石英是一組由二氧化硅（SiO₂）組成礦物的學(xué)名。二氧化硅有許多不同的形貌和晶體結(jié)構(gòu)，最常見的晶體二氧化硅是石英、方英石和磷石英。而高純石英則是由天然的石英礦經(jīng)加工與提純后獲得的純度非常高的石英產(chǎn)品。

1什么是高純石英？

我國對于高純石英的概念及分類沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，綜合研究者的觀點(diǎn)和當(dāng)前國際技術(shù)水平,我們可以將純度 w（SiO₂）≥3 N~5 N、w（Fe₂O₃）＜10x10^-6的石英稱為高純石英，將6N-7N的稱作超高純石英。

2高純石英應(yīng)用

高純石英可用于生產(chǎn)硅單質(zhì)、光導(dǎo)纖維、石英玻璃等高性能材料，被廣泛地應(yīng)用在電子行業(yè)的集成電路、通訊領(lǐng)域、激光技術(shù)以及航天工業(yè)等領(lǐng)域。

3高純石英原料雜質(zhì)

高純石英原料需經(jīng)過一系列的提純工藝最終獲得符合應(yīng)用領(lǐng)域目標(biāo)要求的高純石英砂產(chǎn)品，而高純石英所含的雜質(zhì)特征是影響高純石英提純的關(guān)鍵因素。如下圖所示，石英中雜質(zhì)的賦存狀態(tài)可分為三類：孔隙礦物類雜質(zhì)、氣液包裹體類雜質(zhì)、類質(zhì)同象類雜質(zhì)。

石英雜質(zhì)元素的賦存狀態(tài)和存在形式

4高純石英提純方法

不同礦物類型中雜質(zhì)的賦存特征及含量不同，其采用的提純工藝也不同，因此，應(yīng)在高純石英雜質(zhì)特征分析的基礎(chǔ)上研究高純石英提純的工藝技術(shù)。高純石英的提純方法主要分為物理法和化學(xué)法。

物理法提純主要有色選、擦洗、重選、磁選和浮選等工藝，可以去除幾乎所有以單體存在的礦物雜質(zhì)，除雜后雜質(zhì)元素的含量處于較低水平。此時，氣液包裹體和晶格內(nèi)部類質(zhì)同象雜質(zhì)是主要的雜質(zhì)來源，而這些雜質(zhì)是制約高純石英產(chǎn)品制備的關(guān)鍵性因素。物理法提純無法去除這些雜質(zhì)，需要進(jìn)行化學(xué)法深度提純。

化學(xué)深度提純主要包括酸（堿、鹽）處理法和熱處理法，酸（堿、鹽）處理主要去除以包裹體形式存在石英砂顆粒表面或鑲嵌于顆粒中的雜質(zhì)，熱處理法主要是利用高溫去除包裹體或晶格中類質(zhì)同象類雜質(zhì)。相對于物理提純方法而言，化學(xué)提純操作復(fù)雜、成本較高，但在制備高純石英時，化學(xué)處理是最有效的，也是必不可少的。

石英的研究提純與加工技術(shù)對于國家長遠(yuǎn)發(fā)展與新材料、新能源戰(zhàn)略具有重大意義。想了解更多石英加工制備新工藝，請關(guān)注中國粉體網(wǎng)。2022年11月22日至23日，中國粉體網(wǎng)將在江蘇徐州舉辦“2022第六屆全國石英大會暨展覽會”。來自連云港神匯硅材料有限公司的總經(jīng)理陳懷斌將帶來題為《高純石英：新工藝與制備》的報告。

專家介紹

陳懷斌系連云港神匯硅材料有限公司總經(jīng)理。

連云港神匯硅材料科技有限公司成立于2013年，是一家集科研、生產(chǎn)、銷售為一體的硅材料生產(chǎn)企業(yè)。公司高純石英砂提純設(shè)備均為自主研發(fā)、獨(dú)立設(shè)計、制作、調(diào)試并使用，針對不同的原材料研發(fā)出不同的石英砂提純工藝配方，如離子氯化、有氧氯化、無氧氯化等。主要業(yè)務(wù)/產(chǎn)品：生產(chǎn)石英坩堝、石英砣、石英板、無臭氧石英管、有臭氧石英管、濾紫外石英管、晶相/非晶相高純二氧化硅顆粒等光伏和電光源產(chǎn)品。

參考來源：
【1】龐慶樂，等. 高純石英的加工技術(shù)及應(yīng)用.江蘇陶瓷.2020.
【2】張海啟，等. 高純石英中雜質(zhì)特征及深度化學(xué)提純技術(shù)研究進(jìn)展.礦產(chǎn)保護(hù)與利用.2022.
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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