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石英砂问答

天然石英砂是什么(高纯石英砂的原料及制备)

发布时间:2023-04-13  人气: 99

高纯石英砂是SiO2含量高于99.9%的石英砂,为白色粉末,无异色,杂质含量很低。它具有高的耐温性,极好的化学特性,优良的电绝缘性和透光性等,是高新技术产业不可替代的矿物原料。

中国是全球石英石产量最大的地区,石英矿原料储备丰富,但杂质种类多,性质不稳定。对石英砂的质量要求和其实际的工业用途有着直接关系,传统应用领域对石英砂的质量要求很低。随着科技的飞速发展,石英砂在高新技术领域的应用越来越广泛。高新技术领域对石英砂的质量要求严格,普通的石英砂不能满足它们的要求。高纯石英砂是由普通石英砂提纯得到的,其杂质含量很低,性能稳定,行业需求量较大,可以实现资源的充分利用,我国近年来在大力发展高纯石英砂产业。

1 高纯石英砂的原料

世界上只有少数几种原矿可以生产高纯度的石英砂用于高科技工业。这种原矿资源储量较少,由于开采力度加大,已经逐渐枯竭。传统的天然水晶简单提纯的生产方法远远不能满足工业生产的需要,已逐渐从其他石英矿石中寻找高纯石英。我国硅石资源种类繁多,储存量大。石英岩、石英砂岩和脉石英是我国生产高纯石英砂的主要原材料。

1)石英岩

石英岩是一种以石英为主的变质岩。它是由石英砂岩和硅质岩石变质作用形成的。其中二氧化硅含量在85%以

上,此外还含有少量云母矿物、赤铁矿和针铁矿。青海、辽宁和陕西是石英岩的主要分布区域。

2)石英砂岩

石英砂岩是由石英颗粒胶结而成的沉积岩。其二氧化硅含量高达95%,主要为硅质胶结,铁胶结量小,页岩含量少。石英砂岩的结构稳定,通常为淡褐色或红色。福建、广东、广西南部、海南西北部和山东北部沿海地区是石英砂岩矿床的主要分布区域。

3)脉石英

脉石英是由地下岩浆分泌的硅热液填充在岩石裂隙中而形成的。脉石英常与水晶伴随产生,脉状是脉石英矿的主要呈现形式,它的二氧化硅含量高达99%。伴生矿物有黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿等。四川、黑龙江、湖北等地的变质岩区是脉石英矿床的主要分布区域。

2 高纯石英砂的制备

石英砂的提纯主要是除去其中少量或微量杂质,获得高纯石英砂。氧化铁和氧化铝是石英砂中的主要有害物质,因此对铁和铝的有效去除可以显著体现石英砂提纯和工艺的技术进步。常用的工艺有擦洗、重选、磁选、浮选、酸浸等。

2.1 擦洗

用机械力和砂粒间的剥离力去除石英砂表面的杂质铁、粘结和矿物泥。擦洗使石英砂矿物前期可以有效地排出一部分杂质,清洁石英砂颗粒的表面,从而顺利进行后面的提纯工作。

2.2 重选

重选是根据矿物重力的不同对矿物进行筛选。矿物颗粒由于密度的不同在介质中受流体力和机械力的影响不同,产生松散的分层,从而矿石颗粒被分离。

2.3 磁选

磁选是将石英砂中的磁性杂质矿物和颗粒分离出来。石英砂中的石英是反磁性物质,在磁场中不能被磁化,而其中含Fe、Ti的杂质大多是顺磁性物质,可以被磁化,从而通过磁选可以除去含Fe、Ti的杂质,获得很高的石英砂含量。磁选通常采用的设备是湿式强磁选机和高梯度磁选机。

2.4 浮选

浮选是通过矿物颗粒表面上的不同物理和化学性质对矿物颗粒进行分离的过程,主要功能是从石英砂中除去相关的矿物云母和长石。研究发现,矿浆的pH值和捕收剂种类、用量对浮选提纯效果有显著的影响。物理选矿方法只能去除矿物结构类的杂质,很少能除去石英砂表面的杂质。石英砂越纯利用价值越高,所以有必要进一步提纯浮选后的石英砂。

2.5 酸浸

石英不溶于酸(氢氟酸除外),通过酸对铁及其他有害元素的溶解作用,从而将杂质分离出来,得到高纯石英砂。石英砂表面及缝隙中的杂质可以通过酸浸最大限度地去除,磁选和浮选等物理方法只能除去矿物结构类杂质。

3 高纯石英砂的应用

石英玻璃是二氧化硅单一组分熔化制成的工业技术玻璃,耐高温、膨胀系数低、耐热震、有极好的化学稳定性、优良的电绝缘性。随着科学技术的进步,高纯石英被广泛应用在光纤通讯、太阳能光伏、航空航天、电子及半导体等高新技术产业。石英玻璃优良的性能主要取决于它的纯度,高纯石英砂纯度高,杂质含量少,是制造性能优良的石英玻璃的最佳原材料。

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