中國粉體網(wǎng)訊 隨著太陽能,、光纖通信和電子工業(yè)等行業(yè)蓬勃發(fā)展，對(duì)石英原料的需求量和品質(zhì)要求日益提高,。水晶曾是制備高純度石英砂的重要原料,，但由于水晶資源日漸枯竭，以石英礦石代替水晶生產(chǎn)高純石英砂的需求愈發(fā)迫切,。
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哪些礦物能加工提純出高純石英？
脈石英是一種幾乎全部由致密石英塊體組成的脈體,，白色,、乳白色,，多呈粒狀結(jié)構(gòu),，SiO2含量通常在98%左右，是加工高純石英理想的礦物原料之一,。
巖漿型花崗偉晶巖石英是高溫巖漿緩慢結(jié)晶而成,，巖漿溫度高冷卻時(shí)間長，石英體系中雜質(zhì)易析出,，因而巖漿巖型花崗偉晶巖中的石英純度極高,，氣液包裹體極少,，可能會(huì)被加工為高純石英,。
根據(jù)當(dāng)前技術(shù)水平，人們可以從脈石英,、石英巖,、粉石英和偉晶巖等礦產(chǎn)資源中，甚至是一些金屬礦的尾礦中提純出高純石英,。在眾多石英礦物礦床中,，花崗偉晶巖是最為理想的提純高純石英的礦物。但根據(jù)目前的加工技術(shù)水平,，僅有少數(shù)石英礦床適合加工為高純石英,，且處理工藝極其復(fù)雜。
全球高純石英礦床資源分布情況
這些“平平無奇”的石頭,，是如何變成國家戰(zhàn)略性物質(zhì)高純石英砂的呢,？下面我們一起來了解一下它的“蛻變”之路。
整體來說,，首先將脈石英或石英巖破磨到所需要的粒度并脫除部分的雜質(zhì),，再通過物理和化學(xué)方式分離或者溶解雜質(zhì)。整個(gè)提純過程可以簡單概括為預(yù)處理,、物理處理和化學(xué)處理三個(gè)過程,，具體為采用破碎、磨礦,、篩分,、磁選、酸洗,、氯化焙燒等多種選礦提純方法,。
（1）預(yù)處理階段
預(yù)處理階段目的是初步篩選雜質(zhì)或?qū)⑹⒃掀扑榈接欣陔s質(zhì)釋放與后續(xù)處理的所需的粒度，一般采用機(jī)械破碎,、電動(dòng)粉碎,、光學(xué)分選,、超聲破碎、熱沖擊破碎等處理方式,。
（2）物理處理階段
物理選礦方法主要包含磨礦,、色選、磁選,、浮選等方法,，一般用于處理石英中共伴生礦物雜質(zhì)。
磨礦是借助機(jī)械力和砂粒間的磨剝力來除去石英砂表面的薄膜鐵,、粘結(jié)及泥性雜質(zhì)礦物和進(jìn)一步擦碎未成單體的礦物集合體,，再經(jīng)分級(jí)作業(yè)達(dá)到石英砂進(jìn)一步提純的效果。
磁選是根據(jù)礦石中礦物磁性差異,，在不均勻磁場中實(shí)現(xiàn)礦物分離的選礦方法,。弱磁場可除去磁性較強(qiáng)的雜質(zhì)礦物，如磁鐵礦,；強(qiáng)磁場用來分離磁性較弱的雜質(zhì)礦物,，如赤鐵礦、鈦鐵礦,、石榴子石等,。
浮選是根據(jù)礦物表面物理、化學(xué)性質(zhì)的差異從水的懸浮體（礦漿）中浮出固體礦物的選礦過程,。浮選可以除去大多數(shù)的除石英以外的礦物顆粒,，并實(shí)現(xiàn)富集石英的目的。浮選是從長石,、云母等化學(xué)性質(zhì)相似的礦物中分離石英的主要方法,。
（3）化學(xué)處理階段（深加工提純）
與物理選礦相比，化學(xué)處理去除雜質(zhì)的效率更高,。酸洗,、浸出和熱氯化是三種主要的化學(xué)處理工藝。酸洗和浸出對(duì)包裹體雜質(zhì)處理效果較好,，而熱氯化可以清除較難處理的晶格雜質(zhì),。
酸浸法經(jīng)常用于除去石英顆粒表面的薄膜鐵和石英顆粒內(nèi)部的鐵雜質(zhì)，也用來除去其它雜質(zhì),。緣于石英不溶于酸（除HF例外）,，其他雜質(zhì)礦物能被酸溶解的特點(diǎn)。酸洗是使用鹽酸或硫酸等溶解力較低的酸,，而浸出則使用高溫的氫氟酸，以最有效地去除表面游離雜質(zhì)和富集在微裂紋和沿位錯(cuò)的雜質(zhì),。Lei等通過焙燒,、氫氧化鈉浸出和混合酸( 鹽酸,、硝酸、氫氟酸) 浸泡處理工藝后,，可制備出99.991% 的高純石英,。
氯化焙燒又稱氯化脫氣，是指在一定條件下,，在氯化劑作用下使礦物原料中的某些成分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)或凝聚態(tài)的氯化物,，從而使組分分離或者富集的過程。氯化焙燒工藝是去除石英晶格雜質(zhì)的有效方法,，在1000℃至 1200 ℃ 下,，氯或氯化氫氣體使雜質(zhì)的金屬氧化物( Al2O3、Fe2O3,、TiO2 等) 變?yōu)槁然飺]發(fā)排除,。吳逍等以氯化銨為氯化劑，在 600 ℃,、180 min 條件下將石英砂的雜質(zhì)含量從 1.53 × 10-4降低到3.107 × 10-5,。
氯化焙燒是一種深度提純工藝，成本較高,，處理能力有限,，具有一定危險(xiǎn)性。當(dāng)前,，僅有美國尤尼明公司實(shí)現(xiàn)該工藝的工業(yè)應(yīng)用,，國內(nèi)有科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)進(jìn)行了嘗試,，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)取得部分成功,，但尚未見應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
其他提純工藝有哪些,？
高溫真空法,；
高溫?fù)诫s提純法；
煅燒-酸淬法,；
微波爆裂法,；
超聲波分散提純法；
高壓靜電分離,；
輻照色選法等,。
結(jié)語
從經(jīng)濟(jì)價(jià)值的角度來看，高純石英資源對(duì)我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的作用,，直接影響到戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高效有序發(fā)展,。目前我國在預(yù)處理、物理處理和化學(xué)酸浸處理工藝較為完善，提純關(guān)鍵步驟高溫氯化焙燒的應(yīng)用較少,，原因是生產(chǎn)工藝成本高,，缺乏性質(zhì)穩(wěn)定的原礦、專業(yè)的工藝設(shè)備以及相應(yīng)的人才配置,。在我國快速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻,，人們對(duì)于石英提純的工藝 及技術(shù)的進(jìn)一步深化研究是非常必要的。
參考來源：
【1】馬超,，等.高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進(jìn)展.礦產(chǎn)保護(hù)與利用.2019.
【2】龐慶樂,，等.高純石英的加工技術(shù)及應(yīng)用.江蘇陶瓷.2020.
【3】歐陽靜，等.石英礦物資源的提純及在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)分析.礦產(chǎn)保護(hù)與利用.2021.
【4】王九一.全球高純石英原料礦的資源分布與開發(fā)現(xiàn)狀.巖石礦物學(xué)雜質(zhì).2021.
【5】中國粉體網(wǎng)官網(wǎng).
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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