石英砂酸處理提純的工藝及流程
公司名稱：鞏義市大千凈化材料有限公司 作者：Admin 發(fā)布時間：2021/10/14 19:59:06
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高純石英砂所具有的獨特的物理、化學(xué)特性，使得其在航空、航天、電子、機械以及當(dāng)今飛速發(fā)展的IT產(chǎn)業(yè)中占有舉足輕重的地位。其內(nèi)在分子鏈結(jié)構(gòu)、晶體形狀和晶格變化規(guī)律，使其具有的耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、諧振效應(yīng)以及其獨特的光學(xué)特性，同時被廣泛應(yīng)用于高純石英玻璃制品、半導(dǎo)體技術(shù)、以及國防科技尖端技術(shù)等各領(lǐng)域。
高純石英砂的生產(chǎn)工藝大同小異，一般都經(jīng)過選礦、破碎、磁選、酸處理(酸浸和酸洗)、浮選、壓濾、烘干、分級包裝等過程，不同企業(yè)先后順序或有不同，有的企業(yè)還加入焙燒、水淬、濕磨、氯化、高純水洗、真空脫羥等工序。而其中酸浸提純工序，是很重要的一環(huán)。
一、石英砂中的關(guān)鍵雜質(zhì)：
01、石英砂中的雜質(zhì)元素
衡量高純石英砂純度高低的最直接指標(biāo)是原料中堿金屬、關(guān)鍵的過渡元素，鋁及硼的含量。根據(jù)不同用途的石英玻璃產(chǎn)品對其要求也不同，所以在研究石英提純技術(shù)之前，必須對需要控制的主要雜質(zhì)元素有所了解。
①堿金屬元素，包括：鉀(K)、鈉(Na)、鋰(Li)
堿金屬氧化物在石英玻璃結(jié)構(gòu)中具有極強的“斷網(wǎng)”作用。石英玻璃在高溫狀態(tài)下，通常出現(xiàn)的柝晶、變形等現(xiàn)象，都是與微量的堿金屬助溶作用有關(guān)。
②過渡金屬元素，包括：銅(Cu)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鎳(Ni、)鋅(Zn)
過渡金屬元素都有多種氧化態(tài)，常呈一定顏色，對高純石英玻璃質(zhì)量的影響特別嚴重。若微量過渡元素溶解或溶入硅溶體，能較壞的誘生導(dǎo)電性，對儀器的可靠性和預(yù)見性起到負面作用，還能使石英玻璃產(chǎn)生色斑或引起高溫變色，影響光的透過率。
02、石英礦中的鐵雜質(zhì)
①存在于細粒粘土礦物中
粘土是由長石、石灰石、頁巖等風(fēng)化而成。粘土的成分含有云母、石英、褐鐵礦、綠泥石、方解石和角閃石混合物的硅酸鹽，其粒度很細，主要是由10um以下的顆粒組成。
②存在于重礦物中磁性礦物中
重礦物指比重大于2.9的礦物，這些礦物中大部分都具有磁性或弱磁性，鐵是這些礦物中的基本組成元素。
二、用于酸處理的常用酸種類：
01、鹽酸(氯化氫)
氯化氫是無色而有刺激性氣味的氣體，氯化氫的水溶液呈酸性，叫做氯化酸，習(xí)慣上叫鹽酸。干燥的氯化氫與鋅、鎂、鐵等較活潑的金屬以及大多數(shù)金屬氧化物都不能反應(yīng)。但濕的氯化氫氣體的化學(xué)性質(zhì)卻相當(dāng)活潑，能與上述金屬及氧化物發(fā)生反應(yīng)。
02、草酸
又名乙二酸, 修酸，是最簡單的二元酸。無色單斜片狀或棱柱體結(jié)晶或白色粉末。可作為一種絡(luò)合劑、掩蔽劑、沉淀劑或還原劑?？捎糜诔恋礅}、鎂、釷和稀土元素。常見的草酸鹽有草酸鈉、草酸鉀、草酸鈣、草酸亞鐵、草酸銻和草酸氫銨等。
三、酸處理提純的機理與工藝：
去除石英砂中雜質(zhì)的初步工藝可采用水洗、重選、磁選及浮選等方法。但對于生產(chǎn)高純石英砂來說，去除薄膜鐵是個很重要的問題。去除薄膜鐵的方法，主要有搓洗、超聲波清洗及酸洗等方法，而最常用和最有效的方法是酸洗。
酸處理目的是消除一些難溶于水而溶于酸的雜質(zhì)礦物，如金屬氧化物或細小的硅酸鹽礦物。通常使用鹽酸、硝酸、硫酸和氫氟酸組成的混合酸，其體積比，應(yīng)根據(jù)原料表面污染情況，并通過實驗而定，酸處理還對消除粉體表面的包裹體有一定作用，且升高溫度時的效果更好。
四、酸浸法提純工藝及參數(shù)：
01、鹽酸法：
將經(jīng)洗凈過的石英砂加入濃度為18%的鹽酸溶液中，鹽酸用量為石英砂重量的5%。然后加溫至80~90℃處理2~3小時，最后經(jīng)過濾和干燥。
02、氣態(tài)氯化氫法：
將洗凈后的石英砂置于反應(yīng)釜中，加熱至80℃，再送入氯化氫氣體，處理15分鐘，然后用清水洗凈，氯化氫與氧化鐵的作用產(chǎn)物FeCl3可溶于水而被除掉。
五、影響雜質(zhì)浸出速度的主要因素
01、酸濃度：
雜質(zhì)浸出速度隨酸的濃度增大而增大，但濃度過大，不僅會增大不希望溶解的組分，而且也會增加成本。
02、石英砂的量：
雜質(zhì)浸出速度通常是隨石英砂的量減小而增大，因為這樣能保證溶液中雜質(zhì)浸出濃度始終較低，有利于加快浸出速度。所以用大量的酸去處理少量的石英砂，可提高雜質(zhì)浸出速度，當(dāng)然也要考慮到成本和效益因素。
小結(jié)：
我國不同的行業(yè)對石英砂中SiO2純度和雜質(zhì)元素含量的要求不一樣，生產(chǎn)高純石英砂的原料礦石不同，選擇的酸處理工藝不同，對最終產(chǎn)品品質(zhì)的影響也不盡相同。在選擇高品位原料礦石的基礎(chǔ)上，選擇合適的酸處理工藝，可有效減輕其他工序如浮選、磁選等的壓力，并能有效提高最終產(chǎn)品的品質(zhì)。
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