高纯石英砂是高新技能产业开展的物质基础，其运用领域涉及到光纤、军事、航天工业等。这些领域对石英砂质料的纯度要求极为苛刻，要求石英砂中杂质含量非常低，特别是对Fe、Al等杂质含量要求极高。因而，石英砂纯化技能关乎我国高新技能领域的久远开展。目前，高纯石英砂提纯技能被美国、德国等国家垄断，并约束提纯技能和产品对外出口，因而把握高纯石英提纯技能意义重大。

石英砂中矿藏杂质一般以非石英矿藏的形式存在，如长石、云母、石榴石、锆石、钛铁矿和许多其它矿藏。这些杂质的存在办法首要有以下几种：

（1）作为松懈的伴生矿藏，未与石英晶体发生化学结合；

（2）作为矿藏碎片，在其外表化学和物理上与石英晶体结合，这类杂质首要为含铁矿藏和含铝矿藏；

（3）被石英颗粒包裹或被彼此结合的石英晶体围住的矿藏；

（4）作为空隙离子替代硅，这些杂质首要有：Al3＋、Fe2＋、Fe3＋、B3＋、Ti4＋、Ge4＋、P5＋等，这些离子替代Si4＋，构成共价键。当这种状况发生时，一般会伴随着Li＋、K＋、Na＋和H＋等元素的掺杂以坚持SiO2晶格的电中性。Al元素是石英矿中首要杂质元素之一，且Al3＋和Si4＋半径相近，易替代Si4＋，其含量一般高达数千ppm，因而Al含量是石英矿质量的重要目标。

目前，高纯石英砂提纯工艺首要包括机械破坏、磁选、浮选、酸浸、煅烧、水淬、高温氯化焙烧等。

1、机械破坏

机械破坏是运用机械作用力使矿藏粒度减小的办法。在高纯石英提纯工艺中，这个进程首要是使石英矿藏中的非结构性杂质与石英别离，非结构性杂质是指矿藏包裹体（矿藏杂质）和气-液包裹体（流体包裹体），矿藏杂质赋存在石英晶界，石英原矿藏经过破坏后，粒度减小，比外表积增大，使得晶界间杂质露出在石英颗粒的外外表，然后进步后续工序的提纯处理效率。

在机械破坏进程中，因为石英矿藏质地相对较硬，频繁与设备触摸碰击摩擦，不可避免引进杂质，形成污染。对于该问题目前最有用的解决办法有：自磨和高压脉冲破坏技能。

自磨是以破坏物料本身作为研磨介质，这样能很大程度削减研磨介质对于所需矿藏的污染。高压脉冲破坏技能是一项世界先进的破碎技能，经过宣布90～200kV的高压，然后在瞬间经过高压放电到水中的固体样品上。高压脉冲放电在矿藏内构成微等离子体通道，宣布冲击波，石英矿块沿晶界进行开裂，选择性从矿藏晶粒间别离，是已知唯一一种可直接作用于晶界间的别离办法。

运用湿法球磨工艺对石英矿藏进行了超细破坏，对球磨涣散后的石英颗粒进行粒径测验，其平均粒径可达0.5～3μm，经过SEM对石英细粉进行扫描，观察到球磨后颗粒外表周围钝化，球形度明显增加；又运用水洗、酸浸进行提纯，得到的石英白度明显进步，对研讨石英开发运用有必定参考价值。

2、磁选

磁选原理是依据石英矿藏的磁性不同，从石英矿中别离磁性矿藏杂质的一种选别杂质的手法。在高纯石英的提纯工艺中，磁选的用处和意图是为了去除带有磁性的石英原矿包裹体中的一些磁性矿藏，如磁性钛铁矿、黄铁矿、褐铁矿和石榴石等，一些带有磁性的矿藏包裹体的粒子也可以经过磁选去除。含铁的杂质尤其是归于磁性的物质易被有用的磁化，而石英矿藏尤其是非金属磁性的物质不能被有用的磁化，运用这一差异磁选办法可将大量的磁性石英杂质从高纯石英金属矿藏中别离和去除。

磁选作业对于石英原矿中的铁、钛等磁性杂质的去除和别离作用较好。磁选机的磁场强度可以调节，又称为梯度磁选，用弱磁除去磁铁矿，用强磁去除钛铁矿、褐铁矿、赤铁矿、石榴石等磁性矿藏。针对石英原矿中存在的重矿藏杂质（比重大于2.86的陆源碎屑矿藏，如锆石、绿帘石、石榴石等），一般选用重选、强磁选等办法。一般石英矿藏经过磁选后，会再进行擦洗作业，这样会使石英砂的纯度和白度进步。

3、浮选

浮选是依据矿体外表天然或改性后润湿性的差异，将疏水性物质与亲水性物质选择性的别离。在高纯石英的提纯工艺中，浮选首要用以去除与石英共生的云母、长石类矿藏，也能浮选含磷、含铁矿藏。浮选药剂的品种很多，按照在石英砂浮选的介质和作业环境中的性质和作用可以将其分为捕收剂、调整剂、起泡剂。

依据所选用的药剂不同，石英砂浮选又可以分为有氟石英砂浮选和无氟石英砂浮选。有氟石英砂浮选是运用含氟药剂，例如用氢氟酸（HF）作为长石活化剂，运用硫酸作为调整剂，使得在pH＝2～3的强酸性条件下，用十二胺等阳离子作捕收剂，预先吸附活化之后的长石然后别离。同样无氟石英浮选就是在不运用含氟药剂的状况下，采纳硫酸或盐酸作为石英中杂质矿藏的活化剂，然后用相对应的捕收剂使石英和杂质矿藏浮选别离。别的有研讨标明，混合捕收剂相比于单一捕收剂浮选作用要好，且相对节约本钱。

脉石英砂矿浆进行反浮选制备高纯石英砂，选用混合捕收剂进行精粗结合的石英砂提纯，得到了4N级的石英产品。起泡剂2＃油用量均为75g/t，粗选时石英砂经过硫酸酸化处理，捕收剂选用丙撑二胺；精选时选用辛基羟肟酸和石油磺酸钠的混合捕收剂按1:4配比。在实验成果中，杂质去除占比超五成，杂质总量为99.01μg/g，元素Al和Fe去除率别离到达了37.50%和84.15%。

4、酸浸

酸浸是依据石英、云母及长石在酸性溶液中溶解能力的不同进行石英纯化的手法。酸浸可以有用除去石英中铁矿石及石英微粒外表的氧化物薄膜，对于云母、长石等矿藏杂质一般运用氢氟酸进行溶蚀。酸浸常用酸介质有盐酸、硫酸、硝酸、醋酸和氢氟酸，其间稀酸去除Al和Fe的作用较好，酸性更强的浓硫酸、王水和氢氟酸用于Cr和Ti的去除。

研讨标明，稀酸与氢氟酸一起存在可以有用除去Fe、Al、Mg等金属杂质，可是要控制好氢氟酸的用量，这是因为氢氟酸可以腐蚀石英颗粒。选用不同品种的酸，对提纯加工质量也有影响，其间HCl与HF混合酸的加工作用最好。

选用HCl和HF混合浸出剂对磁选后的石英砂进行提纯。经过化学浸出，杂质元素总量为40.71μg/g，SiO2纯度高达99.993wt%。

酸浸的本质是酸液与杂质矿藏的彼此作用，因而在酸浸进程中，温度对于反响速率以及终究的提纯作用影响很大。Yang等以盐酸和草酸作为混合浸出剂，研讨了酸浸温度、时刻以及浓度对石英提纯作用的影响，终究确认了酸浸温度60℃，酸浸时刻8h，草酸浓度10g/L，HCl浓度5%，液固比1:5，拌和速度500rpm为酸浸的最佳条件，成果显示铁的去除占比到达五成。

高温高压浸出是一种在高温高压环境下去除杂质的浸出工艺，是金属矿石加工中较为成熟的湿法冶金技能，该技能可以有用地下降高温高压对酸的耗费，近年来高温高压浸出技能也开端运用于石英矿石的处理。在该工艺中所运用的高温浸出压力是由不锈钢夹套和聚四氟乙烯内胆组成的反响釜供给的封闭环境供给的，压力酸浸可以更有用地去除共生体和包裹体，因而浸出进程对难选矿石的提纯作用比磁选和浮选作用好。

高温高压酸浸相比常压混合酸浸具有更好的作用，其间常压混合酸浸选用浓度0.5mol/L的HF、3.0mol/L的HCl为主浸出剂，选用氧化浸出工艺，氧化剂HNO3为辅助浸出剂，浓度为0.5mol/L，酸浸温度80℃，酸浸时刻8h，拌和强度300r/min，液固比为3:1；热压混合酸浸选用HF浓度1.2mol/L、HCl浓度3.0mol/L、HNO3浓度1.0mol/L，液固比5:1，反响时刻6h，反响温度220℃，成果证明高温高压酸浸处理后的石英中Al、Fe、K、Na、Ca、Mg等杂质含量下降更明显。

5、热处理

在高纯石英提纯工艺中，热处理是指对石英进行高温煅烧（800～900℃）。热处理在石英提纯工艺中有两方面作用，首先石英矿藏质地坚硬，莫氏硬度到达7，归于难磨矿藏。但石英矿藏在内部的晶体结构上存在各向异性，并且矿藏中存在的白云母和硅酸盐矿藏等杂质膨胀系数与石英存在差异。因而石英矿藏经过了高温煅烧与水淬后，受热敏捷膨胀，急冷紧迫收缩时会引起应力会集，导致矿藏发生裂纹，然后实现石英破碎。别的，高温煅烧可以有用地破坏白云母和硅酸盐类石英矿藏的结构，进一步促进石英碎裂和内部杂质的露出，这有利于后续酸浸等工艺的进行。

研讨了煅烧温度对酸浸提纯作用的影响，酸浸试剂别离选用草酸和硫酸，在800～900℃的范围，酸浸后铁杂质的去除率在80%左右，但铝杂质去除作用欠安。

高温煅烧的一起加入氯化剂，即选用氯化焙烧法进行石英提纯，已被证实是目前去除石英晶格内杂质最有用的办法。它是运用金属氧化物在高温环境下与氯化剂发生氯化反响，然后生成气态金属氯化物并挥发，然后到达去除金属氧化物杂质的意图。氯化剂的品种可分为固态氯化剂和气态氯化剂，固态氯化剂一般为NaCl、CaCl2、NH4Cl，气态氯化剂一般为Cl2、HCl。

选用氯化氢（HCl）气体作为氯化剂进行氯化焙烧，运用氮气作为维护气体，石英砂氯化提纯的焙烧温度1000℃，焙烧时刻2h，试验成果标明，超温氯化焙烧工艺可以很好地下降Fe、Na、K杂质的含量，但对杂质元素Al去除作用欠安。

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