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    3分鐘學會石英砂去除雜質的方法

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    點擊次數:1163 更新時間:2020年01月13日14:12:05 打印此頁 關閉

      石英中的元素雜質主要為氧化鐵及氧化鋁等金屬氧化物,其中,部分Fe2O3以氧化膜的形式附著在石英顆粒表面,Al2O3則以黏土礦物(如高嶺土、伊利石、云母等)的形式混入。另外,對用于生產高純石英玻璃的天然石英而言,流體包裹體也是影響產品質量的重要雜質。因此,石英砂的選礦提純主要是鐵雜質、鋁雜質和流體包裹體的有效脫除,其方法包括擦洗、磁選、浮選、酸浸、熱處理、微生物浸出等。

      1、石英擦洗

      擦洗是借助機械力和砂粒間的磨剝力來除去石英砂表面的薄膜鐵、粘結及泥性雜質礦物和進一步擦碎未成單體的礦物集合體,擦洗可以擦碎未成單體的礦物集合體,再經過分級作業達到對原料的初步提純效果。目前,主要有機械擦洗和超聲波擦洗。

      影響機械擦洗法效果的主要因素是來自擦洗機的結構特點和配置形式,其次為工藝因素(主要包括擦洗時間和擦洗固體濃度)。

      超聲波擦洗是用超聲波對液體中的石英顆粒進行猛烈沖擊,從而使顆料表面的微量雜質或水化膜迅速地從石英顆粒表面剝落,在分散劑的作用下成為微細的懸浮物,脫離石英砂,經洗滌分離后,使石英砂純度大大地提高。

      2、石英磁選

      磁選工藝可最大限度地清除包括連生體顆粒在內的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質礦物。一般而言,對含雜以褐鐵礦、赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質礦物為主的石英砂,利用濕式強磁機在8×105A/m以上可以選出;對含雜以磁鐵礦為主的強磁性礦物,則采用弱磁機或中磁機進行選別效果比較好。

      磁選次數和磁場強度對磁選除鐵效果有重要影響,隨磁選次數的增加,含鐵量逐漸減少;而一定的磁場強度下可除去大部分的鐵質,但此后磁場強度即使提高很多,除鐵率也無多大變化。另外,石英砂粒度越細,除鐵效果越好,其原因是細粒石英砂中含鐵雜質礦物量高的緣故。

      3、石英浮選

      浮選除去石英中的伴生礦物長石與云母最典型的工藝流程是以氫氟酸為活化劑,在強酸條件下(pH=2-3)采用胺類陽離子捕收劑進行浮選。但隨著環保意識的增強,現在多采用無氟浮選法。

      4、石英酸浸

      酸浸是利用石英不溶于酸(HF除外),其他雜質礦物能被酸液溶解的特點,從而實現對石英的進一步提純。

      酸浸常用酸類有硫酸、鹽酸、硝酸、醋酸和氫氟酸。還原劑有亞硫酸及其鹽類等。上述酸類對石英中的非金屬雜質礦物均有較好的去除效果。各種稀酸對Fe和Al的去除效果明顯,而對Ti和Cr的去除則主要利用較濃的硫酸、王水和氫氟酸處理。

      影響酸處理效果的主要因素是酸濃度、溫度、時間、以及洗滌過程等。通常使用上述酸類組成的混合酸進行雜質礦物的酸浸脫除,考慮到HF酸對石英的溶解作用,故HF酸濃度一般不超過10%。酸浸各種因素的控制應根據石英最終品位要求,盡量降低酸的濃度、溫度和用量,減少酸浸時間,以實現在較低的選礦成本下進行石英提純。

      根據酸浸溫度不同,酸浸試驗可分為熱酸處理和冷酸處理。冷酸處理采用浸泡間歇攪拌浸出法,時間一般為24h。熱酸處理一般時間較短,采用攪拌浸出。

      5、石英熱處理

      石英中的流體雜質通常采用熱處理方法去除,如高溫氯化脫氣法、熱或冷爆裂法、微波-酸浸法等,

      6、石英微生物浸出

      用微生物浸出石英砂顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵,是最近發展起來的一種除鐵技術。國外研究表明,用黑曲霉、青霉、假單胞菌、多黏菌素桿菌等微生物對石英表面薄膜鐵浸除時,均取得了較好的效果,其中以黑曲霉菌浸除鐵的效果最佳。目前,微生物除鐵處于實驗室研究階段,規?;a尚需進一步試驗研究。

      石英砂提純方法及工藝流程由原砂中雜質礦物的賦存狀態、選礦成本及精砂制品工業用途所確定。同時,在生產過程中要嚴防二次污染,如提純水應采用去離子水,各種專業設備及工具盡可能不污染最終產品。

      高純石英砂作為大規模及超大規模集成電路、光纖、激光、航天、軍事中的基礎材料,其需求量越來越大,已經成為國民經濟的戰略性產品。結合化學、物理、微生物學、電磁(波)等專業知識,高純石英砂的提純技術將是今后重要的發展重點和方向。

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