[发明专利]电子工业用坩埚及内衬材料的高纯石英砂的提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提纯方法，具体涉及电子工业用坩埚及内衬材料的高纯石英的提纯方法。

背景技术

半导体及电子工业用高纯石英坩埚是半导体技术、光纤通讯、特种光源、航空航天及国防军工等高新技术领域的重要性器皿材料，低铝、低硼、低碱石英坩埚则更是如此，生产单晶硅必须使用高纯低铝石英坩埚，无可替代，它们支撑的产业达数万亿美元，生产高质量高纯石英坩埚，原料是关键。国际上从美国尤尼明公司IOTA系列超纯石英砂质量指标表可以看出，IOTA-标准铝含量是16.2ppm、IOTA-6铝含量是8.0ppm、IOTA-8铝杂质含量的最高标准为7.0ppm（售价太高）。而东海县圣达石英制品公司经过与大专院校、科研院所依靠科学研制出的高纯低铝石英坩埚原料的铝杂质含量是7.5ppm，这也是目前国际上高纯石英坩埚原料铝杂质提纯最高标准。本公司没有批量生产，所以国内生产高纯石英坩埚的原料一直依赖进口，严重制约了我国相关高新技术产业的快速发展和技术提升。目前，低铝、低硼、低碱坩埚石英原料尚未见批量生产，若不能迎头赶上世界先进水平，也势必将制约我国高新技术产业的更进一步发展和技术提升。

从美国尤尼明公司IOTA系列超纯石英砂质量指标表可以看出，IOTA-标准铝含量是16.2ppm、IOTA-6铝含量是8.0ppm、IOTA-8铝杂质含量的最高标准为7.0ppm（售价太高）。而东海县圣达石英制品公司经过与大专院校、科研院所依靠科学研制出的高纯低铝石英坩埚原料的铝杂质含量是7.5ppm，这也是目前高纯石英坩埚原料铝杂质提纯最高标准。

据科技查新，辽宁工学院的张士轩，2001年在其“石英矿物纯化的研究”中“研究了高温HCL(g)法和HCL、HF酸法对去除石英矿物中杂质元素的作用效果，以及高温HCL(g)法反应时间同杂质含量的关系。结果表明，高温HCL(g)法作用强度明显大于HCL 酸浸法，并且当反应时间达到90分钟时，高温HCL(g)法对杂质的作用趋向极限。实验表明，不论是高温HCL(g)法还是HCL 酸法，对Al、B元素的作用均表现出低化学活性，说明Al、B 是石英矿物中最难去除的杂质。”

由此可见，研究半导体电子工业石英坩埚专用高纯低铝石英坩埚原料(铝≤7.5ppm)，有利于缩小我国高纯度半导体石英坩埚原料与国际先进水平的差距，形成拥有我国自主知识产权的半导体级高纯低铝石英坩埚原料核心技术，对打破我国半导体及电子工业用高纯低铝石英坩埚原料受制于人，提升我国高纯石英坩埚制造水平，推动我国半导体电子工业的发展都具有极其重大的社会经济意义。

半导体及电子工业用石英坩埚是太阳能、半导体电子技术、光纤通讯、特种光源、航空航天及国防军工等高新技术领域的重要性器皿，它们支撑的产业达数万亿美元，高纯石英坩埚及内衬材料一直依赖进口，严重制约了我国相关高新技术产业的快速发展和技术提升。目前，国内高纯石英坩埚及内衬材料尚未见批量生产，若不能迎头赶上世界先进水平，势必制约我国高新技术产业的更进一步发展和技术提升。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种电子工业用坩埚及内衬材料的高纯石英的提纯方法，依该提纯方法生产高纯石英，由高纯石英生产电子工业用高纯石英坩埚及内衬材料，以满足国内半导体电子工业、太阳能及其他高新技术行业发展的需要，打破半导体电子工业及太阳能产业所需高纯石英坩埚及内衬材料依赖进口的被动局面。

本发明的技术解决方案是该提纯方法包括以下步骤：

⑴ 选矿：选取铝、铁、钙、镁、钛、镍、锰、铜、钠、钾、钴和硼金属元素含量之和不高于50ppm，二氧化硅含量在99.95﹪左右的石英石作原料；一般是到石英开采的矿点，先是用肉眼直观看，然后带回来检测化验、试验、再检测，最后确定是否能达到使用要求，如确定能用就进行人工初破碎，破碎的石英块直径在3-5厘米，并进行分级，选出高品质的石英块料；

（2）水淬：也就是焙烧，把选出的高品质的石英块料放到950℃的电阻炉内,焙烧4小时，然后放到内有冷却水的不锈钢水箱内，利用温差的变化使石英石中的杂质充分暴露破碎；石英块料中的包裹体和其他杂质在爆裂的同时溢出，水淬也便于破碎和粉碎；出炉后的石英块料在冷却水箱内30秒，用电动机械吊起，然后放到工作台上进行再次分级，把表面不合格的拣出，合格品装包、计量送到破碎车间；