[发明专利]石英砂和石英粉的制备与提纯工艺及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种石英砂和石英粉的制备与提纯工艺及其产品，具体地说是涉及高纯石英砂和高纯超细石英粉的生产与提纯方法，以使其产品能在芯片、单晶硅、光纤光缆、军工、精细化工和微电子领域应用。

背景技术

目前，石英砂和石英粉的生产和提纯工艺普遍采用的是：原矿粗选→破碎→焙烧→水碎→干磨或湿磨→去铁，制成10—325目的石英砂；或者是：石英原矿粗选→普通水洗→干磨或湿磨→机械去铁→工业硫酸处理→机械的表面改性→干燥，制成10—800目的石英砂和石英粉；其生产和提纯工艺简单，对石英的包裹杂质和表面杂质以及生产过程的污染杂质不能有效去除，而导致石英砂和石英粉的纯度不高(石英砂的纯度为99.5％—99.6％，石英粉的纯度为99.1％—99.2％)，石英粉的细度也只有800目，在玻璃生产中易起泡，甚至产生水纹，在铸造填料应用中，也易起泡，影响产品质量，不能在芯片、单晶硅、光纤光缆、军工、精细化工和微电子领域中应用。

CN1413169A公开了一种“二氧化硅粒子、合成石英粉、合成石英玻璃的合成方法”，其目的是提供以高纯度可以高效地得到硅醇基含量极少的合成石英玻璃的制造方法；其方法是通过对含水硅胶进行冻结、解冻、除去解离子水的水份使含水硅胶脱水，得到二氧化硅粒子，再通过对得的二氧化硅粒子进行洗涤、焙烧制成石英玻璃粉未，使水玻璃脱碱，添加氧化剂和酸，通过氩型阳离子交换树脂，使该二氧化硅水溶液凝胶化，再经洗涤、焙烧制造合成石英粉；其不足是，脱水方法难以达到一定含水标准的要求，部份石英粉易被冻结液粘差，含水率高，未经去离子水洗，石英粉表面的化学药液对设备有腐蚀作用，影响了设备的使用寿命，没有经过水碎，石英粉中的气泡和包裹体杂质难除，以及表面附着的化学药液未除净，严重影响了纯度要求。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种高纯石英砂和高纯超细石英粉的生产及提纯方法，从而使石英砂和石英粉由于纯度不高，长期以来在生产应用中易产生水纹和起泡，严重影响产品质量的难题得以解决，并且扩大其应用领域，满足了芯片、单晶硅、光纤光缆、军工、精细化工和微电子等相关高新技术产品的生产要求。

为了实现上述目的，本发明的石英砂制备与提纯工艺是：各类石英原矿→粗选→破碎→初选→焙烧→水碎→草酸或柠檬酸浸→干磨或湿磨→高梯磁磁选→分级→合工艺洗→浮选→去离子水洗→特种干燥→真空包装；

粗选：是将各类石英原矿中的粗大杂质和明显的杂物去除；

破碎：是采用专业破碎机将石英原矿破碎至粒径为0.5—8mm的颗粒；

初选：是指人工手选，将石英原矿颗粒中的杂质去除；

焙烧：是指采用专业焙烧窑炉，将石英原矿颗料置于炉中烧制，在300℃—1200℃温度下焙烧2—8小时；

水碎：是将焙烧后石英颗粒置于冷水中快速冷却，使石英颗粒在水中爆裂，去除石英晶体内汽泡、水纹和包裹体内杂质，水纹自然裂开；

干磨或湿磨：是指在无水或有水的条件下，使用专用设备进行磨矿(石英颗粒)，制成10—325目的石英砂；

高梯磁磁选：是指采用磁强为50—15000高斯的磁选设备，将石英砂中的铁质和生产过程中污染的铁质去除；

分级：是将10—325目的石英砂按标准分为10—50目、60—100目、110—150目、160—200目、210—250目、260—300目、310—325目多种细度的石英砂；

合工艺洗：是将各种目数不同的石英砂置于温控反应釜中的不同层面上，加入草酸或柠檬酸，以及其它少量辅助药制，恒温在60℃—90℃，反应3—8小时，以去除石英砂中有害的微量金属和非金属杂质；

浮选：将经合工艺洗后的化学药剂和比重小于水的杂质去除；

去离子水洗：在静化车间内，进一步将浮选后残余的化学药剂和石英砂表面杂质去除，使PH值达到标准；

特种干燥：采用特制设备，将去离子脱水洗后的石英砂在静化车间内置于干燥机中，进行干燥，制成10—325目不同级别的高纯石英砂，即纯度为99.9％—99.995％；

真空包装：在静化车间内，将10—325目不同级别的高纯石英砂分别进行真空包装，避免空气污染。

本发明的石英粉制备与提纯工艺是：将浮选后的石英砂→超细磨(干磨或湿磨)→合工艺洗→高梯磁磁选→静电选→去离子水洗→分级→特种干燥→真空包装；

超细磨(干磨或湿磨)：是指在无水或有水的条件下，将石英砂磨细至325—4000目的超细石英粉；