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【原創(chuàng)】【觀點】不是所有的高純SiO2都叫高純石英砂


來源:中國粉體網(wǎng)   平安

[導讀]  高純石英砂到底是什么,?

中國粉體網(wǎng)訊  合成SiO2和天然高純石英砂在應用當中有什么差異,?合成SiO2未來會替代天然砂嗎,?

以上問題的答案,,對于業(yè)內大多數(shù)人而言并不是很清晰,,中國粉體網(wǎng)小編近期就這個問題求教于各路專家,,希望能逐漸揭示這一問題的本質,。

首先,,解答這一問題的關鍵點之一在于:高純石英砂的概念,。

高純石英砂到底是什么?由中華人民共和國自然資源部中國地質調查局主管,、中國地質圖書館主辦的科普類期刊《自然資源科普與文化》(2024年第3期)上,,明確給出了高純石英的定義:

“高純石英(high-purity quartz),又稱高純石英砂,。它是二氧化硅純度大于99.9%(3N)的石英砂系列產(chǎn)品總稱,,其本質是一種石英晶體原材料,它以天然石英礦為原料,,經(jīng)提純加工而獲得,,具有極高二氧化硅純度及一定粒度�,!�



而給出這一定義的正是礦物材料學的奠基之作《礦物材料學原理》一書的作者汪靈教授,。在這一定義中,高純石英的三大特征包含其內,。

高純石英特征之一:純度

高純石英產(chǎn)品的第一個特征,,即最顯著特征是它們的SiO2純度高。實際上,,石英的工業(yè)應用與SiO2的純度有著密切的關系,。據(jù)汪靈教授介紹,在我國實際生產(chǎn)中,,高純石英砂通常按用途分為拉管料,、打砣料和坩堝料三大類系列產(chǎn)品,并根據(jù)二氧化硅純度或13種痕量雜質元素總量等技術指標進一步分為不同等級,。

其中,,拉管料,、打砣料可分為一級品、二級品和三級品3個等級,,分別相當于高純石英高端,、中高端和中端產(chǎn)品,其主要技術指標通常要求二氧化硅純度(或雜質元素總量)分別為純度99.997%(總雜質≤30×10-6),、純度99.995%(總雜質≤50×10-6),、純度99.993%(總雜質≤70×10-6)。

而這里的高端,、中高端、中端產(chǎn)品,,按照汪靈教授的劃分方法,,其SiO2純度及雜質元素總量分別如下:



(來源:汪靈教授)


高純石英特征之二:粒度


高純石英產(chǎn)品第二個重要特征是它們的粒度要求,即加工的產(chǎn)品是砂,,是具有一定粒度的產(chǎn)品,。



高純石英砂(圖源:專注石英科技創(chuàng)新58年的菲利華)


粒度作為高純石英一個重要指標,其粒度范圍一般是40~150目,,具體粒度應根據(jù)工業(yè)應用確定,。汪靈教授指出,高純石英主要產(chǎn)品不是“超細粉”,,更不是“納米”顆粒,。即使是用作加工包括球形硅微粉在內的各種超細的硅微粉原料,也是先提純加工成具有一定粒度的石英砂,,然后進行超細粉碎和分級加工,。


高純石英砂產(chǎn)品主要粒度范圍與工業(yè)應用特點

(來源:汪靈教授)


高純石英特征之三:物相

高純石英產(chǎn)品第三個重要特征是它們的物相為晶相,即它們都是結晶度非常高的石英單礦物晶體,。鑒于高純石英高端產(chǎn)品(SiO2純度大于4N8)的制造難度,,有人提出采用合成方法制備非晶態(tài)SiO2粉體進行替代的技術路線,。汪靈教授認為,,即使SiO2粉體的純度能達標,,但其粒度,、密度和硬度等也難以達到與高純石英及其加工產(chǎn)品(如球形硅微粉)一致的質量要求,,因而并不具有高純石英及其加工產(chǎn)品相應的使用效能(如流動性和機械強度等)。



合成二氧化硅粉體(圖源:日本三菱化學)


采用人工合成方法制備的純度更高的石英玻璃,,雖然適用于光纖制造,但在石英坩堝等其它工業(yè)應用領域中,,不僅沒有價格優(yōu)勢,,并且由于采用SiCl4為原料和氫氣為燃料,在制備工藝中會產(chǎn)生羥基等雜質,限制了它在一些領域的應用,。

因此,,汪靈教授認為:從粒度特征、物相特征和使用效能上講,,人工合成的非晶態(tài)SiO2粉體和石英玻璃都不屬于高純石英。

參考來源:

[1]汪靈教授:高純石英及其原料特點,,2023 第七屆全國石英大會

[2]汪靈教授等:純凈勝瑾瑜 貴若冠上珠——解讀高純石英,,自然資源科普與文化

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安)

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作者:平安

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