高纯石英砂制备工艺流程介绍

高纯石英砂制备工艺流程介绍

        高纯石英砂一般通过石英矿石加工法制备。高纯石英砂是由天然石英矿物经过一系列的物理和化学提纯技术生产的粒度集中分布在0.1-0.45mm 的高纯非金属矿物原料，被广泛应用于高端电光源、大规模及超大规模集成电路、太阳能电池、光纤、激光、航天、军工等领域。

        高纯石英砂的制备是一个系统工程，一方面依赖于制备技术的改进；另一方面是对原料产出地的地质条件的研究程度，矿石开采程序、制备工艺以及检测与质量控制等工艺的把握。

高纯石英砂制备方法

        对高纯石英砂的加工工序，即为了去除石英原矿中伴生脉石、包裹体杂质及晶体结构杂质，通常包括煅烧、水淬、磨矿、分级、水洗脱泥、擦洗、电选、磁选、浮选、酸浸、碱浸、高温（气氛）焙烧等工序。

        常规物理、化学选矿手段：如擦洗、煅烧-水淬、磨矿、筛分、磁选、重选、浮选、酸浸、高温脱气等，绝大部分脉石矿物和气液包裹体可以被解离或破坏去除；

        深度提纯工艺：氯化焙烧 (主要)，辐照色选、超导磁选、高温真空等深度提纯工艺。

        根据加工目的不同将其分为选前准备作业、预先选别作业、矿物分选作业及深度提纯作业4 个阶段。

1、选前准备：

        效果：使石英充分单体解离，并控制产品的粒度范围。

        加工工序：煅烧、水淬、磨矿、分级。

        加工流程：对石英砂原矿进行1000℃左右的煅烧并水淬，高温煅烧下，石英与脉石发生晶型转变。

        杂质与石英的膨胀率不同，在水淬的作用下，温度急剧下降，颗粒内部产生大量裂纹。

        破碎磨矿后包裹体杂质易暴露在石英矿粒表面，强化石英与脉石矿物单体解离的效果。

2、预先选别：

        效果：脱离泥质黏土矿物及石英表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物。

        加工工序：水洗、脱洗、擦洗。

        加工流程：石英砂原矿磨矿过程中部分易泥化矿物形成微细粒的矿泥，会对后续选别造成不利影响。

        通过水洗、脱泥能够有效脱除黏土性矿物，且除杂效果显著。

3、矿物分选：

        效果：根据石英与伴生矿物间物理、化学特性的差异，进行分离与分选。

        加工工序：电选、重选、磁选、浮选。

        加工流程：磁选和浮选是分离石英砂与伴生脉石最常用的工序。

        磁选是通过多段弱磁—强磁选去除赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿、钛铁矿、黑云母等磁性杂质矿物，也可除去带有磁性矿物的包裹体和连生体。

        浮选能有效除去石英砂中的长石、云母等非磁性伴生杂质矿物，是石英常规选矿中最重要的工艺，也是最难把控的一道工序，对操作人员要求较高。

4、深度提纯：

        效果：去除包裹体、石英晶体结构中的杂质。

        加工工序：酸浸、碱浸、络合处理、高温（气氛）焙烧。

        加工流程：通过添加氯气、HCl，在800-1600 ℃条件下高温焙烧，包裹体受热急剧膨胀、破裂，使其中的杂质暴露至表面。

        在此过程中，杂质伴随石英晶体结构转变过程迁移至石英表面；或者在高温气氛（如HCl）的作用下，与晶格中的杂质发生反应，使得杂质转移至石英表面，最后通过化学浸出使杂质脱除。

工艺难点：

        1) 氯化焙烧对进料要求较高，一般是经过传统工艺提纯后，Si02 纯度达到99.99%，杂质总量小于 100X10-6的石英砂才能满足进料要求。

        2) 氯化焙烧的装置多为自行设计暂无统一的标准设备，仍处于不断发展完善过程中。

        高纯石英原料评价与选择的技术壁垒较高，高纯石英砂对选矿以及制备工艺要求高。

        目前国内对于高纯石英原料选择及其加工水平工艺存次不齐，因此工艺的设计需要以实际的试验数据为核心参考。

资料来源：CNKI