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石英砂提纯工艺现状与发展趋势

随着光电源、电子工业、光通讯、SiO2 薄膜材料、大规模和超大规模集成电路、激光、航天、军工等高科技产业迅猛发展,对高品级的石英原料的需求量越来越大。但由于这些特种石英原料对质量的要求很高 ,通常需求含量大于99.9 %,甚至99.99 %,而允许的杂质含量又非常低,只有高品级天然一、二级水晶能达到要求。天然水晶资源日趋枯竭 ,特别是高品级天然水晶资源更是稀缺,并且在世界各地分布极不平衡,95 %的水晶集中在巴西和马达加斯加 ,使得除此以外的国家都在努力寻找替代品。


目前解决水晶替代原料有三种途径:人造水晶、 溶胶-凝胶及四氧化硅气相沉淀法等人工合成、用天然硅石加工提纯后代替水晶。由于人造水晶和人工合成法产量低、能耗大、成本高 ,故大规模生产有较大的困难。用自然界大量存在的硅石(包括石英岩、石英砂岩、脉石英为主要矿物的岩石) ,经提纯后来制备高纯或超高纯石英原料,具有来源广泛、生产成本低、批量大等优点,是代替天然水晶的最为有效的途径。


选矿提纯工艺


根据硅石矿物原料的杂质和包裹体的赋存状态 ,在选矿提纯工艺主要分擦洗-磁选-浮选-酸浸等工艺流程 ,随着选矿工艺研究的不断深入,又引进了电选和生物选矿等。


石英砂的选矿提纯工艺流程的是根据原料矿中杂质矿物的赋存状态、选矿成本和制品的工业用途的要求确定的方法按一定的工序联合起来制定的。


目前最成熟和工业应用最广泛的是“无氟有酸酸性”法,中、碱性和其他方法还仅限于实验室研究,但由于其自身的优越性 ,具有良好的应用前景。因此其工业化应用研究将是今后发展的方向。


硅石矿物选矿提纯工艺研究虽然已取得很大的进展 ,但发展很缓慢 ,每年发表该方面的论文不足十篇。笔者认为制约硅石代替水晶的选矿提纯工艺的发展的主要因素是:其一, SiO2 和微量元素含量的化验分析的成本和需求精确度太高,不能被广泛的研究;其二,包裹体的去除技术还不理想,只有极少含包裹体数量少的硅石矿物有可能经选矿提纯后替代天然水晶生产高纯或超高纯石英粉。而绝大多数的含包裹体较多的硅石矿物还不能用于深加工生产高纯或超高纯石英粉。