中國(guó)粉體網(wǎng)訊  高純石英砂所具有的獨(dú)特的物理,、化學(xué)特性,，使得其在航空、航天,、電子,、機(jī)械以及當(dāng)今飛速發(fā)展的IT產(chǎn)業(yè)中占有舉足輕重的地位,。其內(nèi)在分子鏈結(jié)構(gòu)、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(yīng)以及其獨(dú)特的光學(xué)特性,，同時(shí)被廣泛應(yīng)用于高純石英玻璃制品、半導(dǎo)體技術(shù),、以及國(guó)防科技尖端技術(shù)等各領(lǐng)域,。

高純石英砂的生產(chǎn)工藝大同小異，一般都經(jīng)過(guò)選礦,、破碎,、磁選、酸處理（酸浸和酸洗）,、浮選,、壓濾、烘干,、分級(jí)包裝等過(guò)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(guān)鍵雜質(zhì)

1.石英砂中的雜質(zhì)元素

衡量高純石英砂純度高低的最直接指標(biāo)是原料中堿金屬,、關(guān)鍵的過(guò)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(duì)其要求也不同,，所以在研究石英提純技術(shù)之前,，必須對(duì)需要控制的主要雜質(zhì)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(jié)構(gòu)中具有極強(qiáng)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(guān),。

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

過(guò)渡金屬元素都有多種氧化態(tài),，常呈一定顏色，對(duì)高純石英玻璃質(zhì)量的影響特別嚴(yán)重,。若微量過(guò)渡元素溶解或溶入硅溶體,，能較壞的誘生導(dǎo)電性，對(duì)儀器的可靠性和預(yù)見(jiàn)性起到負(fù)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(guò)率。

2,、石英礦中的鐵雜質(zhì)

①,、存在于細(xì)粒粘土礦物中

粘土是由長(zhǎng)石、石灰石,、頁(yè)巖等風(fēng)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(xì)，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(lèi)

1.鹽酸（氯化氫）：

氯化氫是無(wú)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(xí)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(yīng)。但濕的氯化氫氣體的化學(xué)性質(zhì)卻相當(dāng)活潑,，能與上述金屬及氧化物發(fā)生反應(yīng),。

2.草酸

又名乙二酸, 修酸，是最簡(jiǎn)單的二元酸,。無(wú)色單斜片狀或棱柱體結(jié)晶或白色粉末,。可作為一種絡(luò)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(jiàn)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(jī)理與工藝

去除石英砂中雜質(zhì)的初步工藝可采用水洗,、重選、磁選及浮選等方法,。但對(duì)于生產(chǎn)高純石英砂來(lái)說(shuō),，去除薄膜鐵是個(gè)很重要的問(wèn)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(zhì)礦物,，如金屬氧化物或細(xì)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(yīng)根據(jù)原料表面污染情況,，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)而定，酸處理還對(duì)消除粉體表面的包裹體有一定作用,，且升高溫度時(shí)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(guò)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(shí),，最后經(jīng)過(guò)濾和干燥。

2.氣態(tài)氯化氫法

將洗凈后的石英砂置于反應(yīng)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(zhì)浸出速度的主要因素

1.酸濃度

雜質(zhì)浸出速度隨酸的濃度增大而增大,，但濃度過(guò)大，不僅會(huì)增大不希望溶解的組分,，而且也會(huì)增加成本,。

2.石英砂的量

雜質(zhì)浸出速度通常是隨石英砂的量減小而增大，因?yàn)檫@樣能保證溶液中雜質(zhì)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(zhì)浸出速度,，當(dāng)然也要考慮到成本和效益因素,。

小結(jié)：我國(guó)不同的行業(yè)對(duì)石英砂中SiO2純度和雜質(zhì)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(duì)最終產(chǎn)品品質(zhì)的影響也不盡相同。在選擇高品位原料礦石的基礎(chǔ)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(zhì)。