[发明专利]应用于石英玻璃原料－高纯石英砂生产中的提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提纯方法，具体涉及应用于石英玻璃原料-高纯石英砂生产中的提纯方法。

背景技术

石英玻璃是纯石英成分的工业玻璃，以高纯石英砂为唯一原料进行高温软化和成型。石英玻璃是尖端科技和新兴工业的基础性材料，广泛应用于高级电光源、电子、半导体、通信、热工仪表、实验室仪器、光学、化工、国防军事、冶金、电气等行业和领域，直接影响到国防科技和国民经济的发展。因此，各大国均将高纯石英砂列为重要的战略物资。

石英玻璃工业对其原料高纯石英砂的质量要求主要包括所生产制品的气泡气线、纯度和杂质点三个方面，其中制品的气泡气线则是所有石英玻璃产品的大忌，也是高纯石英砂生产中最难以控制的关键质量指标。目前，我国用作石英玻璃原料的高纯石英砂的生产，全部是选用高纯度、低羟基、低气液包裹体的原生脉石英为原料进行加工，其工艺比较简单，对原料矿石质量的依赖性极大，可利用的矿石仅占原生脉石英资源总量的大约5％。大部分原生和次生脉石英资源(其中绝大多数纯度达到要求)因为含有较多的羟基和气液包裹体，生产出来的石英玻璃制品气泡气线超标，因而在现有的工艺条件下不能用来作为制备石英玻璃的原料。随着石英玻璃市场需求的高速增长，能够符合质量要求的资源迅速减少，供不应求加剧，价格不断上涨。同时，目前在找矿、加工过程中，对于矿石在制品的气泡气线方面能否作为石英玻璃原料的判定非常困难，需要制成高纯石英砂后再生产出石英玻璃制品才能初步判别，做一次连熔石英管的生产试验需要投料高纯石英砂300公斤以上进行连续十几个小时的生产，一次试验的成本最少几千元，而一次失败的试验对连熔石英管等连续生产企业造成的损失可达上万元，由于天然矿产资源质量的不稳定性和原料矿石中羟基、气液包裹体含量检测的复杂性，矿石质量波动而造成企业重大损失甚至破产的情况时有发生。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种应用于石英玻璃原料--高纯石英砂生产中的提纯方法，通过该方法实现对石英玻璃制品关键质量指标--气泡气线的有效控制，打破现有工艺对矿石质量的高度依赖性，不但将原生脉石英资源在石英玻璃工业中的可利用率从5％左右提高到80％以上，还可以利用大量的次生脉石英资源生产石英玻璃。

本发明的技术解决方案是：以普通原生脉石英或者脉石英次生的石英砾石(以下统称脉石英)为原料，在传统的石英砂生产工艺基础上，增加对石英砂的高温煅烧水淬，得高纯石英砂。

本发明的应用于石英玻璃原料-高纯石英砂生产中的提纯方法中，该提纯方法包括以下步骤：首先，对石英矿石进行传统的粗破、人工分选、块矿煅烧、破碎筛分得石英砂，或者人工分选后的块矿不经过煅烧而直接破碎得石英砂；其次，对石英砂进行传统的磁选、浮选、酸浸、清洗、烘干得纯净石英砂；然后，对纯净石英砂进行高温煅烧、水淬，即可得能够生产石英玻璃制品的高纯石英砂；高温煅烧水淬后的高纯石英砂再次进行磁选、浮选、酸浸、清洗、烘干可得更高纯度的高纯石英砂。

本发明的应用于石英玻璃原料-高纯石英砂生产中的提纯方法中，脉石英采用锤式破碎机、鄂式破碎机或人工破碎至5cm下；人工分选以肉眼能够容易识别将非石英杂质分拣丢弃；块状石英矿石的煅烧在电炉中900-1000℃条件下煅烧2-4小时，出炉后冷却，采用对辊破碎机或球磨机破碎至0.3mm以下，筛分得石英砂；或者人工分选后的块状石英矿石也可以不经过煅烧而直接破碎至0.3mm以下得石英砂。

本发明的应用于石英玻璃原料-高纯石英砂生产中的提纯方法中，对纯净石英砂进行高温锻烧、水淬，首先纯净石英砂在以石英玻璃管为物料流经载体的连续式电炉中煅烧，煅烧温度以石英砂的软化温度为上限，煅烧温度为1000-1300℃，煅烧时间为20-40分钟；然后高温煅烧后从出料口落入水槽水淬，水淬时水槽中水温80℃以下，。

本发明的应用于石英玻璃原料-高纯石英砂生产中的提纯方法中，煅烧温度为1000-1100℃，水淬时水槽中水温50℃以下。

本发明的应用于石英玻璃原料-高纯石英砂生产中的提纯方法中，如果矿石中羟基和气液包裹体的含量高，或者某些石英玻璃制品对气泡气线指标的要求高，通过二次以上高温煅烧水淬来解决。

本发明的应用于石英玻璃原料-高纯石英砂生产中的提纯方法中，如果对石英砂的纯度要求高，通过二次以上高温煅烧水淬及水淬后的再次磁选、浮选、酸浸和清洗来达到进一步深度提纯。