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威大公司为您推荐石英砂的提纯办法
发布时间:2012-09-01 新闻来源:威大石英砂滤料生产厂家
威大公司为您推荐石英砂的提纯办法,石英砂通过提纯得到高纯二氧化硅,满足了我国高技术领域对高纯硅需求,对促进我国国民经济发展具有极其重要的意义。高纯二氧化硅作为重要的光电子材料一种,在半导体、光纤通讯、激光和航天等高科技领域被广泛的应用。

   威大公司为您推荐石英砂的提纯办法,石英砂通过提纯得到高纯二氧化硅,满足了我国高技术领域对高纯硅需求,对促进我国国民经济发展具有极其重要的意义。高纯二氧化硅作为重要的光电子材料一种,在半导体、光纤通讯、激光和航天等高科技领域被广泛的应用。伴随着这些领域的迅速发展,对高纯二氧化硅中杂质含量的要求更加严格,对高纯二氧化硅的需求量亦逐日递增。但是目前我国所用的高纯二氧化硅大部分还是依赖进口,为了改变这种局面,我们必须在石英砂提纯技术上得到进一步的提升,争取早日达到国际国标准,目前来说,我国提纯石英砂主要分为物理和化学两种方法。下面做一下简单的介绍:
    一,物理方法:主要是水洗和分级脱泥、擦洗、磁选、浮选和超声波法。
    A水洗和分级脱泥(这种方法主要针对含有大量粘土矿物的石英砂)
    随着石英砂颗粒变细,其中SiO2的品位随之降低,铁质和铝质等杂质矿物的品位反而升高,所以在入选前必须对石英砂原矿进行水洗、分级脱泥,并且效果也较为明显。
    B擦洗(借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物和进一步擦碎未成单体的矿物集合体,再经分级作业达到石英砂进一步提纯的效果)
    擦洗主要有棒磨擦洗和机械擦洗两种方法。对于机械擦洗,其相关机械设备的结构和配置包括工艺流程中的擦洗时间和擦洗浓度都会影响擦洗的效果。由于影响它的因素很多,其中机械擦洗的回收率很低,大约只有40%。相对于机械擦洗,棒磨擦洗的效果要好得多。在棒磨擦洗工艺中加入适当的药剂,增大杂质矿物和石英颗粒表面的电斥力,增强杂质矿物与石英颗粒相互间分离的效果,使擦洗的回收率提高到了80%,棒磨擦洗差不多是机械擦洗的两倍。
    C磁选(可以较大限度的去除石英砂颗粒内含有的杂质,以赤铁矿,褐铁矿和黑云母等为主的弱磁性杂质矿物和以磁铁矿为主的强磁性矿物)
    磁选法对于弱磁性杂质矿物常用在100000e以上的强磁机,对于强磁性杂质的矿物常采用弱磁机或中磁机进行磁选。一般地来说,磁选次数和磁场强度对除铁效果有重要影响,随磁选次数的增加,含铁量会逐渐减少;在一定的磁场强度下可除去大部分的铁质,但此后磁场强度即使提高了很多,除铁率也不会有多大变化。石英砂粒度越细,除铁效果越好,因为细粒石英砂中含铁杂质矿物量高。石英砂中含杂质较多时,尤其是含有较多的弱磁性或非磁性的杂质时,仅采用磁选是不能提纯成高纯石英砂的。
    D浮选(为了除去石英砂中长石、云母等非磁性伴生杂质矿物)
    目前来说,浮选主要有有氟浮选和无氟浮选两种方法。有氟浮选是在阳离子捕收剂和氢氟酸活化剂在酸性pH值范围内进行的,但是考虑到含氟废水对环境的严重影响,人们开始倾向无氟浮选。利用石英、长石结构构成的差异,合理凋配阴阳离子混合捕收剂的配比及用量,利用他们Zeta电位的不同,优先浮选出长石,实现二者的分离。
    E超声波法(依靠介质来传播的一种声波,它具有机械能,在传播过程中将会引起与介质的相互作用,产生各种效应)
    超声波法是利用超声波的粉碎头作用于液体,使液体内部发生变化,产生压力或者拉力,当拉力达到一定强度,产生空化作用,造成无数的小气泡,这些气泡随着超声振动被压缩而压力减小;当气泡达到临界尺度时(该尺度决定了超声波的频率),这些气泡就会破裂,产生巨大的压力,对液体中的固体颗粒进行猛烈的冲击,在这种剧烈的冲击下,颗粒表面的微量杂质或者水花膜,迅速地从颗粒表面剥落,在分散剂的作用下成为微细的悬浮物,脱离石英砂,经洗涤分离后,使石英砂的纯度大大地提高。
  第二,化学方法:主要是酸浸法和络合法,酸浸法是利用石英不溶于酸(HF除外),其他杂质矿物能被酸液溶解的特点,从而可以实现对石英的进一步提纯。络合法是利用石英粉在经过酸浸后,酸又能与溶液中的杂质离子形成配位化合物,使溶液中的杂质离子进一步去除。
    酸浸法又分为单酸浸法和混合酸浸法。酸浸法常用的酸类有硫酸、盐酸,硝酸和氢氟酸;混合法常用的酸类主要有草酸和醋酸;这些酸类对石英中金属杂质矿物均有较好的去除效果。
 A单酸浸法(将一定量的石英砂置于一定浓度的酸溶液中,加热到一定温度,加热适当的时间,将酸溶液回收,石英砂经洗涤、干燥)
    某地的含粉砂粘土质硅藻土,用硫酸作为酸浸剂,通过对温度,硫酸浓度及液固比的研究,得出当温度是90℃,硫酸浓度是40%,液固比为10:1时,硅藻土中铁的浸出率最佳,Fe20的含量由3%-4%降低到0.86%,A1203含量也由9.55%降低到7.08%,硅藻土中SiO的含量升高到80%以上。在对石英的酸浸提纯实验研究中,通过对氢氟酸的酸浸温度,浓度,时间的研究表明:当脉石英原料粉在温度为120℃、HF与水的比例为0.4—0.5的溶液中酸浸0.5-6h,其纯度可达到中高档石英玻璃的标准。
    B混合酸浸法(每一种酸对石英砂中杂质的去除效果不同,不同的酸混合在一起,产生协同效应,使石英砂中杂质的去除率更高,能获得纯度更高的石英砂)
    将水洗后的石英砂加入到混合酸液中,在常温下,间隙搅拌浸出,时间一般为24小时,若在加热的条件下,采用搅拌浸出,时间一般为2—6小时,洗涤干燥即可。在室温下,18%盐酸与硅微粉1.5:1的液固比,接着再用25%硫酸,硫酸与硅微粉的液固比为2:1进行第二次酸浸,所用的酸浸时间均为12小时,经两次酸浸纯化处理后的硅微粉中铁含量小于60ug/g。将洗选过的石英砂按20%-80%的固体质量分数配成浆料放人装有机械搅拌器的容器中,然后加入盐酸溶液(1%一10%)和氟硅酸溶液(1%一10%),将石英砂和溶液在75-100℃温度下搅拌2—3小时,然后除去料浆中的溶液,再用水清洗数次、直至清洗液PH值接近中性为止。用这种法处理,可使石英砂的铁含量由0.0059%降低至0.0002%-0.005%。混合酸比例为硫酸:盐酸:硝酸:氢氟酸二50%:25%:15%:10%,加热到80℃,浸出矿浆的浓度为50%-55%,其二氧化硅的含量和铁杂质的含量达到高纯石英砂的标准(SiO2≥99.98%,Fe2O3≤0.001%)。
    C络合法(将一种中等强度的有机酸,与石英砂表面的杂质发生反应,且还能与反应后的杂质离子形成稳定的配位化合物,降低了杂质离子在颗粒表面的浓度,同时也防止离子在洗涤过程中产生沉淀,使石英砂中杂质含量进一步降低)
当Si02纯度要求很高时,清洗酸液的水必须是蒸馏水或者去离子水,以免自来水中所含的铁等杂质对高纯二氧化硅造成污染。
    D其他方法
    二氧化硅的应用极其广泛,不同的应用对其纯度要求也不尽相同,因此,有时也采用一些其他的提纯方法作进一步的提纯:如电选法是利用石英与杂质矿物在电性上微小的差别,选出微量的金属杂质矿物;热爆裂法是将二氧化硅加热到一定温度后矿物中的包裹体发生爆裂,使包裹体中的杂质去除;热氯化法可除去石英气泡相中杂质矿物及金属包裹体等。
    综上所述,不管是物理方法还是化学方法,在石英砂提纯的整个工艺过程中,都有十分重要的作用。在实际应用过程中,一般是先用物理方法作预处理,如水洗和分级脱泥、擦洗、磁选,浮选和超声波法,除去大部分的杂质,再用化学方法即酸浸法和络合法,进一步除去石英砂中的微量杂质。但是化学方法中所使用的酸液对环境有着严重的污染,这就需要我们寻求一种新的无污染的优良的提纯方法。结合化学、物理、机械化学、电磁(波)化学等相关专业的知识,研究高纯石英砂的提纯技术是今后发展的方向。随着经济的发展,石英砂的选矿提纯具有十分重要的经济效益和社会效益。尤其是随着微电子、光电等行业的发展,高纯石英砂的优良性能是无法替代的,市场前景十分广阔。

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