高純石英砂生產(chǎn)工藝

 高純石英砂一般是指SiO₂含量高于 99.9% 的石英微粉，主要應(yīng)用在 IC 的集成電路和石英玻璃等行業(yè)，其高檔產(chǎn)品更被廣泛應(yīng)用在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路、光纖、激光、航天、軍事中。高純石英砂是中性無(wú)機(jī)填料，不含結(jié)晶水，不參與被填充物的化學(xué)反應(yīng)，是一種非常穩(wěn)定的礦物填料，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、陶瓷和涂料中，既可增加產(chǎn)品的各種新功能，也可節(jié)約大量原料。

 石英砂提純

 石英砂提純是除去石英砂中少量或微量雜質(zhì),獲得精制石英砂或高純石英砂(如電子級(jí)產(chǎn)品)的高難度分離技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)生產(chǎn)高純石英砂主要工藝流程為：原礦硅石經(jīng)洗礦機(jī)洗去泥沙，破碎機(jī)粗破后，將合格石英料投入焙燒爐中，在850℃~980℃溫度下焙燒6個(gè)小時(shí)，焙燒后將石英料拖入清水中進(jìn)行水淬，再經(jīng)人工揀選出去除雜質(zhì)后送入破碎機(jī)進(jìn)行破碎并過(guò)篩，再將通過(guò)篩網(wǎng)的石英砂送入磁選機(jī)，磁選后石英砂投入到配有HCl和HF混合酸的酸缸中浸泡一周，再經(jīng)浮選、脫水、烘焙、冷卻、包裝，制得高純石英砂。

 石英砂提純主要流程及技術(shù)要求：

  1、粗選：將各類石英原礦中的明顯的雜質(zhì)和異物去除；

  2、破碎：采用專業(yè)破碎機(jī)將石英原礦破碎至粒徑為1~20mm的顆粒；

  3、水淬：將被燒后的石英顆粒置于冷水中快速冷卻，以達(dá)到去除礦物內(nèi)部的汽泡、水紋以及一些包裹的雜質(zhì)的目的，使礦物裂開(kāi)。石英煅燒水淬處理也稱熱力破碎 ，是指石英在高溫煅燒時(shí)會(huì)發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變(α石英→β 石英→β鱗石英) ，從而使體積增大，晶體中原有的缺陷程度變得更嚴(yán)重，當(dāng)水淬時(shí)晶體體積突然變小，晶體缺陷處的內(nèi)應(yīng)力迅速增大促使晶體在缺陷處破裂的一種方法。晶體在缺陷處破裂，使原石英中的包裹體和裂隙中的雜質(zhì)暴露在顆粒表面，酸處理時(shí)就能易于除去。

 4、粉碎：采用濕磨或干磨將原料制成粒徑在5~50μm的超細(xì)石英砂；

 5、高梯磁磁選：選用磁場(chǎng)強(qiáng)度為50~15000高斯的高梯磁磁選選礦設(shè)備，取出原料本身和操作過(guò)程中引入的鐵等單質(zhì)以及具有弱磁性的這些單質(zhì)的化合物；

 6、分級(jí)：利用分級(jí)設(shè)備按標(biāo)準(zhǔn)將原料分成多種粒度范圍產(chǎn)品，在后續(xù)處理中，根據(jù)粒度范圍均進(jìn)行分別處理；

 7、焙燒：采用專業(yè)焙燒爐，將石英原礦顆粒在300℃~1500℃的條件下焙燒2~5小時(shí)；

 8、水碎：將被燒后的石英顆粒迅速置于室溫?zé)崴欣鋮s，溶去焙燒生成的易溶性物質(zhì)，并通過(guò)對(duì)水加熱0.5~2小時(shí)，以增加該部分可溶性物質(zhì)在水中的溶解度。

 9、浮選：向水碎后的石英砂細(xì)粉加入浮選劑，將比重小于1的雜質(zhì)除去；

 10、去離子水洗：用去離子水洗除殘余的浮選劑和石英砂表面的雜質(zhì)；

 11、干燥：先將去離子水洗后的石英砂進(jìn)行風(fēng)干（晾干）等除去大批量的水，然后再在特種干燥設(shè)備中進(jìn)行干燥，并加熱至100℃~200℃；

 12、酸浸：將干燥后的石英砂加入浸漬槽，在干燥高溫的條件下迅速加入酸浸所用的酸（硫酸、鹽酸、硝酸或氫氟酸），酸的濃度為5%~20%，在30℃~100℃的條件下恒溫?cái)嚢?~24小時(shí)，除去石英砂細(xì)粉中的微量金屬和非金屬雜質(zhì)；酸浸是高純石英砂提純工藝中的重要工序之一，無(wú)論是制備電光源用石英玻璃，還是用于制備光伏以及半導(dǎo)體器件用的石英原料，都必須采用的工序。酸浸主要是為了去除溶于酸的金屬氧化物和部分硅酸鹽礦物。在經(jīng)歷焙燒水淬、揀選、強(qiáng)磁選后，大多數(shù)氧化物及雜質(zhì)礦物已被去除，但還有部分氧化物及雜質(zhì)礦物處在晶界、微裂隙及晶體內(nèi)，去除有些困難，因此采用長(zhǎng)時(shí)間的酸浸，以去除此類雜質(zhì)。

 13、去離子水洗：將酸浸后的原料用去離子水洗去原料包含的酸液等，直至呈中性；

 14、干燥及包裝：用特種干燥設(shè)備將原料進(jìn)行干燥，并在凈化車間內(nèi)進(jìn)行真空包裝，得到產(chǎn)品。