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高純石英是高檔石英制品的原料，是硅產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品的物質(zhì)基礎，廣泛運用于光伏、電子信息、光通訊和電光源等行業(yè)，在新材料新能源戰略性新興產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和作用。
高純石英砂是SiO2含量高于99.9%的石英砂，為白色粉末，無(wú)異色，雜質(zhì)含量很低。它具有高的耐溫性，極好的化學(xué)特性，優(yōu)良的電絕緣性和透光性等，是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可替代的礦物原料。
石英原料選擇
世界上只有少數幾種原礦可以生產(chǎn)高純度的石英砂用于高科技工業(yè)。我國硅石資源種類(lèi)繁多，儲存量大。石英巖、石英砂巖和脈石英是我國生產(chǎn)高純石英砂的主要原材料。
（1）石英巖
石英巖是一種以石英為主的變質(zhì)巖。它是由石英砂巖和硅質(zhì)巖石變質(zhì)作用形成的，其中二氧化硅含量在85%以上。青海、遼寧和陜西是石英巖的主要分布區域。
（2）石英砂巖
石英砂巖是由石英顆粒膠結而成的沉積巖，其二氧化硅含量高達95%。福建、廣東、廣西南部、海南西北部和山東北部沿海地區是石英砂巖礦床的主要分布區域。
（3）脈石英
脈石英是由地下巖漿分泌的硅熱液填充在巖石裂隙中而形成的，它的二氧化硅含量高達99%。四川、黑龍江、湖北等地的變質(zhì)巖區是脈石英礦床的主要分布區域。
預處理與加工
高純石英砂加工通常涉及煅燒－水淬－分級，磁選－浮選－酸浸－清洗，以及氯化焙燒等復雜工藝過(guò)程。
物理方法
物理方法主要是通過(guò)水洗—分級脫泥、擦洗、磁選和浮選等方法除去石英砂中的雜質(zhì)，也可以聯(lián)合幾種工藝進(jìn)一步除雜。
1.水洗—分級脫泥
在石英砂選礦流程中，通常把粒度小于0.1mm的細粒級稱(chēng)為礦泥。針對還有大量黏土及礦泥的石英砂，隨著(zhù)粒度的變細，二氧化硅的品位逐漸降低，而鐵、鋁等雜質(zhì)反而上升。采用水洗—分級脫泥方法可有效提高其品位。
2.擦洗
對于石英砂表面的薄膜鐵和粘連性的雜質(zhì)，水洗—分級脫泥的效果較差，這就需要借助機械力和砂粒之間的磨剝力來(lái)去除適應砂表面的薄膜鐵及粘連性雜質(zhì)，在經(jīng)過(guò)分級脫泥就可以實(shí)現較好地除雜效果。
3.重選
重選是根據礦物重力的不同對礦物進(jìn)行篩選。礦物顆粒由于密度的不同在介質(zhì)中受流體力和機械力的影響不同，產(chǎn)生松散的分層，從而礦石顆粒被分離。
4.磁選
磁選是將石英砂中的磁性雜質(zhì)礦物和顆粒分離出來(lái)。石英砂中的石英是反磁性物質(zhì)，在磁場(chǎng)中不能被磁化，而其中含Fe、Ti的雜質(zhì)大多是順磁性物質(zhì)，可以被磁化，從而通過(guò)磁選可以除去含Fe、Ti的雜質(zhì)，獲得很高的石英砂含量。
5.浮選
浮選是通過(guò)礦物顆粒表面上的不同物理和化學(xué)性質(zhì)對礦物顆粒進(jìn)行分離的過(guò)程，主要功能是從石英砂中除去相關(guān)的礦物云母和長(cháng)石。
物理選礦方法只能去除礦物結構類(lèi)的雜質(zhì)，很少能除去石英砂表面的雜質(zhì)。石英砂越純利用價(jià)值越高，所以有必要進(jìn)一步提純浮選后的石英砂。
化學(xué)方法
提純石英砂的化學(xué)方法主要為酸浸法或堿浸法，因其浸出效率高也是最常用的。相對于物理方法，化學(xué)法的成本要高，但是提純效果要好，特別是對石英砂純度要求較高的情況下，化學(xué)提純更有效。
酸浸中常用的酸有硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸等。稀酸對鐵、鋁、鎂等雜質(zhì)去除效果好，而濃的硫酸、氫氟酸對鈦、鉻雜質(zhì)去除效果好，因此在實(shí)際選礦中，混合使用酸對石英砂的提純效果最佳。
與一般的礦物加工工程相比，高純石英砂加工工藝有如下特點(diǎn)：
（１）試劑純度高。酸浸和水洗是高純石英砂加工工藝的重要環(huán)節。由于高純石英對純度要求極高，雜質(zhì)元素含量很低，所用酸和水等試劑純度必須達到相應要求，否則難以生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。
（2）試劑腐蝕強。熱酸浸在高純石英的提純加工中具有關(guān)鍵作用。石英的一個(gè)重要化學(xué)性能是耐酸蝕性能優(yōu)良，而礦石中的其他金屬雜質(zhì)成分一般耐酸蝕性差。在一定溫度條件下，這種作用更加明顯。高純石英加工所采用的酸浸工藝正是利用這個(gè)原理，實(shí)現化學(xué)提純。
（3）材料標準嚴。實(shí)踐證明，在高純石英提純加工中，凡與原料相接觸的容器等材料對樣品質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響。嚴格控制高純石英砂各加工環(huán)節的材料標準是保證質(zhì)量的關(guān)鍵。
其他方法
1.超聲波除鐵法
超聲波是一種高頻率震動(dòng)，一般頻率≥20kHz，當其在溶液中會(huì )產(chǎn)生空化現象。在空化的過(guò)程中，液體內部的壓強突變，產(chǎn)生沖擊波，壓力能達到幾千甚至幾萬(wàn)個(gè)大氣壓。在這種作用力下，顆粒表面的鐵薄膜便會(huì )脫落下來(lái)，從而達到除鐵等雜質(zhì)的目的。
2.微生物浸出法
微生物浸出是一種利用微生物的生理機能及其代謝產(chǎn)物經(jīng)氧化、溶解及分解等作用使石英砂表面的雜質(zhì)成分與石英母體分離的新型提純方法。
雖然微生物浸出具有更環(huán)保，更節能的除雜優(yōu)勢，但是其浸出時(shí)間長(cháng)，浸出效率低等缺點(diǎn)制約了在工業(yè)上的應用。
深加工技術(shù)
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)度，尤其是國內外IC技術(shù)發(fā)展迅速，對石英砂質(zhì)量的要求也不僅體現在純度方面，在細度等其他方面的要求也越來(lái)越高。目前深加工的主要方向為超細粉碎、球形化及改性這三方面。（1）超細粉碎
高純石英微粉作為填充材料已顯示出廣闊的應用前景，其具有介電性能優(yōu)異、導熱系數高、熱膨脹系數低，耐高溫、耐腐蝕、粒度分布可控、懸浮性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在催化劑、高級磨料、精細化工等領(lǐng)域應用廣泛。
加工過(guò)程通常以高純石英砂為原料，經(jīng)熔融煅燒、超細磨、分級等工藝生產(chǎn)出合格的超細石英粉。
（2）球形化
將超細石英粉球形化一是可以使其表面流動(dòng)性好，與樹(shù)脂攪拌成膜更加均勻，由此生產(chǎn)的電子元件性能也越好;二是球形化形成的塑封料應力集中最小，強度較高，球形粉塑封料封裝的集成電路芯片成品率高;三是球形粉摩擦系數小，對模具產(chǎn)生的摩擦力小，可提高模具的使用壽命。
（3）表面改性
天然的石英微粉與高分子材料的親和能力差，作為填料時(shí)往往分散不均勻，甚至成團，對產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，因此需對石英微粉進(jìn)行表面改性處理，使之具有反應活性。
表面改性的方法主要分為包裹改性、沉積改性、微膠囊改性、表面化學(xué)改性機械化學(xué)改性及高能處理改性。
寫(xiě)在最后
目前我國高純石英技術(shù)已經(jīng)取得一定進(jìn)展，主要標志是初步具有4N高純石英中端產(chǎn)品的批量生產(chǎn)能力，并基本掌握了高純石英質(zhì)量檢測技術(shù)。但是，我國目前還沒(méi)有4N8及以上高端產(chǎn)品生產(chǎn)能力，表明與國際先進(jìn)水平的差距依然很大。
目前在半導體行業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)、光纖通信、光學(xué)玻璃工業(yè)中高純石英砂被廣泛應用，市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，高純石英砂性能優(yōu)良，有廣闊的市場(chǎng)應用前景。對于高純石英砂行業(yè)，不能安于現狀，仍要奮起直追，產(chǎn)學(xué)研要相結合，開(kāi)展高純石英原料選擇技術(shù)、加工工藝技術(shù)和加工裝備技術(shù)攻關(guān)，為我國高純石英高端產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐。