中國(guó)粉體網(wǎng)訊 隨著我國(guó)光伏和半導(dǎo)體等行業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)高純石英砂的需求量越來(lái)越高。然而，我國(guó)的天然水晶資源并不多，因此需要通過(guò)對(duì)脈石英、石英巖等二氧化硅含量高的石英類礦物進(jìn)行除雜、提純從而得到高純石英砂。
石英砂除雜工藝是將原料石英砂，通過(guò)水洗分級(jí)、擦洗脫泥、磁選、色選、浮選、酸洗、熱反應(yīng)等方法聯(lián)合作業(yè)，去除石英砂中的礦物雜質(zhì)，獲得粒度和雜質(zhì)含量均符合要求的高純石英砂。
1、水洗、分級(jí)脫泥
在石英原料的破碎過(guò)程中，不可避免的帶來(lái)了泥土等雜質(zhì)。水洗和分級(jí)脫泥是一種礦石入選前的預(yù)處理方法，這種方法可以使泥土溶解，此時(shí)，石英砂中SiO2的純度與石英砂粒度的大小有關(guān)，即隨著石英砂的粒度變小而降低，而鐵雜質(zhì)礦物的含量則隨著石英砂粒徑變小而變大，這是因?yàn)樵傲阶冃。瑒t其表面積就會(huì)變大，顆粒表面與水的接觸面積越大，加速了顆粒表面泥土的溶解，從而使泥土與石英分離。
水洗分級(jí)設(shè)備：主要用于各行業(yè)用硅砂的嚴(yán)格分級(jí)及精選；煤炭行業(yè)的煤粉與頁(yè)巖的分級(jí)。
2、擦洗
擦洗是通過(guò)用機(jī)器來(lái)增加外部的作用力提高石英砂顆粒之間的相互碰撞，繼而使砂粒之間產(chǎn)生了磨削力，使其表面粘附的薄膜鐵和泥土雜質(zhì)與砂粒分離。根據(jù)多年的研究發(fā)現(xiàn)，石英砂礦物中的集合體也可以因?yàn)槭艿竭@種外力的作用，使集合體發(fā)生解離，方便了后續(xù)的提純。
擦洗設(shè)備：主要用于礦泥的分散、礦物表面雜質(zhì)的去除和擦洗
3、磁選
磁選是去除原料中含鐵雜質(zhì)的有效方法之一。磁選工藝的采用，可以最大限度的清除包括連生體顆粒在內(nèi)的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦物。據(jù)了解，通常情況下，高純石英砂的磁選工藝需要進(jìn)行兩次或是兩次以上，以確保所得成品砂中磁性雜質(zhì)更少。
磁選設(shè)備：常用的磁選設(shè)備有除鐵器、磁滑輪、干式筒式磁選機(jī)、永磁筒式磁選機(jī)、感應(yīng)輥式磁選機(jī)、盤式磁選機(jī)、高梯度磁選機(jī)、超導(dǎo)磁選機(jī)、瓊斯型濕式強(qiáng)磁選機(jī)、平環(huán)式磁選機(jī)等�？筛鶕�(jù)礦物原料雜質(zhì)含量以及磁性雜質(zhì)強(qiáng)弱對(duì)磁選設(shè)備進(jìn)行選擇。
4、浮選
石英砂浮選主要是去除石英砂中的長(zhǎng)石、云母等非磁性伴生雜質(zhì)。石英砂浮選主要包括有氟浮選和無(wú)氟浮選。其中，有氟浮選是采用陽(yáng)離子捕收劑和氫氟酸活化劑在酸性pH值范圍內(nèi)進(jìn)行，其缺點(diǎn)是含氟廢水對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，需進(jìn)行處理后排放。無(wú)氟浮選是主要利用陰陽(yáng)離子混合捕收劑的配比和用量，利用它們Zeta電位不同，優(yōu)先浮選出長(zhǎng)石，實(shí)現(xiàn)分離。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)一般采用三級(jí)浮選工藝流程分別去除石英砂中的云母類礦物和長(zhǎng)石類礦物。
浮選機(jī)：浮選機(jī)工作時(shí)，隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，槽內(nèi)礦漿從四周經(jīng)槽底由葉輪下端吸到葉輪葉片之間，同時(shí)，由鼓風(fēng)機(jī)給入的低壓空氣經(jīng)空心軸和葉輪腔的空氣分配器，也進(jìn)入其中。礦漿與空氣在葉片之間充分混合后，從葉輪上半部周邊向斜上方推出，由定子穩(wěn)流和定向后進(jìn)入整個(gè)槽中。氣泡上升到泡沫穩(wěn)定區(qū)，經(jīng)過(guò)富集過(guò)程，泡沫從溢流堰自流溢出，進(jìn)入泡沫槽。還有一部分礦漿向葉輪下部流去，再經(jīng)葉輪攪拌，重新混合形成礦化氣泡，剩余的礦漿流向下一槽，直到終成為尾礦。
5、色選
色選技術(shù)是根據(jù)物料光學(xué)特性的差異，利用光電探測(cè)技術(shù)將顆粒狀物料中的異色顆粒物料自動(dòng)分揀出來(lái)。較純的硅石為白色或乳白色，含鐵雜質(zhì)或其脈石礦物的顏色則呈微黃、淺黃色或淺褐色和灰色等，在顏色和光澤上存在一定的差異，理論上可以利用這種差異將它們分離。
色選機(jī)：主要由給料系統(tǒng)、光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和分離執(zhí)行系統(tǒng)組成。
6、酸洗
在經(jīng)歷初步物理提純后，大部分雜質(zhì)礦物已被去除，但還有少量雜質(zhì)礦物處在晶界、微裂隙及晶體內(nèi)，酸（堿、鹽）處理法主要是為了去除這部分雜質(zhì)。其中酸浸法應(yīng)用最為廣泛，常采用氫氟酸、硫酸、鹽酸和硝酸其中兩種或兩種以上酸的混合溶液對(duì)石英砂進(jìn)行提純。
酸洗反應(yīng)釜：因石英砂中的金屬氧化物等雜質(zhì)可與混合酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶解的酸化沉渣，從而將雜質(zhì)分離，進(jìn)而達(dá)到提純石英砂的目的。酸洗過(guò)程通常在密閉的酸反應(yīng)釜中進(jìn)行。
7、熱處理
在高純石英砂的提純中，熱處理是指將石英砂放置在高溫或是中溫環(huán)境中，進(jìn)行直接高溫爆裂法或是采用氯化焙燒的方式對(duì)石英砂進(jìn)行除雜的過(guò)程。熱處理可以去除石英晶格雜質(zhì)、堿金屬等間隙原子類雜質(zhì)。目前直接高溫爆裂法又包括高溫焙燒和微波加熱法，是去除石英晶格雜質(zhì)、堿金屬等間隙原子類雜質(zhì)最主要的方法，氯化焙燒是在一定溫度和氛圍條件下，將雜質(zhì)組分離子轉(zhuǎn)化為低沸點(diǎn)的氯化物，進(jìn)而將雜質(zhì)組分分離的過(guò)程。
目前熱反應(yīng)通常采用高溫氯化爐、焙燒爐進(jìn)行石英砂的熱反應(yīng)處理。有學(xué)者研究，微波爐進(jìn)行石英砂的提純處理可在很大程度上減少粉塵以及酸污染，已有少量企業(yè)已經(jīng)落地微波爐的使用，但是由于成本等原因，尚未大面積使用。
結(jié)語(yǔ)
高純石英已成為光伏、半導(dǎo)體等行業(yè)不可替代的關(guān)鍵原材料。隨著中國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)高純石英石的需求越來(lái)越高，突破高純石英砂加工技術(shù)困境也愈發(fā)重要。由于不同地區(qū)的石英礦性質(zhì)不同，所含雜質(zhì)不盡相同，各行業(yè)所需石英砂的純度也不同，因此，在進(jìn)行高純石英砂的提純時(shí)，需要根據(jù)石英砂本身的礦石性質(zhì)采取不同的生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)設(shè)備，方可有針對(duì)性地除雜，得到滿足客戶需求的高純度的石英砂。
參考來(lái)源：
吳逍；高純石英原料選擇評(píng)價(jià)及提純工藝研究
潘俊良；氯化焙燒法制備4N8標(biāo)準(zhǔn)級(jí)高純石英試驗(yàn)研究，成都理工大學(xué)
馬曉光等，高純石英砂浮選工藝與藥劑研究進(jìn)展
郯城縣人民政府官網(wǎng)、中國(guó)粉體網(wǎng)等
張忠益等，工業(yè)硅小粒度硅石原料色選提純研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/九思）
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