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      簡述關于石英砂常見的5種處理方法!

      2022-03-03

        高純石英砂是高新技術產業發展的物質基礎,其應用領域涉及到光纖、軍事、航天工業等。這些領域對石英砂原料的純度要求極為嚴苛,要求石英砂中雜質含量非常低,特別是對Fe、Al等雜質含量要求極高。因此,石英砂純化技術關乎我國高新技術領域的長遠發展。

        石英砂中礦物雜質通常以非石英礦物的形式存在,如長石、云母、石榴石、鋯石、鈦鐵礦和許多其它礦物。這些雜質的存在方式主要有以下幾種:

        作為松散的伴生礦物,未與石英晶體發生化學結合。

        作為礦物碎片,在其表面化學和物理上與石英晶體結合,這類雜質主要為含鐵礦物和含鋁礦物。

        被石英顆粒包裹或被相互結合的石英晶體包圍的礦物。作為間隙離子取代硅,這些雜質主要有:Al3+、Fe2+、Fe3+、B3+、Ti4+、Ge4+、P5+等,這些離子取代Si4+,形成共價鍵。當這種情況發生時,通常會伴隨著Li1+、K1+、Na1+和H1+等元素的摻雜以保持SiO2晶格的電中性。Al元素是石英礦中主要雜質元素之一,且Al3+和Si4+半徑相近,易替代Si4+,其含量通常高達數千ppm,因此Al含量是石英礦質量的重要指標。

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        處理方法

        目前,石英砂提純工藝主要包括機械粉碎、磁選、浮選、酸浸、煅燒、水淬、高溫氯化焙燒等能夠有效去除石英晶格內的金屬離子雜質。

        1、機械粉碎

        機械粉碎是利用機械作用力使礦物粒度減小的方法。這個過程主要是使石英礦物中的非結構性雜質與石英分離,使雜質暴露在石英顆粒的外表面,進而提高后續工序的提純處理效率。

        2、磁選

        磁選原理是根據石英礦物的磁性不同,從石英礦中分離磁性礦物雜質的一種選別雜質的手段。磁選的目的是為了去除帶有磁性的石英原礦包裹體中的一些磁性礦物。

        3、浮選

        浮選是根據礦體表面天然或改性后潤濕性的差異,將疏水性物質與親水性物質選擇性的分離。浮選主要用以去除與石英共生的云母、長石類礦物,也能浮選含磷、含鐵礦物。

        4、酸浸

        酸浸是根據石英、云母及長石在酸性溶液中溶解能力的不同進行石英純化的手段。酸浸能夠有效除去石英中鐵礦石及石英微粒表面的氧化物薄膜,對于云母、長石等礦物雜質一般使用氫氟酸進行溶蝕。酸浸常用酸介質有鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸和氫氟酸。

        5、熱處理

        在高純石英提純工藝中,熱處理是指對石英進行高溫煅燒(800~900℃)。熱處理在石英提純工藝中有兩方面作用,先石英礦物質地堅硬,莫氏硬度達到7,屬于難磨礦物。但石英礦物在內部的晶體結構上存在各向異性,而且礦物中存在的白云母和硅酸鹽礦物等雜質膨脹系數與石英存在差異。因此石英礦物經過了高溫煅燒與水淬后,受熱迅速膨脹,急冷緊急收縮時會引起應力集中,導致礦物產生裂紋,從而實現石英破碎。

        高溫煅燒的同時加入氯化劑,即采用氯化焙燒法進行石英提純,已被證實是目前去除石英晶格內雜質有效的方法。利用金屬氧化物在高溫環境下與氯化劑發生氯化反應,從而生成氣態金屬氯化物并揮發,進而達到去除金屬氧化物雜質的目的。


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