Produse chimice pentru procesarea cuarțului

2025-03-27

Partea de acid inorganic

1. Acid clorhidric și săruri de clorură

a. Acid clorhidric

Unul dintre cele mai clasice acizi inorganici, are o bună solubilitate pentru oxizii de fier și mineralele de argilă. Este utilizat pe scară largă datorită prețului său scăzut și efectului său evident și intuitiv. Fie că este vorba de decapare pentru a îndepărta pielea galbenă din placa de quartz, fie de decaparea nisipului de înaltă puritate, acidul clorhidric este preferat.

Tratamentul apelor uzate cu acid clorhidric este relativ simplu. Neutralizarea soluției cu alcali până la neutralitate și reprecipitarea pot îndeplini standardul național de deversare. Cu toate acestea, printre cazurile de protecția mediului legate de poluarea cu acizi din diferite locuri, poluarea apelor uzate care conțin acid clorhidric este cea mai comună.

De ce?

Neutralizarea apelor uzate cu acid clorhidric necesită consum de alcali. Luând ca exemplu varul stins, cel mai frecvent utilizat, conform echilibrului chimic, lichidul rezidual produs de o tonă de acid clorhidric industrial de 31% consumă teoretic aproximativ 0,25 tone de var stins. De fapt, deoarece varul stins nu se dizolvă complet, dacă 50% din varul stins participă la reacție, aproximativ 0,5 tone de var stins sunt consumate pentru lichidul rezidual produs de o tonă de acid clorhidric industrial. Prețul unei tone de acid clorhidric industrial este de 100-400 yuani, prețul mediu de referință fiind de 300 yuani; prețul unei tone de var stins este de 400-1000 yuani, iar prețul mediu de referință este de 700 yuani. Așadar, putem ști că costul utilizării unei tone de acid clorhidric este de 300 yuani, costul varului pentru tratamentul apelor uzate este de 350 yuani, iar costul tratamentului apelor uzate a depășit costul utilizării acidului clorhidric. Unele întreprinderi neconforme, pe de o parte, nu au facilități de tratament al apelor uzate, iar pe de altă parte, nu sunt dispuse să suporte costuri mai mari, ceea ce duce la apariția frecventă a incidentelor de poluare prin deversarea directă a acidului uzat.

Până la urmă, Marx a spus: „Pentru un profit de 100%, capitalul îndrăznește să calce în picioare toate legile umane”.

b. Săruri de clorură

Săruri de clorură comune, cum ar fi clorura de sodiu, clorura de potasiu, clorura de litiu, clorura de calciu, clorura de magneziu, pot fi utilizate pentru dopare și purificare a nisipului de quartz și pot fi folosite și pentru prăjirea prin clorinare și albirea mineralelor nemetalice, cum ar fi caolinul.

Unele literaturi menționează clorinarea și purificarea nisipului de quartz cu clorură de amoniu, acid clorhidric, clor sau tetraclorură de carbon.

2. Acid sulfuric și sulfați

Acid inorganic binar cu proprietăți oxidante puternice și punct de fierbere ridicat. Punctul de fierbere al acidului sulfuric concentrat este de 338 °C și este non-volatil în condiții normale, astfel că nu este utilizat la fel de pe scară largă ca acidul clorhidric în aplicațiile care necesită tratamentul vaporilor de acid. Avantajul punctului de fierbere ridicat este că mineralele pot fi procesate înainte de a fi încălzite la punctul de fierbere (de exemplu, în jur de 300 °C) fără a folosi un recipient de înaltă presiune. Astfel de condiții extreme pot descompune unele minerale care nu pot fi dizolvate de acidul clorhidric. Desigur, această situație are cerințe ridicate în ceea ce privește materialele și protecția de siguranță, ceea ce este rar întâlnit în producția efectivă, dar mai mult în laborator.

Unele literaturi menționează utilizarea sărurilor de acid sulfuric și calcinarea nisipului de cuarț pentru a reduce conținutul de titan al nisipului de cuarț. Tratamentul cu săruri de amoniu ale acidului sulfuric reduce conținutul de fier al nisipului de cuarț.

Tratamentul apelor uzate acide de acid sulfuric și sulfat este același cu cel al apelor uzate de acid clorhidric, care pot fi neutralizate cu alcalii.

3. Acidul hidrofluoric și sărurile de fluor

Acidul hidrofluoric monobazic slab, cu abilitatea sa super complexă, a devenit un mare ucigaș pentru purificarea nisipului de cuarț. În anumite condiții, acidul hidrofluoric reacționează cu majoritatea mineralelor de impuritate, inclusiv nisipul de cuarț. Prin urmare, atunci când concentrația acidului hidrofluoric este prea mare, este necesar să se acorde atenție pierderii nisipului de cuarț. Acizii combinați de acid hidrofluoric și acid clorhidric, acid sulfuric sau acid nitric sunt sisteme de acid mixte utilizate frecvent. În domeniul câmpului petrolier, grafitul, carbura de siliciu și alte minerale nemetalice adoptă un sistem de acid mixt care conține acid hidrofluoric.

Rolul sărurilor de fluor în sistemele care conțin acid este similar cu cel al acidului hidrofluoric. Sărurile de fluor sunt, de asemenea, utilizate ca dopanți.

Perlele produse de civilizația industrială umană sunt inseparabile de existența acidului hidrofluoric. În industria semiconductorilor, acidul hidrofluoric este utilizat în principal pentru curățarea suprafeței wafere-ului sau în procesul de curățare și gravare în timpul procesării cipurilor. În industria solară, acidul hidrofluoric este utilizat în procese precum curățarea suprafeței cipului și gravarea. În industria panourilor, acidul hidrofluoric este utilizat pentru curățarea substraturilor de sticlă și gravarea nitridei de siliciu și dioxidului de siliciu. Cu toate acestea, în industria nisipului de cuarț de înaltă puritate, unii oameni încearcă să găsească o soluție „fără fluor” sau chiar „fără acid”. Este aceasta științifică?

Pe lângă neutralizarea alcalină, cel mai important punct al tratării apelor uzate cu acid hidrofluoric este reducerea concentrației ionilor de fluor la intervalul permis de standardul național. Procesul general de tratament nu este complicat, iar întreprinderile obișnuite sunt capabile să gestioneze apele uzate cu acid hidrofluoric. Cu toate acestea, unele întreprinderi mici și dispersate nu au facilități profesionale de tratament al apelor uzate și nu sunt dispuse să crească costul tratamentului, iar deversarea directă a apelor uzate cauzează poluarea mediului. Dacă apele uzate sunt deversate direct fără tratament, este ușor să se provoace depășirea standardului de conținut de fluor în zona de apă, ceea ce este, de asemenea, principala cauză a decolorării fluorului în unele locuri.

4. Fosfat și fosfați

Acid ternar mediu puternic, punct de fierbere 261℃ (decompoziție). Acidul fosforic concentrat și fierbinte poate decompozi majoritatea mineralelor, cum ar fi cromitul, rutilul, ilmenitul etc., și poate reacționa, de asemenea, cu silicea pentru a forma heteropoliactide. Acidul fosforic este singurul acid, în afară de acidul hidrofluoric, care poate reacționa cu cuarțul.

Sarea normală și sarea acidă a acidului fosforic pot fi, de asemenea, observate în experimentele de coroziune ale materialelor de cuarț.

Tratamentul apelor uzate ale acidului fosforic și fosfaților trebuie să fie neutralizat mai întâi cu alcali, iar apoi concentrația fosfaților trebuie să fie redusă la intervalul permis de standardul național.

5. Acidul nitric și nitrații

Acidul nitric este un acid anorganic puternic, cu proprietăți oxidante puternice. Pentru unele impurități minerale reducătoare, efectul sistemelor acide convenționale este limitat, unele reacții nu au loc, iar unele reacții care sunt chimic termodinamic fezabile sunt împiedicate cinetic. În acest moment, dacă este implicat un oxidant puternic, reacția poate fi realizată și viteza reacției poate fi accelerată considerabil. Și deoarece nitrații au, în general, o solubilitate mai mare, adăugarea acidului nitric împiedică precipitația produselor de reacție. Utilizarea mixtă a acidului nitric și a altor sisteme acide este potrivită pentru tratamentul nisipului de cuarț care conține minerale reducătoare.

Rolul nitratului în sistemele care conțin acizi este similar cu cel al acidului nitric. Nitratul este, de asemenea, folosit ca dopant.

În tratarea apelor uzate cu acid nitric și nitrați, pe lângă neutralizarea cu alcalii, ar trebui să se ia măsuri și pentru reducerea conținutului de azot amoniacal din apele uzate.

Compuși organici

1. Acid oxalic

Compusul organic binar este puternic, iar aciditatea sa este acid mediu puternic, care este un acid puternic în rândul acizilor organici. Oxalatul are un efect de coordonare puternic și este un chelator de metale eficient. În experimentul de îndepărtare a fierului din nisipul de cuarț, utilizarea acidului oxalic singur, sau combinația de acid oxalic și unde ultrasonice, sau combinația de acid oxalic și alte sisteme acide, poate atinge un efect mai bun de îndepărtare a fierului și de albire. De asemenea, există multe rapoarte care menționează că acidul oxalic este utilizat în purificarea și albirea mineralelor nemetalice, cum ar fi kaolinul. În plus, cantitatea de acid oxalic nu trebuie să fie la fel de mare ca cea a acizilor anorganici tradiționali, cum ar fi acidul clorhidric, și trebuie să fie de maximum 5% pentru a atinge efectul maxim de murare. Oxalatul se va combina cu ionii de calciu și magneziu pentru a forma precipitate cu solubilitate scăzută, astfel că acidul oxalic are anumite limitări atunci când se ocupă de minerale cu un conținut ridicat de metale alcaline pământii.

În apele uzate cu acid oxalic, pe lângă influența acidului, prezența oxalatului ca materie organică va crește semnificativ cererea chimică de oxigen a corpului de apă. Prin urmare, tratamentul cu var este soluția preferată. Pe lângă neutralizarea acidității, acidul oxalic poate fi, de asemenea, precipitat pentru a reduce semnificativ conținutul rezidual de oxalat.

2. Acid citric și citrat de sodiu

Acidul citric este un compus de acid tricarboxilic și este un acid organic important. Acidul citric este mai slab decât acidul oxalic, dar este un acid puternic în rândul acizilor organici. Acidul citric și sărurile sale au o capacitate de chelare puternică în intervalul acid, și pot chela majoritatea ionilor metalici trivalenți și bivalenți. Intervalul de utilizare adecvat este pH=4～8. Chelatul format de acidul citric și ionul de fier are o solubilitate scăzută și va forma un precipitat în apă. Pentru a-i crește solubilitatea, se adaugă o cantitate adecvată de sare de amoniu pentru a forma un compus cu solubilitate mai mare.

Ce mai mare dificultate în tratamentul apelor uzate cu acid citric și alte compuși organici este reducerea cererii chimice de oxigen. O cantitate mare de materie organică intră în apele uzate, ceea ce va provoca o creștere bruscă a cererii chimice de oxigen. Reducerea cererii chimice de oxigen necesită echipamente și locații profesionale, cum ar fi bazinele de oxidare chimică și bazinele de oxidare biologică, a căror investiție de capital și dificultate de procesare sunt mult mai mari decât cele ale facilităților de neutralizare acid-bază.

3. EDTA (acid etilen-diamin-tetraacetic) și sărura sa de sodiu

EDTA și sărura sa de sodiu sunt agenți complexanți importanți, care au o gamă largă de proprietăți de coordonare și pot forma chelate stabile cu aproape toți ionii metalici. Este utilizat într-un mediu neutru și slab alcalin și are o capacitate de coroziune slabă. Este potrivit pentru îndepărtarea mineralelor de argilă și a impurităților de oxid de fier în peliculă subțire.

4. Alți agenți complexanți

De exemplu, acidul acetic, acidul salicilic, acidul polifosfonic organic etc., aciditatea este relativ slabă, dar capacitatea de complexare este remarcabilă și poate fi utilizată ca agent complexant.

Dacă există o soluție mai bună pentru tratamentul chimic al nisipului de cuarț este încă necunoscut. Și fiecare substanță are avantaje și dezavantaje corespunzătoare, de obicei mai multe substanțe sunt amestecate pentru a obține cel mai bun efect. Efectul utilizării combinate a diferitelor substanțe și dacă regimul de medicamente se potrivește scopului tratamentului sunt toate factorii pe care trebuie să îi luăm în considerare atunci când lucrăm cu nisipul de cuarț. Sper că toată lumea poate să se adapteze la condițiile locale și să folosească cel mai potrivit regim de medicamente.