石英砂酸或盐的化学处理及废水处理要点
作者： 日期：2023-12-24 来源： 关注：140
某类试剂对石英砂的处理效果，或者寻找某种酸的替代方案，或者在尝试对石英砂做一些特殊的物理化学处理时寻找案例参考……本文对石英砂处理上用到的各种酸和盐进行罗列，并简述各类物质使用后废水处理的要点，希望能给大家一些参考。
无机酸部分
一、盐酸及氯盐
a、佛山工业盐酸
最经典的无机强酸之一，对铁氧化物和粘土矿物有较好的溶解能力。因价格低廉、效果明显直观得到广泛应用。无论是早期的板材砂酸洗去黄皮，还是高纯砂酸洗，盐酸都受到亲睐。
工业盐酸的废水处理相对较为简单，用碱将溶液中和至中性再沉淀即可达到国家排放标准。然而各地的酸污染环保案件中，含盐酸废水污染却是最为常见的，这是为什么呢？
盐酸废水的中和，需要消耗碱。以最常用的生石灰为例，根据化学平衡，一吨31%的工业盐酸产生的废液理论上消耗约0.25吨生石灰。而实际上因为生石灰溶解不充分，以50%的生石灰参与反应来计算，一吨工业盐酸产生的废液需要消耗约0.5吨生石灰。一吨工业盐酸的价格100-400元，参考均价300元；一吨生石灰的价格400-1000元，参考均价700元。那么我们可以得知，一吨盐酸的使用成本为300元，废水处理的石灰成本为350元，废水处理的成本已经超过了盐酸的使用成本。一些不规范的企业，一则没有废水处理设施，二则不愿意承担较高的成本，造成了废酸直排污染事件频发。
毕竟马克思说过：“为了100%的利润，资本就敢践踏一切人间法律”。
b、氯盐及其它
常见的氯盐，如氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化钙、氯化镁，可见用于石英砂的掺杂提纯，也可用于高岭土等非金属矿物中进行氯化焙烧增白。
有的文献提到用氯化铵、氯化氢、氯气或者四氯化碳对石英砂进行氯化提纯。
二、佛山工业硫酸及硫酸盐
二元无机强酸，具有强氧化性和高沸点。浓硫酸的沸点为338℃，常规条件下表现为无挥发性，所以在需要酸雾处理的场合应用不如盐酸广泛。高沸点的优点在于可以加热到沸点之前（如300℃左右）处理矿物而不需要使用高压容器，这样的极端条件处理可以分解掉一些盐酸无法溶解的矿物。当然，这样情况对材料和安全防护的要求都很高，很少见于实际生产中，而是在实验室应用更多些。
有的文献提及用硫酸的酸式盐和石英砂焙烧处理，以降低石英砂的钛含量。用硫酸的铵盐处理降低石英砂的铁含量。
佛山工业硫酸和硫酸盐的酸性废水处理，和盐酸废水相同，用碱中和即可。
三、氢氟酸及氟盐
一元弱酸氢氟酸，凭借其超强的络合能力，成为石英砂提纯的大杀器。在一定条件下，氢氟酸和大多数的杂质矿物反应，包括石英砂。所以当氢氟酸的使用浓度过大时，需要注意石英砂的损耗。氢氟酸和盐酸、硫酸或硝酸的混合酸，是常用的混酸体系。在油田领域用盐酸和氢氟酸混合形成的土酸腐蚀地层，石墨、碳化硅等非金属矿物都用到含氢氟酸的混酸体系。
氟盐在含酸体系中的作用，和氢氟酸类似。也有用氟盐作为掺杂剂使用的。
人类工业文明产生的一颗颗明珠，离不开氢氟酸的存在。半导体产业中，主要用氢氟酸清洗晶圆表面，或是芯片加工过程中的清洗和蚀刻等工序上。在太阳能产业，氢氟酸用于芯片表面清洗、蚀刻等工序。在面板产业中，氢氟酸则用在玻璃基板清洗，以及氮化硅与二氧化硅蚀刻等。然而在高纯石英砂行业，一些人却对氢氟酸避之不及，努力寻找“无氟”甚至“无酸”的方案，这科学吗？
氢氟酸的废水处理，除了需要碱中和，最重要的一点是要将氟离子浓度降低到国标许可的范围。总的处理流程并不复杂，正规的企业都有能力处理好氢氟酸废水。然而一些小散企业没有专业废水处理设施，也不愿意增加处理成本，废水直排造成环境污染。如废水不经处理后直排，很容易造成所在水域氟含量超标，这也是造成部分地方谈氟色变的主要原因。
实际上，有氟有酸并不意味着环境不友好，无氟无酸也不一定意味着环境友好。对此，笔者将另行写文章分析。
四、磷酸及磷酸盐
三元中强酸，沸点261℃（分解）。浓热磷酸能分解绝大部分矿物，如铬铁矿、金红石、钛铁矿等，还能和二氧化硅反应生成杂多酸。磷酸是除了氢氟酸以外唯一能和石英反应的酸。
磷酸的正盐和酸式盐，也可见用于石英材料的腐蚀实验中。
磷酸及磷酸盐的废水处理，首先需要用碱中和，然后需要将磷酸盐的浓度降低到国标许可的范围。
五、氟硅酸和氟硼酸
氟硅酸是氢氟酸和石英反应的产物，一般不再用于处理石英砂。不过弱酸性的氟硅酸能水解生成游离的氢氟酸，对矿物杂质还是有一定的反应能力。
氟硅酸较常见的报道是用于液相生成高纯度二氧化硅。
氟硼酸为无色透明液体，呈强酸性，在水溶液中部分水解生成氢氟酸。氟硼酸和盐酸、氢氟酸的混酸体系相比较，腐蚀能力差，但反应时间更持久，而且氟硼酸反应生成的部分盐不容易沉淀。利用这一特点，氟硼酸在油田中应用比较多，起缓蚀增效的作用。
氟硅酸的废水处理，主要是用碱中和。氟硼酸的废水处理，除了酸中和，还需要重点注意高毒性硼酸盐的处理。
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