Способ очистки кварцевого песка Советский патент 1981 года по МПК C03B1/00 

154) СПОСОБ. ОЧИСТКИ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА

..Изобретение относится к промышл ности строительных материалов, в ч ности к обогащению минерального сы для использования его в проиводстве высококачественных силикатных стекол. Для производства многих силикат ных оптических и специальных технических стекол применяется дорого стоящий жильный кварц, который Пос ле соответствующей обработки содержит РегОз 0,005 - 0,007%. Сложность очистки стекольных кварц вых песков состоит в том, что в ни окислы железа сосредоточены в различных формах примесей т.е. в примесных минералах как свободных, так и сросшихся с кварцевым зерном, в минеральных примесях внутри зерен, в минеральных железосодержащих пленочных образованиях -на поверхности зерен, а также в структурных примесях. Особые трудности представляет извлечение железа, находящегося в минеральных пленках на поверхности зерен и в примесях внут ри кварцевых зерен. Железосодержащие поверхностные пленки на зернах обычно сильно кородироваиных, проникают в тело кварцевых зерен по углублениям и трещинам, что создает большие трудности, а часто и невозможность их отделения при промывке и механической оттирке песка. Извлечение железа из внутренних минеральных включений требует предварительного разрушения зерен до полного отделения включений от кварца и последующего их вывода из измельченного песка. Известен способ очистки кварцевого песка от окислов железа с применением температурной обработки и последующей или одновременно проводимой химической обработки кварцевого песка. При температурной обработке песка осуществляется превращение кварцевого зерна, сопровож.цающееся его резким объемным увеличением и образованием в его массе трещин, что позволяет химическому агенту проникнуть к открывшимся внутренним включениям l- . Недостаток этого способа заключается в том, что химической обработкой кварцевых песков, пpoшeJ uJиx ( превращения, осуществляется уда.т1ение железа из поверхностных минеральных пленок и ча,стично из внутренних примесей зерен песка , открывшихся .поступу химического агента в местах образовавшихся трещин. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ очистки кварцевого песка,вклю чающий промывку, термическую обраротку, охлаждение, химическую обра тку, дополнительную промывку и суш ку, причем. термообработку крупки ведут, во взвешенном состоянии в газовой среде, а изотермическую выдержку осуществляют в интервале температур 1450 - 1470 С в псевдосжиженном слое 2 . Недостатком данного способа яйляе ся то, что здесь происходит лишь 20% модификационного превращения кварца в кристобалит, и поэтому не обеспечивается очистка кварцевого сырья от красящих примесей. Цель изобретения - получение высококачественных оптических силикатных и технических стекол за счет достижения глубокой очистки кварцевого песка крупностью менее 0,8 мм до содержания Ре-г О 3 менее 0,01%. Сущность данного способа состоит в удалении из пески примесей глинистых частиц, свободных минералов и сростков, и последующей обработке кварцевого пес,ка таким образом, чтобы не применяя механического измельчения песка, сделать доступным внутренние минеральные примеси к воздей вию на них кислот. Поставленная цель достигается тем что в способе очистки стекольного квар цевого песка с крупностью зерен менео О,8 мМ включающем промывку,термообработку, охлаждение, химическую обработку, дополнительную промывку сушку, термообработку песка проводя в течение времени, достаточно полно го для перерождения кварцевых зерен песка с образованием в массе получе ного продукта более 50% кристобали Целесообразно термическую обрабо ку осуществлять при 1500-1600 с в т чение 1-5 ч. При этом осуществляетс полное перерождение кварца зерен с образованием в полученном продукте более 50% кристобалита. При термообработке в кварце зерен песка, поверхностных минеральных пленках и внутренних примесях проходят физические, физико-химические процессы, происходит потеряконституционной воды, разложение минеральных компонентов, разрушение кристаллической решетки, проходят химические реакции. Кристобалитизацией кварцевых зерен достигается уменьшение их плотности, увеличение объема, ра рыхление структуры, образование в ассе зерен трещин. Все эти изменеия, вызываемые высокотемпературной бработкой песка, создают условия для роникновения химического агента в масу каждого зерна и его гпубокой очисти. Получаемая степень очистки сравима с той, которая достигается химиеской обработкой измельченных кваревых зерен песка, прошедших предваительную очистку от поверхностных минеральных пленок химическим cnocoftOM,. Выполнение способа иллюстрируется следующими примерами. Пример. В кварцевом песке Новоселовского месторождения с содержанием Рео.Оз- 0,01 68%, после промывки, .отделения тяжелых минералов и сростков, содержание , составляет 0,013%. В результате последующей температурной обработки в течение 5 ч при происходит перерождение кварцевых зерен с образованием 71% кристобалита. После охлаждения и химической обработки 5% раствором щавелевой кислоты при 60°С в течение 2 ч, содержание Fe2.От, в песке составляет 0,005%. П р и м е р 2. Фракция Новоселовского песка крупностью от 0,4 мм до 0,2 мм, составляющая более 60% массы кварцевого песка и используемая в ряде случаев как сырье для хрусталя и отдельных видов стекол, содержащая FCaO в количестве 0,012% Проьшвкой и отделением тяжелых ми-. нералов и сростков содержание ,, снижено до 0,011%, После 4 ч температурной обработки при 1550°С количество образованного кристобалита в песке составляет 61%. После 2 ч обработки охлажденного песка в 5% растворе щавелевой кислоты при 60 С, промывки, сушки, содержание в полученном продукте составляет 0,0028%, Пример 3. В кварцевом песке Таашинского месторождения с Fe О О ,02%,промывкой,отделением тяжелых минергшов и сростков содержание ftz снижено до 0,0188%. После 4 ч температурной обработки при 1550°С в массе кварцевого песка образуется 65% кристобалита. После охлаждения и 2 ч химической обработки в 5% растворе щавелевой кислоты содержание РвдО,, в песке составляет 0,0073%. Результаты анализа продуктов, полученных после проведения очистки стекольного кварцевого песка предлагаемым способом при различных режимах термообработки представлены в таблице.