高純石英砂提純方法，工藝長達(dá)14個步驟

【中玻網(wǎng)】高純石英砂一般是指SiO2含量高于99.9%的石英微粉，主要應(yīng)用在IC的集成電路和石英玻璃等行業(yè)，其高等產(chǎn)品更被廣泛應(yīng)用在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路、光纖、激光、航天、軍事中。高純石英砂是中性無機(jī)填料，不含結(jié)晶水，不參與被填充物的化學(xué)反應(yīng)，是一種非常穩(wěn)定的礦物填料，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、陶瓷和涂料中，既可增加產(chǎn)品的各種新功能，也可節(jié)約大量原料。

　　石英砂提純：

　　石英砂提純是除去石英砂中少量或微量雜質(zhì),獲得精制石英砂或高純石英砂(如電子級產(chǎn)品)的高難度分離技術(shù)。近年來，國內(nèi)生產(chǎn)生產(chǎn)高純石英砂主要工藝流程為：原礦硅石經(jīng)洗礦機(jī)洗去泥沙，破碎機(jī)粗破后，將合格石英料投入焙燒爐中，在850℃-980℃溫度下焙燒6個小時，焙燒后將石英料拖入清水中進(jìn)行水淬，再經(jīng)人工揀選出去除雜質(zhì)后送入破碎機(jī)進(jìn)行破碎并過篩，再將通過篩網(wǎng)的石英砂送入磁選機(jī)，磁選后石英砂投入到配有HCl和HF混合酸的酸缸中浸泡一周，再經(jīng)浮選、脫水、烘焙、冷卻、包裝，制得高純石英砂。

　　石英砂提純主要流程及技術(shù)要求：

　　1、粗選：將各類石英原礦中的明顯的雜質(zhì)和異物去除;

　　2、破碎：采用有經(jīng)驗破碎機(jī)將石英原礦破碎至粒徑為1-20mm的顆粒;

　　3、水淬：將被燒后的石英顆粒置于冷水中快速冷卻，以達(dá)到去除礦物內(nèi)部的汽泡、水紋以及一些包裹的雜質(zhì)的目的，使礦物裂開。石英煅燒水淬處理也稱熱力破碎，是指石英在高溫煅燒時會發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變(α石英→β石英→β鱗石英)，從而使體積加大，晶體中原有的缺點程度變得更嚴(yán)重，當(dāng)水淬時晶體體積突然變小，晶體缺點處的內(nèi)應(yīng)力迅速加大促使晶體在缺點處破裂的一種方法。晶體在缺點處破裂，使原石英中的包裹體和裂隙中的雜質(zhì)暴露在顆粒表面，酸處理時就能易于除去。

　　4、粉碎：采用濕磨或干磨將原料制成粒徑在5-50μm的超細(xì)石英砂;

　　5、磁選：選用磁場強(qiáng)度為50-15000高斯的高梯磁磁選選礦設(shè)備，除去礦中的磁性礦物，如：褐鐵礦、赤鐵礦、云母、石榴子石、黃鐵礦、鈦鐵礦等。

　　工藝中一般至少安排兩段磁選，一段磁選主要目的是除去礦中的強(qiáng)磁性物，避免對后續(xù)工作的不利影響。第二段磁選主要是去除礦中的弱磁性、較弱磁性礦物。一段磁選一般采用永磁強(qiáng)磁筒式磁選機(jī)，磁場一般6000-8000高斯左右。第二段磁選一般采用永磁高梯度磁選機(jī)或者電磁感應(yīng)式磁選機(jī)，前者因能耗小、重量輕、磁場梯度更高、投入資金相對省，相對后者更為市場所接受。

　　有人認(rèn)為就是降鐵的作用，其實不然，實踐證明，磁選在一定程度上可以降低鋁、鉀、鈉等雜質(zhì)的含量，并且磁選能去除的雜質(zhì)有些是酸洗、浮選都無法去除的。磁選在高純石英的制備工藝中是不可缺少的重要工藝環(huán)節(jié)。

　　6、分級：利用分級設(shè)備按標(biāo)準(zhǔn)將原料分成多種粒度范圍產(chǎn)品，在后續(xù)處理中，根據(jù)粒度范圍均進(jìn)行分別處理;分級設(shè)備可分為篩分機(jī)和氣流分級設(shè)備�？筛鶕�(jù)產(chǎn)量和對粒度范圍的要求來進(jìn)行選擇。

　　7、焙燒：采用有經(jīng)驗焙燒爐，將石英原礦顆粒在300℃-1500℃的條件下焙燒2-5小時;氯化焙燒是去除石英晶格雜質(zhì)的主要方法，不同的氯化劑與晶格雜質(zhì)作用方式和效果存在非常大差異。（具體效果可聯(lián)系小編，小編可提供較為詳細(xì)的資料。）

　　8、水碎：將被燒后的石英顆粒迅速置于室溫?zé)崴欣鋮s，溶去焙燒生成的易溶性物質(zhì)，并通過對水加熱0.5-2小時，以增加該部分可溶性物質(zhì)在水中的溶解度。

　　9、浮選：向水碎后的石英砂細(xì)粉加入浮選劑，將比重小于1的雜質(zhì)除去。主要是除去非磁性雜質(zhì)，如：長石、純凈的白云母等。

　　10、去離子水洗：用去離子水洗除殘余的浮選劑和石英砂表面的雜質(zhì);

　　11、干燥：先將去離子水洗后的石英砂進(jìn)行風(fēng)干(晾干)等除去大批量的水，然后再在特種干燥設(shè)備中進(jìn)行干燥，并加熱至100℃-200℃;

　　12、酸浸：將干燥后的石英砂加入浸漬槽，在干燥高溫的條件下迅速加入酸浸所用的酸(硫酸、鹽酸或氫氟酸)，酸的濃度為5%-20%，在30℃-100℃的條件下恒溫攪拌2-24小時，除去石英砂細(xì)粉中的微量金屬和非金屬雜質(zhì);酸浸是高純石英砂提純工藝中的重要工序之一，無論是制備電光源用石英玻璃，還是用于制備光伏以及半導(dǎo)體器件用的石英原料，都必須采用的工序。酸浸主要是為了去除溶于酸的金屬氧化物和部分硅酸鹽礦物以及礦中易溶鋁、鐵等微量雜質(zhì)。在經(jīng)歷焙燒水淬、揀選、強(qiáng)磁選后，大多數(shù)氧化物及雜質(zhì)礦物已被去除，但還有部分氧化物及雜質(zhì)礦物處在晶界、微裂隙及晶體內(nèi)，去除有些困難，因此采用長時間的酸浸，以去除此類雜質(zhì)。

　　當(dāng)然工藝為了達(dá)到目的可能根據(jù)原礦的情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，比如兩段酸洗、前期酸浸，總之，為了制得高純石英，能用的手段盡可能用，能想的辦法盡可能想。有些工藝中會加入超聲波等工藝對酸洗效果的保障。

　　13、去離子水洗：將酸浸后的原料用去離子水洗去原料包含的酸液等，直至呈中性;

　　14、干燥及包裝：用特種干燥設(shè)備將原料進(jìn)行干燥，并在凈化車間內(nèi)進(jìn)行真空包裝，得到產(chǎn)品。