酸洗是石英砂提純必不可少的重要環(huán)節，其主要作用是去除一些溶于酸的金屬氧化物和部分硅酸鹽礦物。
　　
　　酸洗工藝分靜態(tài)酸洗和動(dòng)態(tài)酸洗兩種方法：
　　靜態(tài)酸洗是將石英砂放入耐酸的塑料容器內，用HCl、HNO3、HF組成的混合液浸泡，根據氣候條件確定浸泡時(shí)間，也需要5~7d；
　　動(dòng)態(tài)酸洗是將石英砂放入動(dòng)態(tài)耐酸反應釜內，加入HCl、HNO3、HF的三酸配比后的飽和液中進(jìn)行酸洗，每噸石英砂需600~800kg混合酸液，反應釜經(jīng)過(guò)55~60℃的加熱，雙錐反應釜自轉運動(dòng)時(shí)石英砂在反應釜內動(dòng)態(tài)翻滾，以達到酸化均勻的目的。
　　
　　1、反應釜加熱動(dòng)態(tài)工藝技術(shù)特點(diǎn)及存在問(wèn)題
　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，由原來(lái)的箱體自然溫度浸取法改變?yōu)榉磻訜釀?dòng)態(tài)工藝技術(shù)，大大縮短酸洗反應時(shí)間，從而達到質(zhì)量穩定的目的。
　　
　　但是目前反應釜內壁耐酸材質(zhì)為聚乙烯塑料，經(jīng)過(guò)加熱滾塑黏附于反應釜內壁，而由于聚乙烯塑料的耐溫性受到一定的限制，導致加熱酸洗石英砂過(guò)程中的溫度只能在50~60℃，而石英砂處于上述溫度界限內時(shí)，其晶格體系還完全處于閉合狀態(tài)，故此種方式的酸洗工藝僅僅只能去除石英砂表面的雜質(zhì)，而晶格體系內殘存的大量有害元素依然無(wú)法去除。
　　另外，飽和酸洗工藝技術(shù)的回收液含有大量有害物質(zhì)，重復使用1~2次之后也會(huì )使酸洗效果大大降低，最終會(huì )造成無(wú)法使用的大量尾酸、廢液的產(chǎn)生，需要采用中和處理排放，但是這種尾酸廢液是三酸混合體，Cl-、F-、NO3-等成分相當復雜，很難達到排放標準，會(huì )造成嚴重的環(huán)境污染。
　　
　　鑒于上述技術(shù)方法，傳統飽和酸洗工藝在石英砂酸洗完成后將飽和酸洗尾酸排放儲存，而石英砂里依然殘存有大量的尾酸不能排出，殘存于石英砂里的尾酸高達25%~30%，這時(shí)只能采用加水過(guò)濾反復清洗，大量的尾酸廢水進(jìn)入污水處理池內需要進(jìn)行中和處理。
　　
　　故傳統的飽和酸洗工藝配比含有大量的HF，而HF恰恰又是SiO2的克星，兩者相遇SiO2就會(huì )溶解，溶解后的物質(zhì)為H2SiF6。如果石英砂在純凈水清洗不完全徹底時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生微量的H2SiF6超細粉體，在生產(chǎn)石英坩堝、石英碇、氣煉石英拉管時(shí)就會(huì )產(chǎn)生大量的微氣泡，使其質(zhì)量下降，或者質(zhì)量根本不合格，這也是高純石英砂在加工過(guò)程中所產(chǎn)生的氣液包裹體的原因之一?！　?br /> 　　
　　2、反應釜加熱動(dòng)態(tài)工藝技術(shù)優(yōu)化探索
　　
　　由此可見(jiàn)，需要對現有的石英砂酸洗工藝進(jìn)行改進(jìn)，提高處理后石英砂的純度，同時(shí)減少尾酸廢水的產(chǎn)生，避免嚴重的環(huán)境污染。
　　
　?。?）將雙錐反應釜中內壁材料為聚四氟乙烯材料，此材料不但耐各種強酸，而且使用溫度可高達120℃，這有利于提高石英砂在酸洗過(guò)程中的溫度，使石英砂的晶格體系完全處于開(kāi)口狀態(tài)，有利于酸洗過(guò)程中酸液浸入石英晶格體系內部，將內部的雜質(zhì)相溶解，提高酸洗后
　　石英砂的純度。
　?。?）酸洗過(guò)程中只采用工業(yè)鹽酸作為酸洗材料，幾乎能與所有除SiO2外的雜質(zhì)發(fā)生反應，同時(shí)又保障石英砂晶體不受破壞。
　?。?）酸洗過(guò)程中將反應釜升溫到100~120℃，使反應釜的實(shí)際溫度大于100℃，此時(shí)石英砂在反應釜內呈蓬松狀態(tài)，其晶格體系就會(huì )產(chǎn)生膨脹，石英砂就會(huì )產(chǎn)生裂紋，而反應釜里的HCl受到高溫作用由液態(tài)變?yōu)镠Cl氣態(tài)，氣態(tài)HCl進(jìn)入石英砂晶格內部進(jìn)行循環(huán)，與石英砂內含的雜質(zhì)微量元素Al、Ca、Cu、Fe、K、Li、Na、Cr、Mn、Ti等發(fā)生劇烈反應，從而能夠除去固態(tài)石英砂包裹體中含有的大量的雜質(zhì)元素，此方法是利用溫差膨脹系數的變化，使石英砂中的雜質(zhì)能充分暴露，使HCl氣體充分浸入石英晶格體系里面與有害元素發(fā)生反應，達到提純石英砂的目的；
　?。?）采用工業(yè)鹽酸作為酸洗材料，與石英砂中的雜質(zhì)元素反應后幾乎全部生成金屬氯鹽，在采用純凈水進(jìn)行清洗酸洗后的石英砂的基礎上能夠溶于水溶液中，以廢水的形式排除，易于進(jìn)行中和處理，減少環(huán)境污染。
　　
　　3、內蒙古透明石英礦酸洗案例
　　以?xún)让晒拍车仄焚|(zhì)較好的透明石英礦為原料，選取聚四氟乙烯材料為內壁材料的雙錐反應釜，按照100:8的重量比加入原礦材料和工業(yè)鹽酸。
　　將雙錐反應釜按照18~22r/min的速率升溫至110℃，使反應釜內部溫度達到110℃以上時(shí)進(jìn)行保溫6h，在反應釜升溫及保溫的過(guò)程中保持所述反應釜處于運轉狀態(tài)，轉速為18~22r/min，使反應釜內的HCI與石英砂充分混合，同時(shí)打開(kāi)反應釜的排氣閥門(mén)，使處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣排除后進(jìn)入廢氣回收塔，再進(jìn)行中和處理。
　　保溫結束后向反應釜中注入65℃以上的純凈水，以18~22r/min的轉速運轉反應釜，清洗反應釜中的石英砂30min，清洗結束后停止加熱，采用高壓氣泵增壓排放的方式將清洗廢液排除趕緊，重復進(jìn)行清洗3次，即可得到高純石英砂。
　　
　　石英酸洗前后指標分析

 
　　改進(jìn)后的酸洗提純工藝，相比現有技術(shù)，能夠降低石英砂中雜質(zhì)的含量，得到純度更高的石英砂。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后方法中由傳統的三酸合一變?yōu)閱我籋Cl酸洗石英砂、由傳統飽和酸洗改進(jìn)為少量的HCl半干悶法酸洗方法，具有節約原料、減少用酸量、減輕污染、提高酸洗效果、污水治理循環(huán)使用的目的。
　　
　　資料來(lái)源：《陳小平,王浩,郭占峰.高純石英砂酸洗生產(chǎn)工藝技術(shù)探微[J].低碳世界,2021,11(02):18-19.》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！