中國粉體網(wǎng)訊 高純石英是電子,、光源、光通訊、光伏,、半導(dǎo)體,、光學(xué)等現(xiàn)代高新技術(shù)光電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料,。近年來,國內(nèi)高純石英資源和選礦技術(shù)均有一定突破,,實(shí)現(xiàn)4N8級(jí)以下高純石英國內(nèi)資源替代,但4N8及以上高純石英依然依賴進(jìn)口,。
來源:神匯硅材
而高純石英制備成功與否的關(guān)鍵,,50%取決于礦的成因,,50%取決于提純技術(shù),,因此要根據(jù)不同的礦的成因,,設(shè)計(jì)不同的提純方法和工藝,。而高純石英原料礦床有著多種成因類型,進(jìn)行原料礦床成因研究,,有利于了解原料的流體類型以及何種溫度壓力條件會(huì)更利于石英的提純,。
石英的礦物學(xué)特征
石英是由硅原子和氧原子組成的架狀結(jié)構(gòu)的氧化物礦物,,廣泛存在于巖漿巖、變質(zhì)巖,、沉積巖及熱液脈中,,是自然界最常見造巖礦物之一,,通常是指α-石英(低溫石英,,三方晶系),。石英的同質(zhì)多像變體還包括β-石英(高溫石英,,六方晶系),、磷石英、方石英,、柯石英等,,石英礦物至少有14種變種,,占地殼總量12.6%,是地殼中的主要造巖礦物之一,。石英礦物形成溫度區(qū)間很大,在不同的壓力和溫度下形成的石英對(duì)應(yīng)于不同的地質(zhì)作用,。如,高溫高壓下形成的柯石英對(duì)應(yīng)于超高壓變質(zhì)作用,低溫低壓則形成熱液石英等,。
天然石英礦物根據(jù)成因類型可以分為巖漿型、變質(zhì)型和水熱生長型,,石英礦床形成時(shí),溫度和壓力對(duì)石英質(zhì)量有重要影響,,特別是在石英形成后期,,高溫高壓作用有利于石英晶粒內(nèi)部雜質(zhì)向晶界邊緣或微細(xì)包裹體中遷移,,且形成的石英中流體包裹體含量較少,,可能具備加工為高純石英的潛力。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。
石英的雜質(zhì)元素賦存形式
天然石英礦物中雜質(zhì)元素的主要賦存形式有:表面吸附,、礦物包裹體、氣液包裹體,、晶格雜質(zhì)等,。
石英礦物表面的吸附雜質(zhì)通常粒度較粗,,通過物理提純幾乎可以全部去除;礦物包裹體中包含眾多的雜質(zhì)元素,,由于其嵌布粒度細(xì),,被石英緊密包裹,在現(xiàn)有工藝條件下很難除凈,,對(duì)石英最終提純品級(jí)影響非常大,;石英礦脈發(fā)育過程中,地殼抬升或沉降運(yùn)動(dòng)會(huì)將部分雜質(zhì)裹挾進(jìn)石英巖內(nèi)部,,形成氣液包裹體類雜質(zhì),,在高純石英材料的生產(chǎn)加工中需要嚴(yán)格控制原料中的氣液包裹體雜質(zhì)的總量,以確保高純石英成品質(zhì)量合規(guī),;而賦存于石英晶體結(jié)構(gòu)中的微量元素因受到硅氧四面體的束縛而很難被活化,,利用常規(guī)的選礦技術(shù)(磁選、浮選,、酸浸)難以實(shí)現(xiàn)有效的分離,,石英中的晶格雜質(zhì)需要破壞石英晶格才能除掉,是最難除掉的雜質(zhì)種類,,也是目前高純石英研究主要關(guān)注雜質(zhì)種類,。
高純石英的加工提純
確定好原料礦床的性質(zhì),就可以有針對(duì)性的選擇提純工藝對(duì)石英進(jìn)行提純,。將石英礦加工為高純石英就是盡可能分離出石英原料中各種雜質(zhì)的過程,。首先粉碎分級(jí)使石英礦物與脈石礦物單體解離并得到相應(yīng)粒級(jí)的石英顆粒,之后再根據(jù)石英中雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)選擇有針對(duì)性的加工技術(shù)使獨(dú)立礦物雜質(zhì),、包裹體雜質(zhì)和晶格雜質(zhì)與石英有效分離,。
現(xiàn)階段礦物提純工藝有:研磨、分選,、磁選,、重選、電選,、浮選,、酸洗、酸浸,、加熱,、氯化焙燒等礦物提純工藝,每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)都至關(guān)重要,,每個(gè)工藝環(huán)節(jié)都需要注意很多細(xì)節(jié),,如酸洗過程中,要根據(jù)不同的二氧化硅,,選擇不同濃度的化學(xué)方法,、不同時(shí)間,、不同溫度,主要考慮酸性,、氧化性,、活性、鈍化性,;在氯化過程,,要控制好氯化的溫度、時(shí)間和氣體濃度,。
2024年11月21-22日,,由中國粉體網(wǎng)主辦的“2024(第八屆)全國石英大會(huì)暨展覽會(huì)”將在江蘇徐州召開,江蘇省高純石英工程研發(fā)中心主任,、神匯科技技術(shù)總監(jiān)陳懷斌將做《高純石英砂提純工藝與注意細(xì)節(jié)》的報(bào)告,。屆時(shí),他將結(jié)合多年高純石英從業(yè)經(jīng)驗(yàn),,詳細(xì)解讀高純石英提純理念以及在高純石英提純時(shí)需要注意的種種細(xì)節(jié),。
參考來源:
陳懷斌.礦源晶體結(jié)構(gòu)與提純工藝應(yīng)用
施婭穎.高純石英的雜質(zhì)類型及深度提純技術(shù)研究進(jìn)展
趙海波.天然石英礦物微量元素賦存特征研究進(jìn)展及對(duì)高純石英找礦的指示
馬超等.高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進(jìn)展
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