板材用石英砂的增白試驗研究

潘 力，王 杰，李春雷，高夢蝶

（1.蚌埠玻璃工業(yè)設計研究院，安徽 蚌埠 233018；2.蚌埠醫(yī)學院，安徽 蚌埠 233003）

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板材用石英砂的增白試驗研究

潘 力1，王 杰1，李春雷1，高夢蝶2

（1.蚌埠玻璃工業(yè)設計研究院，安徽 蚌埠 233018；2.蚌埠醫(yī)學院，安徽 蚌埠 233003）

【摘 要】本文以江西某地石英巖礦樣作為試樣，探討不同的漂白介質、介質配比、時間、溫度等參數對石英砂白度的影響。在選用次氯酸與草酸的混合酸作為漂白介質，次氯酸∶草酸（重量比）=1∶5，用量20kg/t，溫度60℃，時間1h的條件下，石英砂白度由78.84%提高到95.50%，達到很好的漂白效果。

【關鍵詞】石英石板材；增白；次氯酸；草酸

1 前言

石英石板材具有刮不花、無污染、用不舊、燃不著、無毒、無輻射等特點，越來越受到家居裝潢市場的歡迎。石英石板材對作為骨料的石英砂的白度有較高要求，行業(yè)內暫時沒有統(tǒng)一的標準，一般要求白度達到90%以上，更高要求達到95%以上。現階段，作為板材用的石英一般取自優(yōu)質的脈石英和石英巖礦，通過簡單的破碎、篩分、磁選等工藝獲得板材用砂，而對板材用砂增白的研究較少。如何開發(fā)低品質的石英資源作為板材用砂是以后的一個研究方向［1-2］。

2 試驗樣品及儀器

2.1 試驗樣品

樣品取自江西某地石英巖礦山，表面鐵浸染較嚴重，黃皮較多，樣品經過“破碎—篩分—干磁”工藝得到粒度為1～5mm的試樣。試樣經WSB-VI型智能白度測試儀測試為78.84%（白度為試樣經無污染研磨后的粉狀白度，以下同）。其化學多元素分析結果（%）為：SiO298.60、Al2O30.54、Fe2O30.20、K2O 0.093、Na2O 0.011、CaO 0.012、MgO 0.015、TiO20.013、P2O50.011、MnO 0.005、LOI 0.22。導致試樣白度不高的主要原因是其Fe2O3含量較高。

工藝礦物學研究表明，礦石中主要成分為石英，石英表面浸染有少量的薄膜鐵，及少量的赤褐鐵礦、角閃石和黑云母。其中浸染的薄膜鐵、赤褐鐵礦、角閃石和黑云母中都含有鐵，均會降低石英砂的白度。

2.2 試驗藥劑及儀器

試驗藥劑：濃鹽酸、濃硫酸、草酸、次氯酸（以上藥劑均為市售）、王水（自配）、混合酸（自配，為草酸與次氯酸的混合酸，以下統(tǒng)稱為混合酸）。

試驗設備：HH-4型數顯恒溫水浴鍋，上海維誠儀器有限公司；XPM-Φ120×3型三頭研磨機，武漢探礦機械廠；WSB-VI型智能白度測試儀，深圳滬儀科技有限公司。

3 試驗部分

3.1 漂白介質的選擇

對于高嶺土、長石、石英等非金屬礦物的漂白，試驗和工業(yè)上采用較多的是無機酸、有機酸和還原性漂白劑等，本試驗選取了鹽酸、硫酸、王水、草酸、次氯酸、混合酸等6種不同的介質進行試驗，用量均為20kg/t，溫度為常溫20℃，時間為3h，試驗結果見表1。

試驗結果表明，經酸漂白后，石英砂的白度明顯提高，Fe2O3含量大幅降低，相比之下，采用次氯酸和草酸的混合酸，精砂白度最高。這可能因為混合酸中的H+不但能與鐵的氧化物反應，使氧化物鐵變成游離態(tài)的Fe2+、Fe3+，還能使電離出來的草酸根離子（C2O44-）與溶解出來的Fe2+、Fe3+發(fā)生絡合反應，生成絡合離子［Fe（C2O4）2］2-、［Fe（C2O4）3］3-，使平衡向絡合方向移動［3-5］，從而使Fe2+、Fe3+與石英砂分離出來；混合酸中的次氯酸不但能和鐵的氧化物反應，還有很強的漂白作用（ClO-的強氧化性所致），從而使石英砂白度更高。故確定本試驗確定采用次氯酸和草酸的混合酸作為石英砂的漂白介質。此時次氯酸與草酸的配比為1∶3（重量比）。

3.2 酸配比試驗

在確定采用次氯酸、草酸作為漂白介質的條件下，考察其配比對石英砂白度的影響，兩者用量之和仍固定為20kg/t，溫度為20℃，時間為3h，試驗結果見表2。

表1　不同介質漂白結果

表2　酸配比試驗結果

試驗結果表明，改變兩種酸配比對石英精砂Fe2O3含量影響不大，對白度有一定影響。當次氯酸用量變小時，電離出來的ClO-離子減少，漂白作用減弱，白度降低。綜合考慮到次氯酸的漂白性、強氧化性及其危險性，次氯酸用量不宜過大，確定配比為次氯酸∶草酸=1∶5。

3.3 酸用量試驗

在酸配比確定為次氯酸∶草酸=1∶5的條件下，考察用量對漂白效果的影響，溫度為20℃，時間為3h，試驗結果見圖1。

試驗結果表明，隨著酸用量的增加，石英砂白度也逐漸增加，Fe2O3含量逐漸降低，這是由于酸用量增多時，鐵的氧化物與混合酸電離出來的H+、C2O4

2-和ClO-作用幾率增加，從而使Fe2O3含量降低、白度增加。當用量達到20kg/t時，Fe2O3含量及白度趨于穩(wěn)定。

圖1　酸用量試驗結果

3.4 酸浸溫度試驗

在酸配比及用量確定的條件下，改變酸浸溫度，考察溫度對白度的影響，時間為2h，試驗結果見圖2。

圖2　酸浸溫度試驗結果

試驗結果表明，隨著酸浸溫度的升高，白度顯著增加（較常溫20℃），精礦中Fe2O3含量不斷降低。這說明，在高溫條件下，鐵的氧化物加速與酸反應，產生的游離態(tài)Fe2+、Fe3+更易于朝絡合方向進行，次氯酸的漂白作用加強。當溫度達到60℃時，白度及Fe2O3含量趨于穩(wěn)定，故確定酸浸溫度為60℃。

3.5 酸浸時間試驗

溫度確定為60℃，考慮是否能夠在降低酸浸時間的情況下也能獲得很好的漂白效果，試驗結果見圖3。

圖3　酸浸時間試驗結果

試驗結果表明，酸浸溫度提高到60℃后，可以大大降低酸浸時間（較20℃，時間3h），酸

浸時間為1h時，石英砂白度達到95.50%，Fe2O3含量為0.006%，漂白效果明顯，綜合考慮漂白效果、加熱功耗等因素，確定60℃下的酸浸時間為1h。

4 結論

（1）采用濃鹽酸、濃硫酸、王水、次氯酸、草酸作為酸浸介質時，都能有效地降低石英砂的Fe2O3含量，提高石英砂白度。相比之下，采用次氯酸和草酸的混合酸漂白效果最好。

（2）在采用次氯酸、草酸混合酸作為漂白介質時，適宜的酸浸條件為次氯酸∶草酸（重量比）=1∶5，酸用量為20kg/t，酸浸溫度為60℃，酸浸時間為1h。此條件下，Fe2O3含量從0.15%下降為0.006%，石英砂白度從78.84%提高至95.50%，達到高檔石英石板材用砂對白度的要求。

【參考文獻】

［1］段德椿.人造石英石板材生產的研究［J］.石材，2009（2）：15-16.

［2］汪奇林，馬洋洋，晏輝.人造石英石生產與安裝工藝［J］.石材，2015（6）：11-19.

［3］孫炎彬，王安平，馬麗艷.瓷石酸浸除鐵漂白的試驗研究［J］.吉林大學學報，2003（3）：390-392.

［4］管俊芳，楊文，魏婷婷.廣西高嶺土漂白試驗研究［J］.非金屬礦，2010（5）：24-26.

［5］鄭志杰，董楠，王兼翌，等.長石微粉增白的實驗研究［J/OL］.中國科學技術論文在線，2010：1-7［2015-11-10］.http:www.paper.edu.cn.

Study on Quartz Sand Whitening for Plate

PAN Li1， WANG Jie1， LI Chun-lei1， GAO Meng-die2
（1.Bengbu Glass Industry Design & Research Institution， Bengbu 233018， China； 2.Bengbu Medical College， Bengbu 233003， China）

Abstract:This paper takes the quartzite ore from Jiangxi province as a sample， discussesing the influence of different parameter such as bleaching medium， ratio， time， temperature on quartz sand whiteness.Adopting the hypochlorous acid and oxalic acid as bleach， the weight ratio of hypochlorous acid and oxalic acid is 1:5， the dosage is 20kg/t， the temperature is 60℃， the time is 1 hour，under this conditions， the white degree of quartz sand increased from 78.84% to 95.50%， which is a good bleaching effect.

Key words:quartz plate； whitening； hypochlorous acid； oxalic acid

【中圖分類號】TD873.3

【文獻標識碼】A

【文章編號】1007-9386（2016）02-0026-02

【收稿日期】2015-12-15