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高纯石英砂提纯方法,工艺长达14个步骤
发布:adminlygtjsy 浏览:77次

高纯石英砂一般是指SiO2含量高于99.9%的石英微粉,主要应用在IC的集成电路和石英玻璃等行业,其高档产品更被广泛应用在大规模及超大规模集成电路、光纤、激光、航天、军事中。高纯石英砂是中性无机填料,不含结晶水,不参与被填充物的化学反应,是一种非常稳定的矿物填料,广泛应用于塑料、橡胶、陶瓷和涂料中,既可增加产品的各种新功能,也可节约大量原料。

 

高纯石英砂提纯方法,工艺长达14个步骤

 

石英砂提纯:

 

石英砂提纯是除去石英砂中少量或微量杂质,获得精制石英砂或高纯石英砂(如电子级产品)的高难度分离技术。近年来,国内生产生产高纯石英砂主要工艺流程为:原矿硅石经洗矿机洗去泥沙,破碎机粗破后,将合格石英料投入焙烧炉中,在850-980℃温度下焙烧6个小时,焙烧后将石英料拖入清水中进行水淬,再经人工拣选出去除杂质后送入破碎机进行破碎并过筛,再将通过筛网的石英砂送入磁选机,磁选后石英砂投入到配有HClHF混合酸的酸缸中浸泡一周,再经浮选、脱水、烘焙、冷却、包装,制得高纯石英砂。

 

石英砂提纯主要流程及技术要求:

 

1、粗选:将各类石英原矿中的明显的杂质和异物去除;

 

2、破碎:采用专业破碎机将石英原矿破碎至粒径为1-20mm的颗粒;

 

3、水淬:将被烧后的石英颗粒置于冷水中快速冷却,以达到去除矿物内部的汽泡、水纹以及一些包裹的杂质的目的,使矿物裂开。石英煅烧水淬处理也称热力破碎,是指石英在高温煅烧时会发生晶形转变(α石英→β石英→β鳞石英),从而使体积增大,晶体中原有的缺陷程度变得更严重,当水淬时晶体体积突然变小,晶体缺陷处的内应力迅速增大促使晶体在缺陷处破裂的一种方法。晶体在缺陷处破裂,使原石英中的包裹体和裂隙中的杂质暴露在颗粒表面,酸处理时就能易于除去。

 

4、粉碎:采用湿磨或干磨将原料制成粒径在5-50μm的超细石英砂;

 

5、磁选:选用磁场强度为50-15000高斯的高梯磁磁选选矿设备,除去矿中的磁性矿物,如:褐铁矿、赤铁矿、云母、石榴子石、黄铁矿、钛铁矿等。

 

高纯石英砂提纯方法,工艺长达14个步骤

 

工艺中一般至少安排两段磁选,第一段磁选主要目的是除去矿中的强磁性物,避免对后续工作的不利影响。第二段磁选主要是去除矿中的弱磁性、极弱磁性矿物。第一段磁选一般采用永磁强磁筒式磁选机,磁场一般6000-8000高斯左右。第二段磁选一般采用永磁高梯度磁选机或者电磁感应式磁选机,前者因能耗小、重量轻、磁场梯度更高、投资相对省,相对后者更为市场所接受。

 

有人认为就是降铁的作用,其实不然,实践证明,磁选在一定程度上可以降低铝、钾、钠等杂质的含量,并且磁选能去除的杂质有些是酸洗、浮选都无法去除的。磁选在高纯石英的制备工艺中是不可缺少的重要工艺环节。

 

6、分级:利用分级设备按标准将原料分成多种粒度范围产品,在后续处理中,根据粒度范围均进行分别处理;分级设备可分为筛分机和气流分级设备。可根据产量和对粒度范围的要求来进行选择。

 

7、焙烧:采用专业焙烧炉,将石英原矿颗粒在300-1500℃的条件下焙烧2-5小时;氯化焙烧是去除石英晶格杂质的主要方法,不同的氯化剂与晶格杂质作用方式和效果存在较大差异。(具体效果可联系小编,小编可提供较为详细的资料。)

 

8、水碎:将被烧后的石英颗粒迅速置于室温热水中冷却,溶去焙烧生成的易溶性物质,并通过对水加热0.5-2小时,以增加该部分可溶性物质在水中的溶解度。

 

9、浮选:向水碎后的石英砂细粉加入浮选剂,将比重小于1的杂质除去。主要是除去非磁性杂质,如:长石、纯净的白云母等。

 

10、去离子水洗:用去离子水洗除残余的浮选剂和石英砂表面的杂质;

 

11、干燥:先将去离子水洗后的石英砂进行风干(晾干)等除去大批量的水,然后再在特种干燥设备中进行干燥,并加热至100-200;

 

12、酸浸:将干燥后的石英砂加入浸渍槽,在干燥高温的条件下迅速加入酸浸所用的酸(硫酸、盐酸、硝酸或氢氟酸),酸的浓度为5%-20%,在30-100℃的条件下恒温搅拌2-24小时,除去石英砂细粉中的微量金属和非金属杂质;酸浸是高纯石英砂提纯工艺中的重要工序之一,无论是制备电光源用石英玻璃,还是用于制备光伏以及半导体器件用的石英原料,都必须采用的工序。酸浸主要是为了去除溶于酸的金属氧化物和部分硅酸盐矿物以及矿中易溶铝、铁等微量杂质。在经历焙烧水淬、拣选、强磁选后,大多数氧化物及杂质矿物已被去除,但还有部分氧化物及杂质矿物处在晶界、微裂隙及晶体内,去除有些困难,因此采用长时间的酸浸,以去除此类杂质。

 

高纯石英砂提纯方法,工艺长达14个步骤

 

当然工艺为了达到目的可能根据原矿的情况做适当的调整,比如两段酸洗、前期酸浸,总之,为了制得高纯石英,能用的手段尽可能用,能想的办法尽可能想。有些工艺中会加入超声波等工艺对酸洗效果的保障。

 

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

 

14、干燥及包装:用特种干燥设备将原料进行干燥,并在净化车间内进行真空包装,得到产品。