[发明专利]一种以硅灰为原料制备高纯二氧化硅的方法

说明书

本发明公开了一种以硅灰为原料制备高纯二氧化硅的方法，涉及二氧化硅技术领域，本发明采用硅灰为原料，将硅灰酸煮除杂后与烧碱反应生成液体硅酸钠；8‑羟基喹啉加入液体硅酸钠中络合沉淀硅酸钠中的金属杂质，过滤后得到高纯硅酸钠；高纯硅酸钠用酸进行盐析，沉淀物硅酸经煅烧得到高纯二氧化硅。本发明提供的方法操作简单，硅灰的原料来源广、成本低，实现了固废的高附加值开发与利用，且工艺路线简单，操作条件无高温高压，因此，本发明方法具有较高的环境价值、经济价值和社会价值。

技术领域

本发明涉及二氧化硅技术领域，具体涉及一种以硅灰为原料制备高纯二氧化硅的方法。

背景技术

高纯石英砂是天然形成的(如水晶)或由较纯净的石英原料提纯加工而成的高品质石英。由于不同产业对石英的质量要求千差万别，所以，时至今日全世界也没有统一的高纯石英砂质量标准。挪威和美国一些学者依据用在半导体和光伏产业的石英玻璃的质量要求，认为石英的杂质总含量要小于百万分之五十，也就是说SiO₂的纯度要达到99.995％以上，才能称为高纯石英砂。我国一些学者认为SiO₂纯度达到99.9％或者99.99％以上的石英，就是高纯石英砂。高纯石英砂是国家战略性产业和支柱性产业发展过程中不可替代的基础性材料，是半导体芯片、太阳能光伏、光纤通信、航空航天、精密光学和特种玻璃等高新技术产业不可缺少且无法替代的重要功能性材料，是真正“卡脖子”的矿物资源。在自然界中，虽然石英的分布非常广泛，但纯度很高的高纯石英砂却很稀有。

中国高纯石英砂及其原料的供应风险较高。一方面，其资源主要集中在国外生产，国内生产的比例较低，随着中国制造2025的不断推进，高纯石英砂及其原料的供需矛盾也将愈发突出；另一方面，由于贸易通道具有较大的不安全性，未来高纯石英砂及其原料的供应将面临巨大的风险。从经济价值的角度来看，这一类资源对我国战略性新兴产业的发展具有重要的作用。虽然所占的比例不高，但如果这一类资源的供应受到限制，将直接影响到战略性新兴产业的高效有序发展。

目前，关于高纯石英砂制备方法有：

1.天然水晶粉磨加工

高纯石英砂最初是从一、二级天然水晶中深度提纯得到的，天然水晶制备高纯石英砂砂工艺较为简单，水晶原矿经过粉碎、磁选、浮选、酸浸、干燥、焙烧后得到成品石英砂。

但目前我国水晶资源逐渐匮乏，成本越来越高；且生产过程中杂质含量高、能耗高、产品质量稳定性差。目前，我国提纯高纯石英砂的一、二级水晶主要来自江苏东海，单价约为30.0～40.0元/kg，且该地区规模较大的一、二级水晶矿业基本枯竭。

2.石英矿物深度提纯

由于天然石英矿物价格低、资源相对丰富，制备过程污染小等优点，目前高纯石英砂砂主要是从石英矿物中提纯。石英矿物深度提纯主要是除去其中少量或微量杂质，获得高纯石英砂，常用擦洗、重选、磁选、浮选、酸浸、高温氯化等选矿工艺。根据当前技术水平，人们可以从脉石英、石英岩、粉石英和伟晶岩等矿产资源中，甚至是一些金属矿的尾矿中提纯出高纯石英砂。在众多石英矿物矿床中，花岗伟晶岩是最为理想的提纯高纯石英砂的矿物。然而，全球能够加工成高纯石英砂原料资源分布较少，且不均匀。

3.化学加工方法

近年来关于化学合成法制备高纯石英砂的研究逐渐受到国内外的重视。目前，高纯石英砂的化学加工方法主要有气相合成法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、四氯化硅液相水解法等。但是已有的制备方法有的大部分采用的是化学制剂或者工业级的硅酸钠为原料，存在成本过高或者原料杂质过多等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种以硅灰为原料制备高纯二氧化硅的方法。