Chemische stoffen voor de verwerking van kwarts

2025-03-27

Inorganisch zuur deel

1. Zoutzuur en chloridezouten

a. Zoutzuur

Een van de meest klassieke anorganische zuren, het heeft een goede oplosbaarheid voor ijzeroxiden en kleimineralen. Het wordt veel gebruikt vanwege de lage prijs en het duidelijke en intuïtieve effect. Of het nu gaat om het ontroesten om de gele huid in kwartsplaten te verwijderen, of de hoog-puur zandontroesting, zoutzuur heeft de voorkeur.

De afvalwaterbehandeling van zoutzuur is relatief eenvoudig. Het neutraliseren van de oplossing met alkali tot neutraliteit en herprecipiteren kan voldoen aan de nationale loostandard. Echter, onder de milieubeschermingsgevallen van zuurvervuiling op verschillende plaatsen, is de vervuiling van afvalwater dat zoutzuur bevat het meest voorkomend.

Waarom?

Neutralisatie van zoutzuurafvalwater vereist verbruik van alkali. Neem als voorbeeld de meest gebruikte ongebluste kalk, volgens de chemische balans verbruikt de afvalvloeistof die door één ton 31% industrieel zoutzuur wordt geproduceerd theoretisch ongeveer 0,25 ton ongebluste kalk. In feite, omdat de ongebluste kalk niet volledig oplost, als 50% van de ongebluste kalk deelneemt aan de reactie, wordt ongeveer 0,5 ton ongebluste kalk verbruikt voor de afvalvloeistof die door één ton industrieel zoutzuur wordt geproduceerd. De prijs van één ton industrieel zoutzuur is 100-400 yuan, de referentie gemiddelde prijs is 300 yuan; de prijs van één ton ongebluste kalk is 400-1000 yuan, en de referentie gemiddelde prijs is 700 yuan. Dan kunnen we weten dat de kosten van het gebruik van één ton zoutzuur 300 yuan zijn, de kosten van kalk voor afvalwaterbehandeling zijn 350 yuan, en de kosten van afvalwaterbehandeling zijn de kosten van het gebruik van zoutzuur overschreden. Sommige niet-standaard bedrijven hebben aan de ene kant geen afvalwaterbehandelingsfaciliteiten, en aan de andere kant zijn ze niet bereid om hogere kosten te dragen, wat resulteert in frequente incidenten van directe lozing van afvalzuurvervuiling.

Uiteindelijk zei Marx: “Voor 100% winst durft het kapitaal alle menselijke wetten te vertrappen.”

b.Chloridezouten

Veelvoorkomende chloridezouten, zoals natriumchloride, kaliumchloride, lithiumchloride, calciumchloride en magnesiumchloride, kunnen worden gebruikt voor doping en zuivering van kwartszand, en kunnen ook worden gebruikt voor chlorering, roosteren en witten in niet-metallische mineralen zoals kaolien.

Enkele literaturen vermelden chlorering en zuivering van kwartszand met ammoniumchloride, waterstofchloride, chloor of koolstoftetrachloride.

2.Zwavelzuur en sulfaten

Binair anorganisch zuur met sterke oxiderende eigenschappen en een hoog kookpunt. Het kookpunt van geconcentreerd zwavelzuur is 338 °C, en het is niet-vluchtig onder normale omstandigheden, waardoor het niet zo wijdverbreid wordt gebruikt als zoutzuur in toepassingen die zuurmistbehandeling vereisen. Het voordeel van het hoge kookpunt is dat de mineralen kunnen worden verwerkt voordat ze worden verwarmd tot het kookpunt (zoals rond 300 °C) zonder gebruik te maken van een hogedrukvat. Dergelijke extreme omstandigheden kunnen sommige mineralen afbreken die niet door zoutzuur kunnen worden opgelost. Natuurlijk heeft deze situatie hoge eisen aan materialen en veiligheidsbescherming, wat zelden wordt gezien in de daadwerkelijke productie, maar meer in het laboratorium.

Enkele literaturen vermelden het gebruik van zouten van zwavelzuur en de calcining van kwartszand om het titaniumgehalte van kwartszand te verlagen. Behandeling met ammoniumzouten van zwavelzuur vermindert het ijzergehalte van kwartszand.

De behandeling van zuurafvalwater van zwavelzuur en sulfaten is hetzelfde als die van zoutzuurafvalwater, dat geneutraliseerd kan worden met alkali.

3.Hydrofluorzuur en fluoridezouten

Monobasisch zwak zuur hydrofluorzuur, met zijn super complexe vermogen, is een grote doder geworden voor de zuivering van kwartszand. Onder bepaalde omstandigheden reageert hydrofluorzuur met de meeste onzuivere mineralen, inclusief kwartszand. Daarom is het noodzakelijk om op te letten voor het verlies van kwartszand wanneer de concentratie van hydrofluorzuur te hoog is. Gemengde zuren van hydrofluorzuur en zoutzuur, zwavelzuur of salpeterzuur zijn veelgebruikte gemengde zuur systemen. In het olieveld worden grafiet, siliciumcarbide en andere niet-metallische mineralen behandeld met een gemengd zuur systeem dat hydrofluorzuur bevat.

De rol van fluoridezouten in zuurhoudende systemen is vergelijkbaar met die van hydrofluorzuur. Fluoridezouten worden ook gebruikt als dopmiddelen.

De parels die door de menselijke industriële beschaving worden geproduceerd, zijn onlosmakelijk verbonden met het bestaan van hydrofluorzuur. In de halfgeleiderindustrie wordt hydrofluorzuur voornamelijk gebruikt om het oppervlak van de wafer te reinigen, of in het proces van reinigen en etsen tijdens de chipverwerking. In de zonne-energie-industrie wordt hydrofluorzuur gebruikt in processen zoals het reinigen en etsen van chipoppervlakken. In de paneelindustrie wordt hydrofluorzuur gebruikt voor het reinigen van glazen substraten en het etsen van siliciumcarbide en siliciumdioxide. Echter, in de industrie van hoogpuriteit kwartszand proberen sommige mensen een “fluorine-vrij” of zelfs “zuur-vrij” oplossing te vinden. Is dit wetenschappelijk?

Naast de neutralisatie van alkali is het belangrijkste punt van de behandeling van afvalwater met fluoroceenzuur het verlagen van de fluoride-ionconcentratie tot het bereik dat door de nationale norm is toegestaan. Het algehele behandelingsproces is niet ingewikkeld, en reguliere bedrijven zijn in staat om afvalwater met fluoroceenzuur te verwerken. Echter, sommige kleine en verspreide bedrijven hebben geen professionele afvalwaterbehandelingsfaciliteiten en zijn niet bereid de behandelingskosten te verhogen, en de directe lozing van afvalwater veroorzaakt milieuvervuiling. Als het afvalwater direct zonder behandeling wordt geloosd, is het gemakkelijk om de fluorine-inhoud in het watergebied boven de norm te laten uitstijgen, wat ook de belangrijkste reden is voor de verkleuring van fluor in sommige plaatsen.

4. Fosfaat en Fosfaat

Ternair middelsterk zuur, kookpunt 261℃ (decompositie). Geconcentreerd heet fosforzuur kan de meeste mineralen decomponeren, zoals chromiet, rutil, ilmeniet, enz., en kan ook reageren met silica om heteropolyzuren te vormen. Fosforzuur is het enige zuur, naast waterstoffluoride, dat kan reageren met kwarts.

Het normale zout en het zuur zout van fosforzuur zijn ook te zien in de corrosie-experimenten van kwarts materialen.

De afvalwaterbehandeling van fosforzuur en fosfaten moet eerst worden geneutraliseerd met alkali, en vervolgens moet de concentratie van fosfaten worden verlaagd tot het bereik dat door de nationale norm is toegestaan.

5. Salpeterzuur en nitraten

Salpeterzuur is een anorganisch sterk zuur met sterke oxiderende eigenschappen. Voor sommige reducerende minerale onzuiverheden is het effect van conventionele zuur systemen beperkt, sommige reacties vinden niet plaats, en sommige reacties die chemisch thermodynamisch haalbaar zijn, worden kinetisch belemmerd. Op dat moment, als een sterke oxidator betrokken is, kan de reactie plaatsvinden en kan de reactiesnelheid aanzienlijk worden versneld. En omdat nitraten over het algemeen een hogere oplosbaarheid hebben, voorkomt de toevoeging van salpeterzuur de neerslag van reactieproducten. Het gemengde gebruik van salpeterzuur en andere zuur systemen is geschikt voor de behandeling van kwartszand dat reducerende mineralen bevat.

De rol van nitraat in zuurhoudende systemen is vergelijkbaar met die van salpeterzuur. Nitraat wordt ook gebruikt als dopant.

Bij de afvalwaterbehandeling van salpeterzuur en nitraat moeten, naast neutralisatie met alkali, ook maatregelen worden genomen om de ammoniakstikstofinhoud in het afvalwater te verlagen.

Organische verbindingen

1. Oxaalzuur

De binaire organische is sterk, en de zuurgraad is middelsterk zuur, wat een sterk zuur is onder de organische zuren. Oxalaat heeft een sterk coördinatie-effect en is een effectieve metaalchelator. In het ijzerverwijderingsexperiment van kwartszand kan het gebruik van oxaalzuur alleen, of de combinatie van oxaalzuur en ultrasone golven, of de combinatie van oxaalzuur en andere zuur systemen, een beter effect van ijzerverwijdering en witmaking bereiken. Er zijn ook veel rapporten die vermelden dat oxaalzuur wordt gebruikt bij de zuivering en bleking van niet-metallische mineralen zoals kaolien. Bovendien hoeft de hoeveelheid oxaalzuur niet zo groot te zijn als die van traditionele anorganische zuren zoals zoutzuur, en hoeft deze niet meer dan 5% te zijn om het maximale inleg effect te bereiken. Oxalaat zal combineren met calcium- en magnesiumionen om neerslagen met een lage oplosbaarheid te vormen, dus oxaalzuur heeft bepaalde beperkingen bij het omgaan met mineralen met een hoog alkalisch aardmetaalgehalte.

In oxaalzuur afvalwater, naast de invloed van zuur, zal de aanwezigheid van oxalaat als organische stof ook de chemische zuurstofvraag van het waterlichaam aanzienlijk verhogen. Daarom is kalkbehandeling de voorkeuroplossing. Naast het neutraliseren van de zuurgraad kan oxaalzuur ook worden neergeslagen om de resterende oxalaatinhoud aanzienlijk te verlagen.

2. Citroenzuur en natriumcitraat

Citroenzuur is een tricarboxylzuurverbinding en is een belangrijke organische zuur. Citroenzuur is zwakker dan oxaalzuur, maar is een sterk zuur onder de organische zuren. Citroenzuur en zijn zouten hebben een sterke chelerende capaciteit in het zure bereik en kunnen de meeste driewaardige en tweewaardige metaalionen cheleren. Het geschikte gebruiksbereik is pH=4～8. De chelaat gevormd door citroenzuur en ijzerion heeft een lage oplosbaarheid en zal een neerslag in water vormen. Om de oplosbaarheid te verhogen, wordt een geschikte hoeveelheid ammoniumzout toegevoegd om een verbinding met een hogere oplosbaarheid te vormen.

De grootste moeilijkheid bij de afvalwaterbehandeling van citroenzuur en andere organische verbindingen is de vermindering van de chemische zuurstofvraag. Een grote hoeveelheid organisch materiaal komt het afvalwater binnen, wat ervoor zorgt dat de chemische zuurstofvraag stijgt. De vermindering van de chemische zuurstofvraag vereist professionele apparatuur en locaties, zoals chemische oxidatiebassins en biologische oxidatiebassins, waarvan de kapitaalinvestering en verwerkingsmoeilijkheid veel groter zijn dan die van zuur-base neutralisatiefaciliteiten.

3. EDTA (ethyleendiaminetetra-azijnzuur) en zijn natriumzout

EDTA en zijn natriumzout zijn belangrijke complexerende middelen, die een breed scala aan coördinatie-eigenschappen hebben en stabiele chelaten kunnen vormen met bijna alle metaalionen. Het wordt gebruikt in een neutrale en zwak alkalische omgeving en heeft een slechte corrosievermogen. Het is geschikt voor het verwijderen van kleimineralen en dunne ijzeroxide-onzuiverheden.

4. Andere complexerende middelen

Zoals azijnzuur, salicylzuur, organische polyfosfonzuur, enz., de zuurheid is relatief zwak, maar de complexerende capaciteit is uitstekend, en het kan worden gebruikt als een complexerend middel.

Of er een betere oplossing is voor de chemische behandeling van kwartszand is nog onbekend. En elke stof heeft bijbehorende voordelen en nadelen, meestal worden verschillende stoffen gemengd om het beste effect te bereiken. Het gecombineerde gebruikseffect van verschillende stoffen en of het medicijnregime overeenkomt met het doel van de behandeling zijn allemaal factoren die we moeten overwegen bij de behandeling van kwartszand. Ik hoop dat iedereen zich kan aanpassen aan de lokale omstandigheden en het meest geschikte medicijnregime kan gebruiken.