita pertimbangkan ketika mengolah pasir kuarsa. Saya berharap semua orang dapat menyesuaikan dengan kondisi setempat dan menggunakan regimen obat yang paling sesuai.