Chemikalia do przetwarzania kwarcu

2025-03-27

Część kwasu nieorganicznego

1. Kwas solny i sole chlorkowe

a. Kwas solny

Jeden z najbardziej klasycznych kwasów nieorganicznych, ma dobrą rozpuszczalność dla tlenków żelaza i minerałów gliniastych. Jest szeroko stosowany ze względu na niską cenę oraz oczywisty i intuicyjny efekt. Niezależnie od tego, czy jest to trawienie w celu usunięcia żółtej skóry z płyty kwarcowej, czy trawienie piasku o wysokiej czystości, kwas solny jest preferowany.

Oczyszczanie ścieków z kwasu solnego jest stosunkowo proste. Neutralizacja roztworu zasadą do neutralności i ponowne strącanie mogą spełnić krajowe normy zrzutu. Jednak wśród przypadków ochrony środowiska związanych z zanieczyszczeniem kwasami w różnych miejscach, zanieczyszczenie ścieków zawierających kwas solny jest najczęstsze.

Dlaczego?

Neutralizacja ścieków z kwasu solnego wymaga zużycia zasady. Biorąc najczęściej stosowany wapno palone jako przykład, zgodnie z równowagą chemiczną, ściek powstały z jednej tony 31% kwasu solnego przemysłowego teoretycznie zużywa około 0,25 tony wapna palonego. W rzeczywistości, ponieważ wapno palone nie rozpuszcza się całkowicie, jeśli 50% wapna palonego bierze udział w reakcji, około 0,5 tony wapna palonego jest zużywane na ściek powstały z jednej tony kwasu solnego przemysłowego. Cena jednej tony kwasu solnego przemysłowego wynosi 100-400 juanów, średnia cena referencyjna to 300 juanów; cena jednej tony wapna palonego wynosi 400-1000 juanów, a średnia cena referencyjna to 700 juanów. Możemy więc stwierdzić, że koszt użycia jednej tony kwasu solnego wynosi 300 juanów, koszt wapna do oczyszczania ścieków wynosi 350 juanów, a koszt oczyszczania ścieków przekroczył koszt użycia kwasu solnego. Niektóre niestandardowe przedsiębiorstwa, z jednej strony, nie mają urządzeń do oczyszczania ścieków, a z drugiej strony, nie chcą ponosić wyższych kosztów, co prowadzi do częstych przypadków zrzutu odpadów kwasowych.

W końcu, jak powiedział Marks: „Dla 100% zysku kapitał odważa się deptać wszystkie ludzkie prawa”.

b. Sole chlorkowe

Typowe sole chlorkowe, takie jak chlorek sodu, chlorek potasu, chlorek litu, chlorek wapnia, chlorek magnezu, mogą być używane do domieszkowania i oczyszczania piasku kwarcowego, a także mogą być stosowane do chlorowania, prażenia i wybielania w minerałach niemetalicznych, takich jak kaolin.

Niektóre publikacje wspominają o chlorowaniu i oczyszczaniu piasku kwarcowego za pomocą chlorku amonu, kwasu solnego, chloru lub tetrachlorku węgla.

2. Kwas siarkowy i siarczany

Binarny kwas nieorganiczny o silnych właściwościach utleniających i wysokiej temperaturze wrzenia. Temperatura wrzenia stężonego kwasu siarkowego wynosi 338 °C i jest on nieulotny w normalnych warunkach, dlatego nie jest tak szeroko stosowany jak kwas solny w zastosowaniach wymagających obróbki mgły kwasowej. Zaletą wysokiej temperatury wrzenia jest to, że minerały można przetwarzać przed podgrzaniem do temperatury wrzenia (około 300 °C) bez użycia zbiornika pod ciśnieniem. Tak ekstremalne warunki mogą rozkładać niektóre minerały, które nie mogą być rozpuszczone przez kwas solny. Oczywiście, ta sytuacja ma wysokie wymagania dotyczące materiałów i ochrony bezpieczeństwa, co rzadko występuje w rzeczywistej produkcji, ale częściej w laboratoriach.

Niektóre literatury wspominają o użyciu soli kwasu siarkowego oraz kalcynacji piasku kwarcowego w celu zmniejszenia zawartości tytanu w piasku kwarcowym. Leczenie solami amonowymi kwasu siarkowego zmniejsza zawartość żelaza w piasku kwarcowym.

Oczyszczanie kwasowych ścieków z kwasu siarkowego i siarczanów jest takie samo jak w przypadku ścieków z kwasu solnego, które można zneutralizować alkalią.

3. Kwas fluorowodorowy i sole fluorkowe

Monobazowy słaby kwas fluorowodorowy, dzięki swojej superkompleksowej zdolności, stał się dużym zabójcą w oczyszczaniu piasku kwarcowego. W określonych warunkach kwas fluorowodorowy reaguje z większością minerałów zanieczyszczających, w tym z piaskiem kwarcowym. Dlatego, gdy stężenie kwasu fluorowodorowego jest zbyt wysokie, należy zwrócić uwagę na utratę piasku kwarcowego. Mieszane kwasy kwasu fluorowodorowego i kwasu solnego, kwasu siarkowego lub kwasu azotowego są powszechnie stosowanymi systemami kwasowymi. W dziedzinie przemysłu naftowego grafit, węglik krzemu i inne minerały niemetaliczne przyjmują mieszany system kwasowy zawierający kwas fluorowodorowy.

Rola soli fluorkowych w systemach zawierających kwas jest podobna do roli kwasu fluorowodorowego. Sole fluorkowe są również stosowane jako domieszki.

Perły produkowane przez ludzką cywilizację przemysłową są nierozerwalnie związane z istnieniem kwasu fluorowodorowego. W przemyśle półprzewodnikowym kwas fluorowodorowy jest głównie używany do czyszczenia powierzchni wafli lub w procesie czyszczenia i trawienia podczas przetwarzania chipów. W przemyśle solarnym kwas fluorowodorowy jest stosowany w procesach takich jak czyszczenie powierzchni chipów i trawienie. W przemyśle panelowym kwas fluorowodorowy jest używany do czyszczenia podłoży szklanych oraz trawienia azotku krzemu i dwutlenku krzemu. Jednak w przemyśle wysokopurystycznego piasku kwarcowego niektórzy próbują znaleźć rozwiązanie „bezfluorowe” lub nawet „bezkwasowe”. Czy to jest naukowe?

Oprócz neutralizacji alkalicznej, najważniejszym punktem w oczyszczaniu ścieków z kwasu fluorowodorowego jest obniżenie stężenia jonów fluorkowych do zakresu dozwolonego przez normy krajowe. Cały proces oczyszczania nie jest skomplikowany, a regularne przedsiębiorstwa są w stanie poradzić sobie z oczyszczaniem ścieków z kwasu fluorowodorowego. Jednak niektóre małe i rozproszone przedsiębiorstwa nie mają profesjonalnych urządzeń do oczyszczania ścieków i nie chcą zwiększać kosztów oczyszczania, a bezpośrednie odprowadzanie ścieków powoduje zanieczyszczenie środowiska. Jeśli ścieki są odprowadzane bez oczyszczania, łatwo może to spowodować przekroczenie normy zawartości fluoru w obszarze wodnym, co jest również głównym powodem odbarwienia fluoru w niektórych miejscach.

4. Fosforany i fosforany

Ternarny średnio silny kwas, temperatura wrzenia 261℃ (dekompozycja). Skoncentrowany gorący kwas fosforowy może rozkładać większość minerałów, takich jak chromit, rutyl, ilmenit itp., a także może reagować z krzemionką, tworząc kwasy heteropolowe. Kwas fosforowy jest jedynym kwasem innym niż kwas fluorowodorowy, który może reagować z kwarcem.

Normalna sól i sól kwasowa kwasu fosforowego mogą być również widoczne w eksperymentach korozyjnych materiałów kwarcowych.

Oczyszczanie ścieków z kwasu fosforowego i fosforanów wymaga najpierw neutralizacji alkalicznej, a następnie obniżenia stężenia fosforanów do zakresu dozwolonego przez normy krajowe.

5. Kwas azotowy i azotany

Kwas azotowy jest nieorganicznym silnym kwasem o silnych właściwościach utleniających. Dla niektórych redukujących zanieczyszczeń mineralnych działanie konwencjonalnych systemów kwasowych jest ograniczone, niektóre reakcje nie zachodzą, a niektóre reakcje, które są chemicznie termodynamicznie wykonalne, są kinetycznie utrudnione. W tym czasie, jeśli zaangażowany jest silny utleniacz, reakcja może być przeprowadzona, a prędkość reakcji może być znacznie przyspieszona. A ponieważ azotany mają zazwyczaj wyższą rozpuszczalność, dodanie kwasu azotowego zapobiega wytrącaniu produktów reakcji. Mieszane stosowanie kwasu azotowego i innych systemów kwasowych jest odpowiednie do oczyszczania piasku kwarcowego zawierającego minerały redukujące.

Rola azotanu w systemach zawierających kwas jest podobna do roli kwasu azotowego. Azotan jest również używany jako domieszka.

W oczyszczaniu ścieków z kwasu azotowego i azotanów, oprócz neutralizacji alkalią, należy również podjąć działania w celu zmniejszenia zawartości azotu amonowego w ściekach.

Związki organiczne

1. Kwas szczawiowy

Organiczny związek binarny jest silny, a jego kwasowość jest średnio silnym kwasem, który jest silnym kwasem wśród kwasów organicznych. Szczawian ma silny efekt koordynacyjny i jest skutecznym chelatorem metali. W eksperymencie usuwania żelaza z piasku kwarcowego, użycie samego kwasu szczawiowego, lub połączenie kwasu szczawiowego z falami ultradźwiękowymi, lub połączenie kwasu szczawiowego z innymi systemami kwasowymi, może osiągnąć lepszy efekt usuwania żelaza i wybielania. Istnieje również wiele raportów wspominających, że kwas szczawiowy jest używany w oczyszczaniu i wybielaniu minerałów niemetalicznych, takich jak kaolin. Ponadto, ilość kwasu szczawiowego nie musi być tak duża jak w przypadku tradycyjnych kwasów nieorganicznych, takich jak kwas solny, i wystarczy nie więcej niż 5%, aby osiągnąć maksymalny efekt marynowania. Szczawian połączy się z jonami wapnia i magnezu, tworząc osady o niskiej rozpuszczalności, dlatego kwas szczawiowy ma pewne ograniczenia w obróbce minerałów o wysokiej zawartości metali alkalicznych ziemi.

W ściekach z kwasu szczawiowego, oprócz wpływu kwasu, obecność szczawianu jako substancji organicznej znacznie zwiększy również chemiczne zapotrzebowanie na tlen w zbiorniku wodnym. Dlatego leczenie wapnem jest preferowanym rozwiązaniem. Oprócz neutralizacji kwasowości, kwas szczawiowy może być również strącony, aby znacznie zmniejszyć pozostałą zawartość szczawianu.

2. Kwas cytrynowy i cytrynian sodu

Kwas cytrynowy jest związkiem trójkarboksylowym i jest ważnym kwasem organicznym. Kwas cytrynowy jest słabszy od kwasu szczawiowego, ale jest silnym kwasem wśród kwasów organicznych. Kwas cytrynowy i jego sole mają silne właściwości chelatujące w zakresie kwasowym i mogą chelatować większość trójwartościowych i trójwartościowych jonów metali. Odpowiedni zakres użycia to pH=4～8. Chelat utworzony przez kwas cytrynowy i jon żelaza ma niską rozpuszczalność i utworzy osad w wodzie. Aby zwiększyć jego rozpuszczalność, dodaje się odpowiednią ilość soli amonowej, aby utworzyć związek o wyższej rozpuszczalności.

Największą trudnością w oczyszczaniu ścieków z kwasu cytrynowego i innych związków organicznych jest redukcja chemicznego zapotrzebowania na tlen. Duża ilość substancji organicznych dostaje się do ścieków, co powoduje gwałtowny wzrost chemicznego zapotrzebowania na tlen. Redukcja chemicznego zapotrzebowania na tlen wymaga profesjonalnego sprzętu i miejsc, takich jak baseny utleniania chemicznego i baseny utleniania biologicznego, których inwestycje kapitałowe i trudności w przetwarzaniu są znacznie większe niż w przypadku urządzeń do neutralizacji kwasowo-zasadowej.

3. EDTA (kwas etylenodiaminotetraoctowy) i jego sól sodowa

EDTA i jego sól sodowa są ważnymi agentami kompleksującymi, które mają szeroki zakres właściwości koordynacyjnych i mogą tworzyć stabilne chelaty z prawie wszystkimi jonami metali. Używa się ich w neutralnym i słabo alkalicznym środowisku, a ich zdolność do korozji jest słaba. Są odpowiednie do usuwania minerałów gliniastych i zanieczyszczeń tlenku żelaza w cienkowarstwowej formie.

4. Inne środki kompleksujące

Takie jak kwas octowy, kwas salicylowy, organiczny kwas polifosfonowy itp., kwasowość jest stosunkowo słaba, ale zdolność kompleksowania jest wyjątkowa i może być stosowana jako środek kompleksujący.

Czy istnieje lepsze rozwiązanie dla chemicznego przetwarzania piasku kwarcowego, wciąż pozostaje nieznane. Każda substancja ma swoje odpowiednie zalety i wady, zazwyczaj kilka substancji jest mieszanych, aby osiągnąć najlepszy efekt. Efekt łącznego użycia różnych substancji oraz to, czy schemat leczenia odpowiada celowi leczenia, to czynniki, które musimy wziąć pod uwagę przy przetwarzaniu piasku kwarcowego. Mam nadzieję, że wszyscy będą mogli dostosować się do warunków lokalnych i używać najbardziej odpowiedniego schematu leczenia.