中國粉體網(wǎng)訊 高純石英是高檔石英制品的原料,，是硅產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ),，廣泛運(yùn)用于光伏,、電子信息,、光通訊和電光源等行業(yè)，在新材料新能源戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和作用,。
高純石英砂是SiO2含量高于99.9%的石英砂,，為白色粉末，無異色,，雜質(zhì)含量很低,。它具有高的耐溫性，極好的化學(xué)特性,，優(yōu)良的電絕緣性和透光性等,，是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可替代的礦物原料。
石英原料選擇
世界上只有少數(shù)幾種原礦可以生產(chǎn)高純度的石英砂用于高科技工業(yè),。我國硅石資源種類繁多,，儲(chǔ)存量大。石英巖,、石英砂巖和脈石英是我國生產(chǎn)高純石英砂的主要原材料,。
（1）石英巖
石英巖是一種以石英為主的變質(zhì)巖。它是由石英砂巖和硅質(zhì)巖石變質(zhì)作用形成的,，其中二氧化硅含量在85%以上,。青海、遼寧和陜西是石英巖的主要分布區(qū)域,。
（2）石英砂巖
石英砂巖是由石英顆粒膠結(jié)而成的沉積巖,，其二氧化硅含量高達(dá)95%。福建,、廣東,、廣西南部、海南西北部和山東北部沿海地區(qū)是石英砂巖礦床的主要分布區(qū)域,。
（3）脈石英
脈石英是由地下巖漿分泌的硅熱液填充在巖石裂隙中而形成的,，它的二氧化硅含量高達(dá)99%。四川,、黑龍江,、湖北等地的變質(zhì)巖區(qū)是脈石英礦床的主要分布區(qū)域。
預(yù)處理與加工
高純石英砂加工通常涉及煅燒－水淬－分級(jí),，磁選－浮選－酸浸－清洗,，以及氯化焙燒等復(fù)雜工藝過程。
物理方法
物理方法主要是通過水洗—分級(jí)脫泥,、擦洗,、磁選和浮選等方法除去石英砂中的雜質(zhì),，也可以聯(lián)合幾種工藝進(jìn)一步除雜。
1.水洗—分級(jí)脫泥
在石英砂選礦流程中,，通常把粒度小于0.1mm的細(xì)粒級(jí)稱為礦泥。針對(duì)還有大量黏土及礦泥的石英砂,，隨著粒度的變細(xì),，二氧化硅的品位逐漸降低，而鐵,、鋁等雜質(zhì)反而上升,。采用水洗—分級(jí)脫泥方法可有效提高其品位。
2.擦洗
對(duì)于石英砂表面的薄膜鐵和粘連性的雜質(zhì),，水洗—分級(jí)脫泥的效果較差,，這就需要借助機(jī)械力和砂粒之間的磨剝力來去除適應(yīng)砂表面的薄膜鐵及粘連性雜質(zhì)，在經(jīng)過分級(jí)脫泥就可以實(shí)現(xiàn)較好地除雜效果,。
3.重選
重選是根據(jù)礦物重力的不同對(duì)礦物進(jìn)行篩選,。礦物顆粒由于密度的不同在介質(zhì)中受流體力和機(jī)械力的影響不同，產(chǎn)生松散的分層,，從而礦石顆粒被分離,。
4.磁選
磁選是將石英砂中的磁性雜質(zhì)礦物和顆粒分離出來。石英砂中的石英是反磁性物質(zhì),，在磁場中不能被磁化,，而其中含F(xiàn)e、Ti的雜質(zhì)大多是順磁性物質(zhì),，可以被磁化,，從而通過磁選可以除去含F(xiàn)e、Ti的雜質(zhì),，獲得很高的石英砂含量,。
5.浮選
浮選是通過礦物顆粒表面上的不同物理和化學(xué)性質(zhì)對(duì)礦物顆粒進(jìn)行分離的過程，主要功能是從石英砂中除去相關(guān)的礦物云母和長石,。
物理選礦方法只能去除礦物結(jié)構(gòu)類的雜質(zhì),，很少能除去石英砂表面的雜質(zhì)。石英砂越純利用價(jià)值越高,，所以有必要進(jìn)一步提純浮選后的石英砂,。
化學(xué)方法
提純石英砂的化學(xué)方法主要為酸浸法或堿浸法，因其浸出效率高也是最常用的,。相對(duì)于物理方法,，化學(xué)法的成本要高，但是提純效果要好,，特別是對(duì)石英砂純度要求較高的情況下,，化學(xué)提純更有效,。
酸浸中常用的酸有硫酸、鹽酸,、硝酸,、氫氟酸等。稀酸對(duì)鐵,、鋁,、鎂等雜質(zhì)去除效果好，而濃的硫酸,、氫氟酸對(duì)鈦,、鉻雜質(zhì)去除效果好，因此在實(shí)際選礦中,，混合使用酸對(duì)石英砂的提純效果最佳,。
與一般的礦物加工工程相比，高純石英砂加工工藝有如下特點(diǎn)：
（１）試劑純度高,。酸浸和水洗是高純石英砂加工工藝的重要環(huán)節(jié),。由于高純石英對(duì)純度要求極高，雜質(zhì)元素含量很低,，所用酸和水等試劑純度必須達(dá)到相應(yīng)要求,，否則難以生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。
（2）試劑腐蝕強(qiáng),。熱酸浸在高純石英的提純加工中具有關(guān)鍵作用,。石英的一個(gè)重要化學(xué)性能是耐酸蝕性能優(yōu)良，而礦石中的其他金屬雜質(zhì)成分一般耐酸蝕性差,。在一定溫度條件下,，這種作用更加明顯。高純石英加工所采用的酸浸工藝正是利用這個(gè)原理,，實(shí)現(xiàn)化學(xué)提純,。
（3）材料標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)。實(shí)踐證明,，在高純石英提純加工中,，凡與原料相接觸的容器等材料對(duì)樣品質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響。嚴(yán)格控制高純石英砂各加工環(huán)節(jié)的材料標(biāo)準(zhǔn)是保證質(zhì)量的關(guān)鍵,。
其他方法
1.超聲波除鐵法
超聲波是一種高頻率震動(dòng),，一般頻率≥20kHz，當(dāng)其在溶液中會(huì)產(chǎn)生空化現(xiàn)象,。在空化的過程中,，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)突變，產(chǎn)生沖擊波,，壓力能達(dá)到幾千甚至幾萬個(gè)大氣壓,。在這種作用力下,，顆粒表面的鐵薄膜便會(huì)脫落下來，從而達(dá)到除鐵等雜質(zhì)的目的,。
2.微生物浸出法
微生物浸出是一種利用微生物的生理機(jī)能及其代謝產(chǎn)物經(jīng)氧化,、溶解及分解等作用使石英砂表面的雜質(zhì)成分與石英母體分離的新型提純方法。
雖然微生物浸出具有更環(huán)保,，更節(jié)能的除雜優(yōu)勢,，但是其浸出時(shí)間長，浸出效率低等缺點(diǎn)制約了在工業(yè)上的應(yīng)用,。
深加工技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)度，尤其是國內(nèi)外IC技術(shù)發(fā)展迅速,，對(duì)石英砂質(zhì)量的要求也不僅體現(xiàn)在純度方面,，在細(xì)度等其他方面的要求也越來越高。目前深加工的主要方向?yàn)槌?xì)粉碎,、球形化及改性這三方面,。
（1）超細(xì)粉碎
高純石英微粉作為填充材料已顯示出廣闊的應(yīng)用前景，其具有介電性能優(yōu)異,、導(dǎo)熱系數(shù)高,、熱膨脹系數(shù)低，耐高溫,、耐腐蝕,、粒度分布可控、懸浮性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),，在催化劑,、高級(jí)磨料、精細(xì)化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,。
加工過程通常以高純石英砂為原料,，經(jīng)熔融煅燒、超細(xì)磨,、分級(jí)等工藝生產(chǎn)出合格的超細(xì)石英粉,。
（2）球形化
將超細(xì)石英粉球形化一是可以使其表面流動(dòng)性好，與樹脂攪拌成膜更加均勻,，由此生產(chǎn)的電子元件性能也越好;二是球形化形成的塑封料應(yīng)力集中最小,，強(qiáng)度較高，球形粉塑封料封裝的集成電路芯片成品率高;三是球形粉摩擦系數(shù)小,，對(duì)模具產(chǎn)生的摩擦力小,，可提高模具的使用壽命。
（3）表面改性
天然的石英微粉與高分子材料的親和能力差,，作為填料時(shí)往往分散不均勻,，甚至成團(tuán),，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，因此需對(duì)石英微粉進(jìn)行表面改性處理,，使之具有反應(yīng)活性,。
表面改性的方法主要分為包裹改性、沉積改性,、微膠囊改性,、表面化學(xué)改性機(jī)械化學(xué)改性及高能處理改性。
寫在最后
目前我國高純石英技術(shù)已經(jīng)取得一定進(jìn)展,，主要標(biāo)志是初步具有4N高純石英中端產(chǎn)品的批量生產(chǎn)能力,，并基本掌握了高純石英質(zhì)量檢測技術(shù)。但是,，我國目前還沒有4N8及以上高端產(chǎn)品生產(chǎn)能力,，表明與國際先進(jìn)水平的差距依然很大。
目前在半導(dǎo)體行業(yè),、光伏產(chǎn)業(yè),、光纖通信、光學(xué)玻璃工業(yè)中高純石英砂被廣泛應(yīng)用,，市場需求量越來越大,，高純石英砂性能優(yōu)良，有廣闊的市場應(yīng)用前景,。對(duì)于高純石英砂行業(yè),，不能安于現(xiàn)狀，仍要奮起直追,，產(chǎn)學(xué)研要相結(jié)合,，開展高純石英原料選擇技術(shù)、加工工藝技術(shù)和加工裝備技術(shù)攻關(guān),，為我國高純石英高端產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐,。
參考來源
汪靈等.中國高純石英技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景
吳逍.高純石英原料選擇評(píng)價(jià)及提純工藝研究
石鈺等.高純石英砂的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展
范培強(qiáng)等.國內(nèi)高純石英砂選礦與深加工研究現(xiàn)狀
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/漫道）
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