Kuvarsı işlemek için kimyasallar

2025-03-27

Inorganik asit kısmı

1. HCl ve klorür tuzları

a. Hidroklorik asit

En klasik inorganik asitlerden biridir, demir oksitleri ve kil mineralleri için iyi bir çözünürlük sunar. Düşük fiyatı ve bariz ve sezgisel etkisi nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. İster kuvars levhadaki sarı yüzeyi çıkarmak için bekletme işlemi olsun, ister yüksek saflıkta kum bekletme işlemi, hidroklorik asit tercih edilmektedir.

Hidroklorik asidin atık suyun tedavisi nispeten basittir. Alkali ile çözümü nötr hale getirip yeniden çökelterek, ulusal deşarj standartlarını karşılayabilir. Ancak, ülkenin çeşitli yerlerindeki asit kirliliği çevre koruma vakaları arasında, hidroklorik asit içeren atık su kirliliği en yaygın olandır.

Neden?

Hidroklorik asit atık suyunun nötralizasyonu alkali tüketimini gerektirir. En yaygın kullanılan kalsiyum oksit örneğini alırsak, kimyasal dengeye göre, bir ton %31'lik sanayi hidroklorik asidin ürettiği atık sıvı teorik olarak yaklaşık 0.25 ton kalsiyum oksit tüketmektedir. Aslında, kalsiyum oksit tam olarak çözülmediğinden, eğer kalsiyum oksitin %50'si tepkimeye katılırsa, bir ton sanayi hidroklorik asidi için üretilen atık sıvısı için yaklaşık 0.5 ton kalsiyum oksit tüketilmektedir. Bir ton sanayi hidroklorik asidin fiyatı 100-400 yuan, referans ortalama fiyatı 300 yuan; bir ton kalsiyum oksidin fiyatı 400-1000 yuan ve referans ortalama fiyatı 700 yuan'dır. O zaman hidroklorik asidin bir tonunun maliyetinin 300 yuan, atık su tedavisi için kalsiyum oksit maliyetinin 350 yuan olduğunu ve atık su tedavi maliyetinin hidroklorik asit kullanım maliyetini aştığını öğrenebiliriz. Bazı standart dışı işletmeler, bir yandan atık su tedavi tesislerine sahip olmadığından, diğer yandan daha yüksek maliyetleri üstlenmek istemediklerinden dolayı, atık asidin doğrudan deşarjıyla kirlilik vakalarının sık sık yaşanmasına neden olmaktadır.

Sonuçta, Marx şöyle demiştir: “%100 kâr için, sermaye tüm insan yasalarını çiğnemekten çekinmez.”

b. Klorür tuzları

Benzer klorür tuzları, sodyum klorür, potasyum klorür, lityum klorür, kalsiyum klorür, magnezyum klorür gibi maddeler, kuvars kumunun dopingi ve saflaştırılmasında kullanılabilir, ayrıca kaolin gibi metallere ait olmayan minerallerde klorasyon kızartması ve beyazlatma için de kullanılabilir.

Bazı literatürlerde, kuvars kumunun amonyum klorür, hidrojen klorür, klor veya karbon tetraklorür ile klorlanması ve saflaştırılmasından bahsedilmektedir.

2. Sülfürik asit ve sülfat

Güçlü oksitleyici özellikleri ve yüksek kaynama noktası olan ikili inorganik asit. Konsantre sülfürik asidin kaynama noktası 338 °C'dir ve normal koşullar altında buharlaşmaz, bu nedenle asit sisinin tedavi edilmesini gerektiren uygulamalarda hidroklorik asit kadar yaygın kullanılmamaktadır. Yüksek kaynama noktası avantajı, minerallerin kaynama sıcaklığına (örneğin yaklaşık 300°C) ısıtılmadan işlenebilmesidir ve yüksek basınçlı bir kap kullanmaya gerek yoktur. Bu tür aşırı koşullar, hidroklorik asit ile çözülemeyen bazı mineralleri parçalayabilir. Tabii ki, bu durum malzeme ve güvenlik koruma konusunda yüksek gereksinimlere sahiptir, bu da gerçek üretimde nadiren görülmekte, daha çok laboratuvar ortamında bulunmaktadır.

Bazı literatürler, kuvars kumunun titanyum içeriğini azaltmak için sülfürik asit tuzlarının kullanımı ve kuvars kumunun kalsinasyonunu belirtmektedir. Sülfürik asidin amonyum tuzları ile yapılan işlem, kuvars kumunun demir içeriğini azaltmaktadır.

Sülfürik asit ve sülfatın asidik atık su arıtımı, hidroklorik asit atık suyuyla aynı olup, alkali ile nötralize edilebilir.

3. Asetik asit ve florür tuzları

Monobazik zayıf asit olan hidroflorik asit, süper karmaşık yeteneğiyle kuvars kumunun arıtımında büyük bir öldürücü haline gelmiştir. Belirli koşullar altında, hidroflorik asit çoğu safsız mineral ile, kuvars kumu da dahil, reaksiyona girer. Bu nedenle, hidroflorik asit konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, kuvars kumunun kaybına dikkat edilmelidir. Hidroflorik asit ve hidroklorik asit, sülfürik asit veya nitrat asit karışımlarından oluşan karışık asit sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Petrol alanı alanında grafit, silikon karbür ve diğer metalik olmayan mineraller, hidroflorik asit içeren karışık asit sistemini benimsemektedir.

Asit içeren sistemlerde florür tuzlarının rolü, hidroflorik asidin rolüne benzer. Florür tuzları ayrıca dopan olarak da kullanılmaktadır.

İnsan sanayi medeniyeti tarafından üretilen inci, hidroflorik asidin varlığından ayrı düşünülemez. Yarı iletken endüstrisinde hidroflorik asit, esasen wafer yüzeyini temizlemek için ya da çip işleme sırasında temizlik ve asitleme sürecinde kullanılmaktadır. Güneş enerjisi endüstrisinde hidroflorik asit, çip yüzeyi temizliği ve asitleme gibi süreçlerde kullanılmaktadır. Panel endüstrisinde hidroflorik asit, cam altlıkları temizlemek ve silikon nitrit ve silikon dioksidi asitleme amacıyla kullanılmaktadır. Ancak, yüksek saflıkta kuvars kum endüstrisinde bazı kişiler “florursuz” ya da hatta “asit içermeyen” bir çözüm bulmaya çalışmaktadır. Bu bilimsel midir?

Alkali nötralizasyonunun yanı sıra, hidroflorik asit atık su arıtımında en önemli nokta, florür iyonu konsantrasyonunu ulusal standartlar tarafından izin verilen aralığa düşürmektir. Genel arıtım süreci karmaşık değildir ve düzenli işletmeler hidroflorik asit atık suyunu işleyebilmektedir. Ancak, bazı küçük ve dağınık işletmelerin profesyonel atık su arıtma tesisleri yoktur ve arıtma maliyetini artırmaya isteksizdir, bu nedenle atık suyun doğrudan deşarjı çevresel kirliliğe neden olmaktadır. Atık su tedavi edilmeden doğrudan deşarj edilirse, su bölgesindeki flor içeriğinin standartların üzerine çıkmasına neden olmak kolaydır ki bu da bazı yerlerde florun renk değişiminin ana nedenidir.

4. Fosfat ve Fosfatlar

Üçlü orta güçlü asit, kaynama noktası 261℃ (dağılım). Konsantre sıcak fosforik asit, kromit, rutil, ilmenit gibi çoğu minerali parçalayabilir ve ayrıca silika ile reaksiyona girerek heteropoliasitler oluşturabilir. Fosforik asit, kuvars ile reaksiyona giren hidroflorik asit dışında tek asittir.

Fosforik asidin normal tuzu ve asit tuzu, kuvars malzemelerinin aşınma deneylerinde de gözlemlenebilir.

Fosforik asit ve fosfatların atık su arıtımı öncelikle alkali ile nötralize edilmeli ve ardından fosfatların konsantrasyonu ulusal standartlar tarafından izin verilen aralığa düşürülmelidir.

5. Amonyum nitratı ve nitratlar

Amonyum nitratı, güçlü oksitleyici özelliklere sahip inorganik bir asit olan güçlü bir asittir. Bazı azaltıcı mineral safsızlıklar için, geleneksel asit sistemlerinin etkisi sınırlıdır, bazı tepkimeler gerçekleşmez ve kimyasal olarak termodinamik olarak mümkün olan bazı tepkimeler kinetik olarak engellenir. Bu durumda, güçlü bir oksitleyici madde devreye girerse, tepki gerçekleştirilebilir ve reaksiyon hızı büyük ölçüde hızlandırılabilir. Ayrıca, nitratların genel olarak daha yüksek çözünürlüğe sahip olması nedeniyle, nitrik asit eklenmesi tepkime ürünlerinin çökelmesini önler. Nitrik asit ve diğer asit sistemlerinin karmaşık kullanımı, azaltıcı mineraller içeren kuartz kumunun işlenmesi için uygundur.

Asit içeren sistemlerde nitratın rolü nitrik asidin rolüne benzerdir. Nitrat ayrıca bir katkı maddesi olarak da kullanılır.

Nitrik asit ve nitratın atık su arıtımında, alkali ile nötralize edilmenin yanı sıra, atık sudaki amonyak nitrojen içeriğini azaltmak için de önlemler alınmalıdır.

Organik bileşikler

1.Oksalik asit

İkili organik asit güçlüdür ve asiditesi orta düzeyde güçlü bir asittir; bu, organik asitler arasında güçlü bir asittir. Oksalat güçlü bir koordinasyon etkisine sahiptir ve etkili bir metal şelatörüdür. Kuartz kumun demir giderme denemesinde, oksalik asidin tek başına kullanılması veya oksalik asit ile ultrasonik dalgaların birleştirilmesi ya da oksalik asit ile diğer asit sistemlerinin birleşimi, demir giderme ve beyazlatma konusunda daha iyi bir etki sağlanabilir. Oksalik asidin, killi gibi metalik olmayan minerallerin arıtma ve ağartma süreçlerinde kullanıldığına dair birçok rapor bulunmaktadır. Dahası, oksalik asit miktarının hidroklorik asit gibi geleneksel inorganik asitlerin miktarından daha büyük olmasına gerek yoktur ve maksimum turşulama etkisini elde etmek için %5'ten fazla olmaması yeterlidir. Oksalat, kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla birleşerek düşük çözünürlüklü çökeltiler oluşturur; bu nedenle, oksalik asit yüksek alkali toprak metal içeriğine sahip minerallerle başa çıkarken belirli sınırlamalara sahiptir.

Oksalik asit atık suyunda, asidin etkisi dışında, oksalatın organik madde olarak varlığı da su kütlesinin kimyasal oksijen talebini büyük ölçüde artırır. Bu nedenle, kireç tedavisi tercih edilen çözümdür. Asiditeyi nötralize etmenin yanı sıra, oksalik asit aynı zamanda çökeltilerek kalıntı oksalat içeriğini büyük ölçüde azaltabilir.

2.Sitrik asit ve sodyum sitrat

Sitrik asit, üç karboksilli bir asit bileşenidir ve önemli bir organik asittir. Sitrik asit, oksalik asitten daha zayıftır, ancak organik asitler arasında güçlü bir asittir. Sitrik asit ve tuzları, asidik aralıkta güçlü şelatlama yeteneğine sahiptir ve çoğu üç değerli metal iyonunu şelatlayabilir. Uygun kullanım aralığı pH=4～8'dir. Sitrik asit ve demir iyonu tarafından oluşturulan şelatın düşük çözünürlüğü vardır ve suda bir çökelti oluşturur. Çözünürlüğünü artırmak için, daha yüksek çözünürlüğe sahip bir bileşik oluşturmak için uygun miktarda amonyum tuzu eklenir.

Atık su arıtımında en büyük zorluk, kimyasal oksijen ihtiyacının (KOİ) azaltılmasıdır. Atık suya büyük miktarda organik madde girmekte, bu da kimyasal oksijen ihtiyacının yükselmesine neden olmaktadır. Kimyasal oksijen ihtiyacının azaltılması, asit-baz nötralizasyon tesislerine kıyasla çok daha büyük sermaye yatırımı ve işleme zorluğu gerektiren kimyasal oksidasyon havuzları ve biyolojik oksidasyon havuzları gibi profesyonel ekipman ve alanlar gerektirir.

3. EDTA (etilendiamintetraasetik asit) ve sodyum tuzu

EDTA ve sodyum tuzu, çok çeşitli koordinasyon özelliklerine sahip önemli kompleks oluşturucu ajanlardır ve neredeyse tüm metal iyonlarıyla kararlı şelatlar oluşturabilirler. Nötr ve zayıf alkalin bir ortamda kullanılırlar ve korozyon yetenekleri düşüktür. Kil mineralleri ve ince film demir oksit kirleticilerinin temizlenmesi için uygundur.

4. Diğer kompleks oluşturucu ajanlar

Asetik asit, salisilik asit, organik polifosforik asit gibi, asiditesi nispeten zayıf, ancak kompleks oluşturma yeteneği olağanüstüdür ve kompleks oluşturucu ajan olarak kullanılabilir.

Kuvars kumunun kimyasal tedavisi için daha iyi bir çözüm olup olmadığı hala belirsizdir. Ve her maddenin karşılık gelen avantajları ve dezavantajları vardır, genellikle en iyi etkiyi elde etmek için birkaç madde karıştırılır. Farklı maddelerin birleşik kullanım etkisi ve ilaç rejiminin tedavi amacına uygun olup olmadığı, kuvars kumu ile ilgilenirken dikkate almamız gereken faktörlerdir. Umarım herkes yerel koşullara uyum sağlayabilir ve en uygun ilaç rejimini kullanabilir.