超纯石英砂的提纯工艺研究成果有哪些

发布时间：2020/2/21 13:25:04

随着电子工业等高新科技的迅速发展，超纯石英的需求量日益增大。一般SiO2含量大于99.99%的石英粉体被称作超纯石英砂。超纯石英最早的生产原料是天然水晶，但其储量有限，随着开采力度的加大，已逐渐枯竭。石英砂原料廉价，储量丰富，可以取代天然水晶来生产超纯石英砂。

1、实验部分

实验原料为某石英砂岩矿，其化学成分多元素分析结果为：SiO2 99.02、Fe 178.2、A1 152.6、Na 56.4、K 66.6、Li 2.0、Ca 44.4、Mg 3.5、Ti 22.5（SiO2单位为5%，其他为μg/g）。

试样的主要杂质元素为Fe、Al、Na、K、Ca和Ti，且总含量超过500dug/g。通过矿相学分析可知，该试样主要是块状，浅白色半透明，细粒结构，颗粒粒径小于0.6mm，表面有明显的黄褐色浸染。杂质矿物主要为片状的金云母，少量的白云母，长石，黏土以及含铁的矿物。

原矿X射线衍射图，见图1，通过与标准图谱JCPDS NO.33-1161对比发现所有峰均为石英峰。这说明原样中石英的含量很高，这与化学成分分析结果相一致。

由于石英砂硬度较大，且缝隙中含有杂质，故将原料放入马弗炉中，在900℃的条件下焙烧2h，取出直接水淬，使得样品的硬度大大降低，并且裂缝打开，杂质矿物充分暴露，以便于后续工序的进行。烘干后经对辊破碎机破碎，得到粒径小于0.3mm的产品，筛分出粒径在+0.105-0.3mm的物料即为待处理样品

2、磁选

磁选的目的是去除石英砂中解离的磁性杂质矿物和具有磁性矿物包裹体的颗粒

随着酸浸温度的升高，总杂质含量减少，当温度到达70℃后，继续升高温度对杂质去除效果不大，选取温度为70℃比较合适。酸浸对所有杂质的去除都有显著效果。所得石英砂总杂质含量均小于50μg/g，已经达到高纯石英砂原料的要求。

5、结论

（1）焙烧-水淬能明显降低石英砂硬度，并可以打开裂隙，使杂质暴露；

（2）相对浮选，磁选效果明显要好，这与石英砂原矿中含铁的杂质及金云母含量较多有关；

（3）酸浸能显著提高石英砂纯度，Fe含量从178.2μg/g降至5.0μg/g以下，Al含量由152.6μg/g降至14.0μg/g以下，最终产品总杂质含量小于50μg/g；

（4）焙烧-水淬-磁选-浮选-酸浸联合工艺可以得到SiO2含量超过99.99%的高纯石英砂，可以满足高纯石英砂原料的要求。

资料来源于超纯石英砂的制备试验研究。

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