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煅燒-水淬法用于石英除雜

石英在高溫水淬后，內(nèi)應(yīng)力迅速變化而產(chǎn)生裂紋和破碎，不僅能有效降低石英的硬度，同時(shí)，由熱脹冷縮而導(dǎo)致的破裂，首先是沿著晶體缺陷處或相界處破裂的，這就増大了石英中包裹體和裂縫中的雜質(zhì)暴露在石英表面的機(jī)會，有利于后續(xù)的酸浸等工藝。目前國內(nèi)外研究者采用不同的煅燒水淬工藝輔助石英提純，取得良好的效果。

煅燒-水淬浸出提純石英砂機(jī)理

李楊以安徽某地石英巖為原料，采用煅燒、水淬工藝預(yù)處理石英砂，使得石英中的礦物、流體包裹體暴露，增大雜質(zhì)的暴露幾率；再利用酸浸處理石英砂，去除石英中雜質(zhì)礦物，精礦中SiO₂含量達(dá)到99.99wt%，主要雜質(zhì)金屬含量為33.31μg/g。該石英巖中雜質(zhì)礦物主要有赤鐵礦、金紅石和粘土類礦物。

劉玉飛等以某石英砂巖為原料，采用煅燒、水淬工藝預(yù)處理石英砂，利用不同礦物的硬度差異，使得裂縫打開，雜質(zhì)礦物充分暴露；預(yù)處理后的石英砂磁選-浮選-酸浸去除石英中的磁性礦物、硅酸鹽礦物，精礦中SiO₂含量達(dá)到99.99wt%以上。該石英中雜質(zhì)礦物主要有金云母、白云母、長石、粘土和含鐵礦物。

氯化焙燒提純工藝

氯化焙燒又稱氯化脫氣，利用顆粒表面與內(nèi)部在高濃氯氣作用下產(chǎn)生的化學(xué)位梯度，促使氣液包裹體擴(kuò)散出去。石英顆粒表層的堿金屬、堿土金屬和殘余的包裹體等雜質(zhì)在高溫下與氯氣反應(yīng)生成氣態(tài)氯化物，相較于其他金屬離子，Al和B的反應(yīng)活性較低，高溫氣流將這些雜質(zhì)元素的氯化物帶走，從而達(dá)到深度提純的目的。

氯化焙燒是一種深度提純工藝，成本較高，處理能力有限，具有一定危險(xiǎn)性。當(dāng)前，僅有美國尤尼明公司實(shí)現(xiàn)該工藝的工業(yè)應(yīng)用，安徽蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院和太平洋石英進(jìn)行了試驗(yàn)并取得成功，但尚未見應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的報(bào)道。

該工藝對進(jìn)料要求較高，一般是經(jīng)過傳統(tǒng)工藝提純后，SiO₂純度達(dá)到99.99%，雜質(zhì)總量小于100×10^-6的石英砂才能滿足進(jìn)料要求。氯化焙燒的裝置多為自行設(shè)計(jì)，還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，仍處于不斷發(fā)展完善過程中。

根據(jù)氯化劑的種類，氯化焙燒可分為固態(tài)氯化焙燒和氣態(tài)氯化焙燒。其中：固態(tài)氯化焙燒所使用的氯化劑一般為NaCl、CaCl₂、NH₄Cl。氣態(tài)氯化焙燒所使用的氯化劑一般為Cl₂、HCl。

微波在高純石英提純中的應(yīng)用

高純石英中，鐵雜質(zhì)是最主要的同時(shí)也是危害最大的有害成分之一，特別是在石英玻璃和光纖的生產(chǎn)中，鐵雜質(zhì)需要越少越好，因?yàn)闃O低的鐵雜質(zhì)含量就可以使石英玻璃帶色，同時(shí)也能使光纖變脆不容易成絲，所以盡量降低鐵雜質(zhì)的含量是高純石英生產(chǎn)中重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，同時(shí)也是提高高純石英質(zhì)量的根本途徑之一。當(dāng)前降低鐵雜質(zhì)的含量主要是使用酸浸的方法，但是傳統(tǒng)的方法耗時(shí)很大同時(shí)效果也不太理想。

微波利用材料在電磁場中的介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量，由于石英和含鐵雜質(zhì)礦物具有不同的介電損耗因子從而造成在微波場中它們的升溫速率各異，這就會在它們之間的界面上產(chǎn)生裂縫，從而促使石英中的包裹體開裂，使含鐵雜質(zhì)礦物能被酸有效地去除。

普通條件下對石英進(jìn)行酸浸處理，鐵雜質(zhì)的含量可以降低到0.0015%左右，用微波進(jìn)行預(yù)處理后，在同樣的酸浸條件下，鐵含量最低可以降到0.0004%，可見微波處理對酸浸中鐵雜質(zhì)礦物的去除具有很大的促進(jìn)作用，這樣不僅可以提高最終高純石英產(chǎn)品二氧化硅的含量，同時(shí)極大地降低了有害雜質(zhì)——鐵雜質(zhì)的含量，這對于提高高純石英產(chǎn)品以及以此為原料的產(chǎn)品的質(zhì)量、擴(kuò)大高純石英產(chǎn)品的應(yīng)用范圍具有重大的意義。

參考來源：

包申旭，微波在高純石英提純實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，武漢理工大學(xué)

林敏，脈石英中白云母、晶格雜質(zhì)分離及機(jī)理，武漢理工大學(xué)

潘俊良，氯化焙燒法制備4N8標(biāo)準(zhǔn)級高純石英試驗(yàn)研究，成都理工大學(xué)

黃杰，煅燒對石英浮選提純的影響研究，東北大學(xué)

馬超，砂質(zhì)高嶺土尾礦制備高純石英的基礎(chǔ)研究，中國地質(zhì)科學(xué)院

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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