7月11日,国家知识产权局信息显示,安徽威克特瑞新材料科技有限公司申请一项名为“利用氢氟酸和盐酸的混合废酸制备高纯石英砂的酸洗工艺”的专利。


发明公开了利用氢氟酸和盐酸的混合废酸制备高纯石英砂的酸洗工艺,属于高纯石英砂提纯生产技术领域,包括矿石挑选、表面清洗、鄂破、锤破、筛分、磁选、浮选去杂质、高温微波去气液包裹体、废酸初级过滤、废酸精滤、混合废酸复配、煅烧磁选等步骤,此发明将酸洗后的废酸重新用于石英砂提纯的工艺的循环利用,使酸液的利用率达到了90%-95%,大幅减少新酸采购成本,酸洗工艺本身具有高提纯效率,结合废酸的循环回收利用可进一步减少酸液消耗,综合成本较传统工艺更低,此工艺的酸浸废液经简单pH调节后,补充5-8%新酸即可重复使用2-3次综合酸耗降低55%以上,实现污染物少排放,降低了废酸的处理成本。


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高纯石英砂作为重要的工业原材料,被广泛用于太阳能光伏、微电子、光纤通讯等行业,高纯石英砂对铁、铝、钛、碱金属等金属杂质要求极为严格。酸洗法作为一种有效去除石英砂中金属杂质元素的方法,往往通过考察酸的类型、浓度、温度、液固比等因素来研究杂质去除规律,取得了较好的提纯效果。酸浸工艺常采用的酸有硫酸、盐酸、草酸、氢氟酸和硝酸等。由于使用混酸浸渍除杂可以产生协同作用,除杂效果更好,所以通常使用混酸进行酸浸。


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常用酸种类及作用


  • 盐酸:

主要作用: 溶解铁、铝、钙、镁等金属氧化物。反应式示例:Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

优点: 成本相对较低,对铁的溶解效果好,挥发性比硝酸小。

缺点: 对硅酸盐矿物的溶解能力不如氢氟酸。


  • 硫酸:

主要作用: 溶解金属氧化物(特别是铁、铝),反应剧烈。

优点: 成本最低,酸洗能力强。

缺点: 反应产生溶解度较低的硫酸盐(如CaSO₄),可能包裹在石英颗粒表面阻碍进一步反应,需后续强力清洗;高温下易使石英砂晶格受损;废酸处理难度大(含硫酸钙沉淀)。


  • 硝酸:

主要作用: 强氧化性酸,能有效溶解多种金属(包括一些难溶氧化物),对有机杂质也有一定氧化分解作用。

优点: 溶解能力强,不引入硫酸根等阴离子杂质。

缺点: 成本高,强氧化性且易分解产生有毒氮氧化物气体,安全环保要求高。


  • 氢氟酸:

核心作用: 这是酸洗石英砂最关键的酸之一。

溶解硅酸盐杂质: 能有效溶解长石、云母等含铝硅酸盐矿物(反应式示例:Al₂O₃·2SiO₂ + 12HF → 2H₂SiF₆ + 2AlF₃ + 6H₂O)。

溶解石英表面薄膜: 能轻微腐蚀溶解石英(SiO₂)本身(反应式:SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + 2H₂O),从而暴露并去除更深层的杂质或表面污染层。

络合作用: HF能与多种金属离子(如Fe³⁺)形成稳定的氟络合物(如[FeF₆]³⁻),促进其溶解和稳定在溶液中。

优点: 对硅酸盐和表面微蚀效果无可替代,对铝的去除尤其有效。

缺点: 剧毒且腐蚀性极强(操作需极端防护),对设备材质(需用塑料或特殊合金)和环保处理要求极高;会溶解少量石英,导致砂损耗。


  • 混合酸:

最常见组合: HCl + HF 或 H₂SO₄ + HF。

目的: 利用HF溶解硅酸盐和表面微蚀,利用HCl或H₂SO₄溶解金属氧化物并调节酸度,发挥协同效应,提高整体除杂效率,有时还能减少HF用量。


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安徽威克特瑞新材料科技有限公司,成立于2021年,位于池州市,是一家以从事非金属矿物制品业为主的企业。4年时间内,威克特瑞成为全球第四家、国内第二家实现4N8及以上超高纯度石英砂量产企业。其生产的石英砂纯度稳定达到99.998%4N8)以上。

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