中國(guó)粉體網(wǎng)訊  石英又稱硅石，是一種常見(jiàn)的非金屬礦物原料,，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,，經(jīng)過(guò)選礦提純可以制成高純石英。高純石英是生產(chǎn)石英玻璃,、光纖,、太陽(yáng)能電池、集成電路基板等高性能材料的主要原料,。

高純石英一般選用天然石英為原料,，但是水晶原料緊缺，價(jià)格昂貴,，儲(chǔ)量逐漸枯竭,。因此，積極探求和推動(dòng)石英選礦提純技術(shù)的進(jìn)步,，實(shí)現(xiàn)高純石英的低成本,、大批量工業(yè)化生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

石英的選礦提純

石英選礦提純是除去石英中少量或微量雜質(zhì),，來(lái)制得高純石英的技術(shù),；這是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，涉及到無(wú)機(jī)化學(xué),、物理化學(xué),、晶體學(xué)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)等。目前國(guó)內(nèi)外石英提純工藝主要有以下幾項(xiàng)：

1,、水洗,、分級(jí)脫泥

水洗和分級(jí)脫泥是一種礦石入選前的預(yù)處理方法，相關(guān)研究表明,，石英砂粒度越小,，雜質(zhì)含量越高，這主要是由于顆粒表面的泥土所致,。采用螺旋洗礦機(jī) ,、滾筒篩、水力旋流器 ,、脫泥斗和水力分級(jí)機(jī)等可以有效的分離泥土和石英,，另外，采用高壓水流或高壓風(fēng)力對(duì)石英塊處理增強(qiáng)脫泥效果,。

2,、擦洗

水洗對(duì)于石英砂表面的薄膜鐵和粘連性雜質(zhì)礦物的脫除效果不顯著，這時(shí)要借助機(jī)械力和砂粒間的磨剝力來(lái)對(duì)石英砂進(jìn)行進(jìn)一步的提純,。擦洗時(shí)間原則上以初步達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求為基準(zhǔn),，盡量避免設(shè)備磨損以及能耗的增加造成成本的增加,。另外，加藥擦洗可提高分離效果,，主要是由于增大了雜質(zhì)與石英顆粒表面的電斥力,。

3、磁選

磁選可以最大限度的清除包括赤鐵礦,、褐鐵礦和黑云母等在內(nèi)的弱磁性雜質(zhì),，礦物,。另外,，石英砂粒度越細(xì)，除鐵效果越好,，其原因是細(xì)粒石英砂中含鐵雜質(zhì)礦物量高的緣故,。

4、浮選

當(dāng)石英砂原砂中含雜質(zhì)礦物較多時(shí),，僅采用擦洗,、脫泥和磁選是不能將石英砂提純成高純砂的，為了進(jìn)一步提高石英的純度和降除雜質(zhì),，還要對(duì)石英砂進(jìn)行浮選—酸浸,。采用酸性條件下陰離子捕收劑，或在堿性條件下陰-陽(yáng)離子捕收劑兩種方法浮選,，可獲得很好的效果,。對(duì)于石英，捕收劑在其表面的靜電吸附還會(huì)隨著調(diào)漿的進(jìn)行,，吸附量逐漸下降,，從而使長(zhǎng)石優(yōu)先于石英浮出。

5,、酸浸

酸浸是利用石英不溶于酸（HF除外）,，其他雜質(zhì)礦物能被酸液溶解的特點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石英的進(jìn)一步提純,。一般認(rèn)為各種稀酸對(duì)Fe和Al的去除均有顯著效果,，而對(duì)Ti和Cr的去除效果則采用較濃的硫酸、王水或HF進(jìn)行酸浸處理,。除酸的濃度外,，酸的用量、酸浸時(shí)間,、溫度及礦攪拌均可以影響石英酸浸效果,。

6、高溫焙燒摻雜提純法

利用無(wú)機(jī)鹽高溫熔化或高溫加熱時(shí)強(qiáng)的反應(yīng)活性與石英中雜質(zhì)反應(yīng)生成易溶于水或酸的物質(zhì),。如NaCl高溫下與Fe2O3反應(yīng)生成FeCl3,，與TiO2反應(yīng)生成TiCl4,。常用的無(wú)機(jī)鹽有硫酸氫鉀熔鹽，氯化鈉,、氯化鈣,、氯化鎂、硝酸鈉,、氯化銨等,。

7、微生物浸出

采用黑曲霉素,、青霉,、假單胞菌、多粘菌素,、桿菌等微生物來(lái)浸除石英砂顆粒表面的薄膜鐵,，其中以黑曲霉素浸除鐵效果最佳，目前微生物除鐵處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,。

8,、色選

根據(jù)物料光學(xué)特性的差異，利用光電探測(cè)技術(shù)將顆粒物質(zhì)分選,。色選用于石英砂行業(yè)利于將雜色礦物分選出來(lái),，或在選礦前期將石英塊按顏色差異進(jìn)行分選。

石英的表面改性

除對(duì)石英進(jìn)行選礦提純外,，要實(shí)現(xiàn)石英的廣泛應(yīng)用,，表面改性這一步也是必不可少的。通常表面改性的目的有以下幾點(diǎn)：

一是改變石英砂粉體表面的親油性,、浸潤(rùn)性,、吸油率、黏度等,；

二是改善石英砂粉體作為填料與有機(jī)聚合物的相容性,、親和性、分散性和流動(dòng)性等,；

三是提高石英砂粉體填料與有機(jī)聚合物相界面之間的結(jié)合力,，提高復(fù)合材料的性能。

表面改性的方法主要有表面涂敷改性以及表面化學(xué)改性兩種,。

1,、表面涂敷改性

首先對(duì)石英砂粉體進(jìn)行必要的擦洗和干燥，然后利用樹脂或高聚物等對(duì)石英砂粉體表面進(jìn)行“覆膜”,，表面涂敷改性通常分為冷法涂覆和熱法涂覆兩種,。熱法相比冷法來(lái)說(shuō)，效果更好,，適用于大量生產(chǎn),，但需專門的混砂設(shè)備,。

樹脂冷法涂敷石英砂工藝

樹脂熱法涂敷石英砂工藝

影響石英砂涂敷改性效果的主要因素有石英砂顆粒的形狀、比表面積,、孔隙率,、涂敷聚合物的種類及用量、涂敷工藝方法等,。

2,、石英砂粉體表面化學(xué)改性

石英砂粉體表面化學(xué)改性主要有干法改性、濕法改性以及化學(xué)包覆改性三種,。

干法表面化學(xué)改性是加入少量稀釋液與硅烷配成處理劑,，在高速攪拌、分散和一定溫度條件下,，將處理劑以噴霧狀加入石英粉中,，經(jīng)攪拌處理一定時(shí)間后出料,。

濕法表面化學(xué)改性是利用配置好的表面改性劑和助劑混合配成的處理液,，在攪拌分散和一定溫度條件對(duì)石英砂粉體進(jìn)行表面改性，之后進(jìn)行脫水,、干燥,。

機(jī)械粉磨與化學(xué)包覆改性是指在機(jī)械力作用或細(xì)磨、超細(xì)磨過(guò)程中添加改性劑,，隨著石英砂粉體粒度減小的同時(shí),，對(duì)其顆粒進(jìn)行表面改性。

綜合比較,，干法工藝具有流程簡(jiǎn)單,、成本低和改性劑適用性好等特點(diǎn)，濕法工藝具有改性劑分散好,、粉體表面包覆均勻等特點(diǎn),，不過(guò)濕法需脫去水分（過(guò)濾和干燥）。機(jī)械粉磨與化學(xué)包覆復(fù)合改性工藝的特點(diǎn)是工藝較簡(jiǎn)單,，可提高粉碎效率,，但是其溫度難控制，改性劑包覆難以均勻,�,！　�

結(jié)語(yǔ)：

積極探求和推動(dòng)石英選礦提純技術(shù)以及表面改性技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)高純石英的低成本,、大批量工業(yè)化生產(chǎn)具有重要的應(yīng)用意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,。為滿足高科技用硅的需求，中國(guó)粉體網(wǎng)定于2017年12月12-13日在石英砂產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)安徽省鳳陽(yáng)國(guó)際大酒店舉辦“2017石英砂精細(xì)加工及應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)”,。屆時(shí),，來(lái)自東華理工大學(xué)余志偉教授將作《石英提純與表面改性技術(shù)》的報(bào)告,，相約鳳陽(yáng)，您必有所得,！

關(guān)于余志偉教授

職稱職務(wù)：東華理工大學(xué)教授

學(xué)科專業(yè)：無(wú)機(jī)非金屬材料

研究方向：礦物材料加工,，礦物功能材料，新技術(shù)材料

余志偉教授研究方向重點(diǎn)是對(duì)非金屬礦進(jìn)行深加工技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用研究,，對(duì)石英,、膨潤(rùn)土、高嶺土,、方解石,、硅灰石、石墨等非金屬礦進(jìn)行了系統(tǒng)的深加工技術(shù)研究和應(yīng)用研究,，并取得一系列研究成果,。

近年來(lái)，一直從事礦物材料超細(xì),、提純,、改性和合成等加工技術(shù)研究，重點(diǎn)開展超微細(xì)（顆粒狀,、片狀,、纖維狀）功能粉體材料、納米粘土,、納米抗菌材料,、農(nóng)用稀土轉(zhuǎn)光材料、淺色導(dǎo)電材料,、復(fù)合鈦白顏料,、高純石英、高純石墨和釩的提取等技術(shù)方面的研究,。