中國粉體網(wǎng)訊  石英玻璃通常能夠耐高溫、可透過光波長范圍較廣、純度高、化學性能穩(wěn)定等，因此其被廣泛的應用在各種高科技領(lǐng)域，比如應用在紅外線燈、高壓水銀燈等的新能源方面，應用在石英坩堝、石英鐘罩等的半導體或器件中，應用在雷達上的超聲延遲線、紅外跟蹤測向等高新技術(shù)領(lǐng)域。

高質(zhì)量石英玻璃的傳統(tǒng)原料是一級、二級天然熔煉水晶，但是，水晶資源已接近枯竭，而且在世界各地分布極不平衡，不能滿足現(xiàn)代高科技工業(yè)發(fā)展的需求，使用普通石英代替天然水晶制備高純石英砂、高質(zhì)量的石英玻璃是必然的趨勢。相對于水晶，石英礦除含有更多的雜質(zhì)外，還含有大量的氣液包裹體，會造成石英玻璃中的氣飽，對石英玻璃的質(zhì)量及性能影響嚴重。所以去除石英砂中氣液包裹體的研究十分重要。

石英砂中的包裹體

石英中的包裹體主要有四種形成機制：

1)石英晶體生長速度發(fā)生變化，這種差異使得主礦物捕獲周圍的流體介質(zhì)形成包裹體。

2)在特殊環(huán)境下石英晶體的生長機制發(fā)生改變。

3)石英晶體生長過程中，周圍流體介質(zhì)濃度發(fā)生變化。

4)微量的固、液、氣三相與石英晶面的生長作用力相互影響。

石英礦生長時所包裹的一部分成礦氣體或溶液稱為流體包裹體或者氣液包裹體。

石英砂中氣液包裹體的存在形式及要成分

去除石英中氣液包裹體的方法

氣液包裹體和羥基水(OH)−的去除是實現(xiàn)提純石英礦石代替水晶制備高端石英玻璃原料的關(guān)鍵與難點。

幾種去除石英中氣液包裹體的方法

高溫氯化脫氣法：將石英砂加熱到1000-1200℃并在高溫的條件下通入Cl2和HCl氣體，這種方法是利用在高溫條件下Cl2和雜質(zhì)離子發(fā)生反應，反應生成的氣態(tài)鹽類可以從石英晶體微裂紋處排出從而達到提純的效果，這種方法對石英中的羥基有一定去除效果。

差異腐蝕法：這種方法是在酸或堿的腐蝕下，利用石英晶體與氣液包裹體有著不同的腐蝕速率，從而達到去除氣液包裹體的目的。

熱或冷爆裂法：當石英處于高溫的條件下，石英基體與其中的氣液包裹體界面產(chǎn)生極大的壓力差使得氣液包裹體爆裂，再經(jīng)過清洗工藝可以達到去除氣液包裹體的效果。

機械破碎法：石英中的氣液包裹體的大小約為1-50μm之間，從理論上來說只要石英礦被破碎的足夠細就能去除夾雜在石英基體裂隙之間的大部分氣液包裹體。高科技破碎方式（如高壓電破碎）更容易去除石英裂隙中的氣液包裹體。

微波法：利用微波選擇性加熱特性去除石英礦中氣液包裹體。氣液包裹體主要成分是水，水的介電常數(shù)最高可達88F/m，易在氣液包裹體界面產(chǎn)生極大的壓強，促使氣液包裹體“開裂”,從而有可能達到去除石英砂中的氣液包裹體的目的。

以上方法有一定的成果，但也有一定的局限性。需要探尋新的去除氣液包裹體工藝技術(shù)。2019年10月30-31日，中國粉體網(wǎng)將于江蘇徐州舉辦“2019全國石英大會”，屆時湖南工業(yè)大學侯清麟教授將作《剔除石英砂中氣液包裹體的工程化應用研究》報告，重點解說如何有效去除石英砂中氣液包裹體。

侯清麟教授個人簡介

國務院特殊津貼專家，湖南工業(yè)大學前黨委書記，曾任湖南株洲化工集團董事長兼總經(jīng)理。長期從事化工材料的基礎(chǔ)理論和產(chǎn)業(yè)化研究，近年來主持國家自然科學基金4項，湖南省科技廳重大專項3項，獲湖南省科學技術(shù)進步一等獎1項，二等獎2項；發(fā)表國內(nèi)外學術(shù)論文70余篇，發(fā)明專利8項，實用新型專利6項。

參考資料：

侯清麟等.微波-酸蝕去除石英砂中氣液包裹體優(yōu)選礦研究

李靜.微波和酸蝕作用去除石英砂中氣液包裹體及機理研究

劉泰榮.酸浸輔助微波場去除石英砂中氣液包裹體的研究

趙動.去除微小氣液包裹體制備高純石英砂的研究

銀銳明等.微波和酸蝕作用下石英砂中氣液包裹體的去除機理

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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