中國粉體網(wǎng)訊  高純石英砂所具有的獨特的物理、化學特性,，使得其在航空,、航天、電子,、機械以及當今飛速發(fā)展的IT產(chǎn)業(yè)中占有舉足輕重的地位,。其內在分子鏈結構、晶體形狀和晶格變化規(guī)律,，使其具有的耐高溫,、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣,、諧振效應以及其獨特的光學特性，同時被廣泛應用于高純石英玻璃制品,、半導體技術,、以及國防科技尖端技術等各領域,。

高純石英砂的生產(chǎn)工藝大同小異，一般都經(jīng)過選礦,、破碎,、磁選、酸處理（酸浸和酸洗）,、浮選,、壓濾,、烘干,、分級包裝等過程,，不同企業(yè)先后順序或有不同，有的企業(yè)還加入焙燒,、水淬,、濕磨,、氯化、高純水洗,、真空脫羥等工序,。而其中酸浸提純工序，是很重要的一環(huán),。

一、石英砂中的關鍵雜質

1.石英砂中的雜質元素

衡量高純石英砂純度高低的最直接指標是原料中堿金屬,、關鍵的過渡元素,，鋁及硼的含量。根據(jù)不同用途的石英玻璃產(chǎn)品對其要求也不同,，所以在研究石英提純技術之前,，必須對需要控制的主要雜質元素有所了解。

①堿金屬元素,，包括：鉀（K）,、鈉（Na）、鋰（Li）

堿金屬氧化物在石英玻璃結構中具有極強的“斷網(wǎng)”作用,。石英玻璃在高溫狀態(tài)下，通常出現(xiàn)的柝晶,、變形等現(xiàn)象,，都是與微量的堿金屬助溶作用有關,。

②過渡金屬元素，包括：銅（Cu）,、鐵（Fe）,、錳（Mn）、鉻（Cr）,、鎳（Ni,、）鋅（Zn）

過渡金屬元素都有多種氧化態(tài)，常呈一定顏色,，對高純石英玻璃質量的影響特別嚴重,。若微量過渡元素溶解或溶入硅溶體，能較壞的誘生導電性,，對儀器的可靠性和預見性起到負面作用,，還能使石英玻璃產(chǎn)生色斑或引起高溫變色，影響光的透過率,。

2,、石英礦中的鐵雜質

①、存在于細粒粘土礦物中

粘土是由長石,、石灰石,、頁巖等風化而成。粘土的成分含有云母,、石英,、褐鐵礦、綠泥石,、方解石和角閃石混合物的硅酸鹽,，其粒度很細，主要是由10um以下的顆粒組成,。

②,、存在于重礦物中磁性礦物中

重礦物指比重大于2.9的礦物，這些礦物中大部分都具有磁性或弱磁性,，鐵是這些礦物中的基本組成元素,。

二、用于酸處理的常用酸種類

1.鹽酸（氯化氫）：

氯化氫是無色而有刺激性氣味的氣體,，氯化氫的水溶液呈酸性,，叫做氯化酸，習慣上叫鹽酸,。干燥的氯化氫與鋅,、鎂、鐵等較活潑的金屬以及大多數(shù)金屬氧化物都不能反應,。但濕的氯化氫氣體的化學性質卻相當活潑,，能與上述金屬及氧化物發(fā)生反應,。

2.草酸

又名乙二酸, 修酸，是最簡單的二元酸,。無色單斜片狀或棱柱體結晶或白色粉末,。可作為一種絡合劑,、掩蔽劑,、沉淀劑或還原劑�,？捎糜诔恋礅},、鎂、釷和稀土元素,。常見的草酸鹽有草酸鈉,、草酸鉀、草酸鈣,、草酸亞鐵,、草酸銻和草酸氫銨等。

三,、酸處理提純的機理與工藝

去除石英砂中雜質的初步工藝可采用水洗,、重選、磁選及浮選等方法,。但對于生產(chǎn)高純石英砂來說,，去除薄膜鐵是個很重要的問題。去除薄膜鐵的方法,，主要有搓洗,、超聲波清洗及酸洗等方法，而最常用和最有效的方法是酸洗,。

酸處理目的是消除一些難溶于水而溶于酸的雜質礦物,，如金屬氧化物或細小的硅酸鹽礦物。通常使用鹽酸,、硝酸,、硫酸和氫氟酸組成的混合酸，其體積比,，應根據(jù)原料表面污染情況,，并通過實驗而定，酸處理還對消除粉體表面的包裹體有一定作用,，且升高溫度時的效果更好,。

四、酸浸法提純工藝及參數(shù)

1.鹽酸法

將經(jīng)洗凈過的石英砂加入濃度為18%的鹽酸溶液中,，鹽酸用量為石英砂重量的5%,。然后加溫至80~90℃處理2~3小時,，最后經(jīng)過濾和干燥,。

2.氣態(tài)氯化氫法

將洗凈后的石英砂置于反應釜中,，加熱至80℃，再送入氯化氫氣體,，處理15分鐘,，然后用清水洗凈，氯化氫與氧化鐵的作用產(chǎn)物FeCl3可溶于水而被除掉,。

五,、影響雜質浸出速度的主要因素

1.酸濃度

雜質浸出速度隨酸的濃度增大而增大，但濃度過大,，不僅會增大不希望溶解的組分,，而且也會增加成本。

2.石英砂的量

雜質浸出速度通常是隨石英砂的量減小而增大,，因為這樣能保證溶液中雜質浸出濃度始終較低,，有利于加快浸出速度。所以用大量的酸去處理少量的石英砂,，可提高雜質浸出速度,，當然也要考慮到成本和效益因素。

小結：我國不同的行業(yè)對石英砂中SiO2純度和雜質元素含量的要求不一樣,，生產(chǎn)高純石英砂的原料礦石不同,，選擇的酸處理工藝不同，對最終產(chǎn)品品質的影響也不盡相同,。在選擇高品位原料礦石的基礎上,，選擇合適的酸處理工藝，可有效減輕其他工序如浮選,、磁選等的壓力,，并能有效提高最終產(chǎn)品的品質。