[发明专利]一种利用微波加热和超声辅助酸浸除铁提纯石英砂的方法

说明书

本发明涉及一种利用微波加热使石英中的含杂质相在400‑1000℃的温度下被加热，促使含铁（Fe）杂质相本身以及相邻的石英基体发生相变，开裂，然后采用超声辅助酸浸的方法除铁。本发明提供的方法能够实现对石英砂中铁杂质超高效去除，铁的含量通过一次去除最低可以降低到0.383ppm以下，去除率最高可以达到99.87％以上，除铁效率要远超其他除铁方法。

技术领域

本发明涉及矿物提纯领域，具体涉及石英砂生产技术领域，涉及一种利用微波加热和超声辅助酸浸除铁提纯石英砂的方法。

背景技术

石英砂的主要成分是SiO₂，是一种重要的工业原料，被广泛用于玻璃、陶瓷、耐火材料等方面。随着科技的发展，半导体、光纤通讯、航空航天、太阳能、电子等高科技领域对石英玻璃的需求越来越多，对高纯度石英原料的需求也随之不断增大。天然石英石中含有一些杂质元素，其中Fe的存在直接影响到石英砂的使用价值，降低产品的质量。例如，石英砂被用于制造太阳电池多晶硅铸锭的坩埚，由于石英砂中含有一定量的Fe，多晶硅铸锭凝固生长以后，在缓慢冷却过程中，石英坩埚中的Fe在高温下发生扩散从石英砂进入硅铸锭，会在多晶硅铸锭与石英坩埚接触的边沿区域形成不能用于制造太阳电池片的红区，使铸锭质量下降，所以，石英砂中的Fe含量在很多应用中需要尽可能的低。因此，需要尽可能地提高除Fe的效率，降低石英砂中Fe的含量。

石英砂除Fe的方法分为物理方法，化学方法和多种手段综合的方法。

物理方法包括磁选，色选等，但是只能去除带有磁性的或者有一定颜色的含Fe物质，无法将石英砂中的Fe含量降到很低的水平。

化学方法主要是酸浸法，又分为单一酸法和混合酸法，研究发现，几种酸的混合物能够在反应过程中产生协同作用，其效果比单一酸的浸取效果要好得多。Veglio F .等用草酸和硫酸混合浸取石英砂中的铁，其浸出率（去除率）为35-45％，而单独用硫酸，同样条件下的浸出率（去除率）仅为3-9％（ “ Leahing test in iron removal from quartzusing oxalic and sulphuric acids”, Veglio F, Passariello B., Barbaro M.,Plescia P., Marabini A. M. Drum. Int. J. Miner. Process. 1998, 54, 183-200）。刘闯等通过碱溶蚀与硫酸浸取相结合的方法处理石英砂，达到除铁的目的（参见“ 石英砾石碱溶蚀法研制高纯石英砂”，刘闯等，资源调查与环境，2006，27(7)，286-289）。由于石英砂中的Fe杂质只有部分是位于石英砂的表面，还有部分Fe杂质位于石英砂颗粒的内部，不能与酸液接触，因此单独依靠酸浸方法，也无法将石英砂中的Fe含量降低到很低的水平。