[发明专利]一种制备超纯石英砂的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及超纯石英砂制备技术领域，更具体地，涉及一种制备超纯石英砂的工艺方法。

背景技术

石英玻璃是单一组分SiO₂的特种高档玻璃，因具有极好的理化性能而被广泛应用在半导体技术、集成电路、光纤通讯、激光技术、航天等高科技领域。上世纪中期，人们用天然水晶为原料生产石英玻璃，可随着其大量应用，水晶矿已接近枯竭，早已满足不了现代高科技工业的迅猛发展。经过科研工作者几十年来的探索，发现经过纯化得到的超纯石英砂可以替代水晶生产石英玻璃，因而，超纯石英砂的制备技术备受关注。

目前，全世界拥有生产SiO₂含量达到99.999%的超纯石英砂的核心技术的生产厂家屈指可数，其中美国的尤尼明公司(UNIMIN)和通用电气公司(GE)几乎垄断了整个超纯石英砂供应市场。我国石英砂资源储备十分丰富，但是由于目前工艺限制，生产石英砂SiO₂含量至多只能到达99.996%，且所得石英砂品质不高，工艺稳定性不佳。随着我国高科技术发展的需要，对超纯石英砂的需求将会越来越大，因此，为了打破国外在该领域长期的技术垄断，充分发挥我国资源优势，亟需完成国产超纯石英砂工业化生产。

本申请人长期致力于微波处理高纯石英砂的研究，专利申请公告号为CN105036545A的发明专利申请，公开了一种剔除高纯石英砂中气液包裹体的工艺方法，采用微波处理高纯石英砂，并通过调节微波处理的精确的工艺条件，即微波的功率为1000～4000w，辐射处理时间为1～10h，高纯石英砂一次处理量为100～600g，高纯石英砂为粒度控制在0.178～1.43mm的马达加斯石英矿，得到了比天然水晶中气液包裹体含量降低一个数量级以上的高纯度石英砂，成功摈弃传统工艺中酸蚀处理步骤，避免环境污染和操作条件的恶劣。

由于不同的石英矿其各种元素含量不相同，这给微波处理带来很大的难度。在CN105036545A的发明专利申请文件中，通过大量实验证实，微波处理高纯石英砂的技术效果很大程度上受到原料石英砂的种类的影响。请见其说明书【0035】段的描述，“东海地区石英矿中气液包裹体的H₂O的密度最高为0.823，

其次为马达加斯加石英砂为0.657，但是东海石英矿中Li⁺、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Al³⁺远远高于一级水晶。所以东海地区的不适合作为试验原料，而马达加斯加地区的较为适合。也就是说，该技术更为针对性以马达加斯石英矿作为原料，这给该技术的推广实施带来了很大的原料进口来源限制，同时也提高了生产成本。再者，该技术单次处理量小，每次处理100～600g，带来操作上的繁琐，也提高了生产成本，工业化生产可操作性较小。本申请人大量研究显示，高纯度石英砂的处理工艺与处理条件、单次处理量等因素密切相关，但并又不存在简单的线性放大关系。因此，产品在投入大规模的工业生产以前，必须研制出一条成熟、稳定、可行、适合于工业生产的技术工艺路线和工艺条件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有超纯石英砂制备技术的不足，提供一种制备超纯石英砂的工艺方法，该方法可以实现超纯石英砂工业化规模生产，可使用国产原料，成本低，技术效果稳定。

本发明要解决的另一技术问题是提供采用所述制备超纯石英砂的工艺方法得到的超纯石英砂。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种制备超纯石英砂的工艺方法，是将高纯石英砂经微波辐射处理，所述微波的功率为40～80KW，所述辐射处理时间为10～15h，温度为600～1000℃，高纯石英砂一次处理量为10Kg。

本发明既可以使用进口马达加斯石英矿，又可以使用国产的石英矿，例如我国东海县产的高纯石英砂。

优选地，所述高纯石英砂的粒度控制在0.065～0.160mm。

优选地，所述微波的功率为50～70KW，所述辐射处理时间为10～12h，温度为800℃。

进一步优选地，所述微波的功率为60KW，所述辐射处理时间为12h。

优选地，所述高纯石英砂为东海县产高纯石英砂。

本发明同时提供采用所述工艺方法制备得到的超纯石英砂。

本发明的有益效果：