板材用石英砂的增白试验研究

潘 力，王 杰，李春雷，高梦蝶

（1.蚌埠玻璃工业设计研究院，安徽 蚌埠 233018；2.蚌埠医学院，安徽 蚌埠 233003）



板材用石英砂的增白试验研究

潘 力1，王 杰1，李春雷1，高梦蝶2

（1.蚌埠玻璃工业设计研究院，安徽 蚌埠 233018；2.蚌埠医学院，安徽 蚌埠 233003）

【摘 要】本文以江西某地石英岩矿样作为试样，探讨不同的漂白介质、介质配比、时间、温度等参数对石英砂白度的影响。在选用次氯酸与草酸的混合酸作为漂白介质，次氯酸∶草酸（重量比）=1∶5，用量20kg/t，温度60℃，时间1h的条件下，石英砂白度由78.84%提高到95.50%，达到很好的漂白效果。

【关键词】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、无污染、用不旧、燃不着、无毒、无辐射等特点，越来越受到家居装潢市场的欢迎。石英石板材对作为骨料的石英砂的白度有较高要求，行业内暂时没有统一的标准，一般要求白度达到90%以上，更高要求达到95%以上。现阶段，作为板材用的石英一般取自优质的脉石英和石英岩矿，通过简单的破碎、筛分、磁选等工艺获得板材用砂，而对板材用砂增白的研究较少。如何开发低品质的石英资源作为板材用砂是以后的一个研究方向［1-2］。

2 试验样品及仪器

2.1 试验样品

样品取自江西某地石英岩矿山，表面铁浸染较严重，黄皮较多，样品经过“破碎—筛分—干磁”工艺得到粒度为1～5mm的试样。试样经WSB-VI型智能白度测试仪测试为78.84%（白度为试样经无污染研磨后的粉状白度，以下同）。其化学多元素分析结果（%）为：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。导致试样白度不高的主要原因是其Fe2O3含量较高。

工艺矿物学研究表明，矿石中主要成分为石英，石英表面浸染有少量的薄膜铁，及少量的赤褐铁矿、角闪石和黑云母。其中浸染的薄膜铁、赤褐铁矿、角闪石和黑云母中都含有铁，均会降低石英砂的白度。

2.2 试验药剂及仪器

试验药剂：浓盐酸、浓硫酸、草酸、次氯酸（以上药剂均为市售）、王水（自配）、混合酸（自配，为草酸与次氯酸的混合酸，以下统称为混合酸）。

试验设备：HH-4型数显恒温水浴锅，上海维诚仪器有限公司；XPM-Φ120×3型三头研磨机，武汉探矿机械厂；WSB-VI型智能白度测试仪，深圳沪仪科技有限公司。

3 试验部分

3.1 漂白介质的选择

对于高岭土、长石、石英等非金属矿物的漂白，试验和工业上采用较多的是无机酸、有机酸和还原性漂白剂等，本试验选取了盐酸、硫酸、王水、草酸、次氯酸、混合酸等6种不同的介质进行试验，用量均为20kg/t，温度为常温20℃，时间为3h，试验结果见表1。

试验结果表明，经酸漂白后，石英砂的白度明显提高，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。这可能因为混合酸中的H+不但能与铁的氧化物反应，使氧化物铁变成游离态的Fe2+、Fe3+，还能使电离出来的草酸根离子（C2O44-）与溶解出来的Fe2+、Fe3+发生络合反应，生成络合离子［Fe（C2O4）2］2-、［Fe（C2O4）3］3-，使平衡向络合方向移动［3-5］，从而使Fe2+、Fe3+与石英砂分离出来；混合酸中的次氯酸不但能和铁的氧化物反应，还有很强的漂白作用（ClO-的强氧化性所致），从而使石英砂白度更高。故确定本试验确定采用次氯酸和草酸的混合酸作为石英砂的漂白介质。此时次氯酸与草酸的配比为1∶3（重量比）。

3.2 酸配比试验

在确定采用次氯酸、草酸作为漂白介质的条件下，考察其配比对石英砂白度的影响，两者用量之和仍固定为20kg/t，温度为20℃，时间为3h，试验结果见表2。

表1　不同介质漂白结果

表2　酸配比试验结果

试验结果表明，改变两种酸配比对石英精砂Fe2O3含量影响不大，对白度有一定影响。当次氯酸用量变小时，电离出来的ClO-离子减少，漂白作用减弱，白度降低。综合考虑到次氯酸的漂白性、强氧化性及其危险性，次氯酸用量不宜过大，确定配比为次氯酸∶草酸=1∶5。

3.3 酸用量试验

在酸配比确定为次氯酸∶草酸=1∶5的条件下，考察用量对漂白效果的影响，温度为20℃，时间为3h，试验结果见图1。

试验结果表明，随着酸用量的增加，石英砂白度也逐渐增加，Fe2O3含量逐渐降低，这是由于酸用量增多时，铁的氧化物与混合酸电离出来的H+、C2O4

2-和ClO-作用几率增加，从而使Fe2O3含量降低、白度增加。当用量达到20kg/t时，Fe2O3含量及白度趋于稳定。

图1　酸用量试验结果

3.4 酸浸温度试验

在酸配比及用量确定的条件下，改变酸浸温度，考察温度对白度的影响，时间为2h，试验结果见图2。

图2　酸浸温度试验结果

试验结果表明，随着酸浸温度的升高，白度显著增加（较常温20℃），精矿中Fe2O3含量不断降低。这说明，在高温条件下，铁的氧化物加速与酸反应，产生的游离态Fe2+、Fe3+更易于朝络合方向进行，次氯酸的漂白作用加强。当温度达到60℃时，白度及Fe2O3含量趋于稳定，故确定酸浸温度为60℃。

3.5 酸浸时间试验

温度确定为60℃，考虑是否能够在降低酸浸时间的情况下也能获得很好的漂白效果，试验结果见图3。

图3　酸浸时间试验结果

试验结果表明，酸浸温度提高到60℃后，可以大大降低酸浸时间（较20℃，时间3h），酸

浸时间为1h时，石英砂白度达到95.50%，Fe2O3含量为0.006%，漂白效果明显，综合考虑漂白效果、加热功耗等因素，确定60℃下的酸浸时间为1h。

4 结论

（1）采用浓盐酸、浓硫酸、王水、次氯酸、草酸作为酸浸介质时，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、草酸混合酸作为漂白介质时，适宜的酸浸条件为次氯酸∶草酸（重量比）=1∶5，酸用量为20kg/t，酸浸温度为60℃，酸浸时间为1h。此条件下，Fe2O3含量从0.15%下降为0.006%，石英砂白度从78.84%提高至95.50%，达到高档石英石板材用砂对白度的要求。

【参考文献】

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

［2］汪奇林，马洋洋，晏辉.人造石英石生产与安装工艺［J］.石材，2015（6）：11-19.

［3］孙炎彬，王安平，马丽艳.瓷石酸浸除铁漂白的试验研究［J］.吉林大学学报，2003（3）：390-392.

［4］管俊芳，杨文，魏婷婷.广西高岭土漂白试验研究［J］.非金属矿，2010（5）：24-26.

［5］郑志杰，董楠，王兼翌，等.长石微粉增白的实验研究［J/OL］.中国科学技术论文在线，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

【中图分类号】TD873.3

【文献标识码】A

【文章编号】1007-9386（2016）02-0026-02

【收稿日期】2015-12-15