高纯石英砂的精细化加工—物理与化学提纯方法

石英，是一种主要由二氧化硅组成的怪酸盐矿物，呈乳白色或者半透明无色。石英的晶体构造是四方晶系，由二氧化硅分子组成，每个硅原子和四个氧原子之间形成共价键，从而构建出一个坚实的四面体结构。

石英砂分类

石英砂根据其纯度可以分成普通石英砂、精制石英砂和高纯石英砂，根据实际用途，还包括熔融石英砂、硅微粉等其他类型石英砂。

纯度主要是石英砂中 SiO2 的含量和金属杂质含量。普通石英砂中的 SiO2 的含量在 90%-99%，杂质 Fe3O2 含量≤0.06%，主要用途有石英玻璃及玻璃制品、过滤系统、化工、喷沙等， 由于纯度要求不高，其生产流程较为简单，只需要将原料矿石分级，再通过简单 的选矿就能达到要求。

精制石英砂中的 SiO2 的含量在 99%-99.5%，杂质 Fe3O2 含量≤0.02%的石英砂，主要用途是铸造、耐火材料等行业。高纯石英砂中的 SiO2 含量大于 99.5%、Fe2O3 含量小于 0.001%，制程过程是由天然石英矿石破碎后，经过多次的物理和化学反应提纯，将其中的金属杂质含量降低至最低，同时通过筛分技术得到所需粒度规格的石英砂，高纯石英砂的应用领域较为广泛，包括作为半导体行业中重要的塑封材料、电子基板材料、航天航空、光纤通信、军工等高技术领域。

高纯石英砂加工

高纯石英砂是需要经过多次的物理和化学反应提纯，将其中的金属杂质含量降低至最低，其加工过程中，化学反应会使用硫酸、氢氟酸、硝酸、氯气、HCl 等化学品[9]，对生产的企业环保要求较高。高纯石英砂的加工工序中通常包括煅 烧、水淬、破碎、分级、磁选、浮选、酸浸、高温焙烧等工序，这些加工工序的目的，是为了去除石英原矿石中伴生的杂质矿石石和矿石中的包裹体 杂质及晶体结构杂质。

石英砂高温焙烧

煅烧一般是用 1000℃高温将石英矿石进行煅烧，高温下，石英会发生晶型转变。由于矿石中的杂质与石英的膨胀率不同，水淬使矿石的温 度快速下降，矿石内部产生大量裂纹。水淬后进行破碎，破碎后，矿石中的包裹 体杂质易暴露在表面，以及在高温氯气或 HCl 的作用下，气体与晶格中的杂质发 生反应，使得杂质转移至石英表面，最后通过化学作用去除杂质。

石英砂磁选浮选

磁选和浮选是石英砂与杂 质矿物分离的最常用工序。磁选是通过强磁将矿物中的磁性杂质矿物去除，比如铁矿、云母等。

浮选是通过使用浮选药剂将石英砂中的中的各种类型的长石、云 母等伴生杂质矿物捕捉去除，浮选是石英砂提出中最重要的工艺。浮选时向石英矿浆种加入浮选药剂和捕收剂后，并进行搅拌，使浮选药剂和石英颗粒作用，扩大不同颗粒 间的可浮性差异，再经过充气的浮选搅拌槽中，使矿浆中的颗粒与气泡相接触，导致某些可浮性的颗粒被浮选泡沫捕捉。

经过机械片旋转刮出液面表面带有泡沫的泡沫层，进入尾矿产品排出，不能浮起的即为所需的石英颗粒