石英砂提纯技术发展现状
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高纯石英砂制备技术研究现状摘要:石英是一种基础材料,具有高硬度、耐高温、耐腐蚀等优异的物化性能,在一些高科技领域有着广泛应用。
高端石英产品对石英砂质量要求高,因此深入研究高纯石英砂制备技术对我国科技发展具有重要意义。
关键词:高纯石英砂;原料;用途;制备一、高纯石英砂的原料世界上只有少数原矿能生产高纯度石英砂用于高科技工业,这种原矿资源储量少,由于开采力度加大,已逐渐枯竭。
传统天然水晶简单提纯生产方法远不能满足工业生产需要,已逐渐从其它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、脉石英是我国生产石英砂的主要原材料。
但大多难以生产高纯石英砂。
目前国内以脉石英及花岗伟晶岩为主要原料生产高纯石英砂。
1、脉石英。
它是由地下岩浆硅热液填充在岩石裂隙中而形成,脉状是脉石英矿的主要呈现形式,二氧化硅含量高达99%。
伴生矿物有黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿等。
2、花岗伟晶岩。
花岗伟晶岩独特的物理化学性质,更易于成为制备高纯石英砂的原料。
目前多处于试验阶段。
其他方式:人工合成高纯石英砂。
目前多处于小批量试产阶段,二氧化硅含量较高,高售价是制约其推广大规模推广应用的原因。
二、高纯石英砂的用途高纯石英砂作为一种重要的硅质原料,被广泛应用在光伏产业、半导体、大规模集成电路、光导纤维、高温灯管、石英坩埚、高温玻璃、航空航天等高新技术领域,对高科技硅产业的发展有着重要作用。
1、半导体行业。
硅在高温条件下具有良好导电性,在低温下又类似绝缘体,这种独特的电学性能使硅成为半导体行业重要基础材料。
半导体行业对单晶硅有着大量需求,而单晶硅通常由高纯石英砂在石英坩埚中经直拉法制备得到。
高纯石英砂中金属杂质含量在用于半导体行业时有着严格要求,高纯石英具有良好的热稳定性能,加工时能承受较高的温度梯度冲击和较大的热传导速率,因此以高纯石英砂制备的石英坩埚在生产中可防止坩埚本身对晶片造成污染。
2、照明行业。
金属卤素灯具有光照强度高、显色性好、使用寿命长、节能环保等优点,在日常生活中正逐步取代白炽灯和荧光灯,被广泛应用于医疗、搜救、探险、化工等领域。
我国高纯石英加工技术现状与发展探讨[摘要]:高纯石英目前被用到很多高新领域,是一种十分稀缺的附加价值极高的原材料。
想要获得好的高纯石英,对于加工技术是有很高要求的,而我国目前的高纯石英加工技术还有待发展与提升。
本文将对我国高纯石英加工技术的现状进行分析,从而进一步探讨采取哪些方式可以推动这门技术的发展。
[关键词]:高纯石英砂加工技术现状发展一、高纯石英砂的市场状况随着科技的发展日新月异,高纯石英作为一种重要的原材料被越来越多的运用到各种高新领域中,石英砂作为各种高科技产业的重要原料基础,对其纯度是有极高要求的,换句话说,只有纯度极高的石英才是具有很高利用价值的,这就要求石英砂提出技术不断跟上步伐。
高纯石英砂是制造二氧化硅薄膜、石英玻璃、半导体硅及光线通讯电缆等高性能材料的主要原料,可广泛应用于现代科技和经济领域,附加值很高。
国际上,具备先进的高纯石英砂加工技术的也只有在少数发达国家,例如德国、美国、日本、英国等,而我国的高纯石英砂提纯技术还处在发展过程中,还有许多需要学习提升的地方。
基于自身技术现状相对落后且对于高纯石英砂有极大的需求量,我国每年都会大量向拥有先进提纯加工技术的国家批量进口高纯石英砂。
石英砂被广泛应用到科学研究、现代工业化生产及军事国防等多个领域,成为极其有价值的重要原料之一。
正因为如果,我国多个地区都开始了石英砂矿石的挖掘,并展开深度加工提纯,以获得高纯石英。
二、我国高纯石英石加工技术现状我国高纯石英加工技术还处在比较初级的阶段,这其中有相应客观原因,主要体现在如下几点:1.高纯石英原料稀缺高纯石英的原料通常为天然水晶,而随着近年来各行各业对于这种原料的需求量不断增大,加上它在自然环境中本来就不多,使得加工高纯石英的原料越来越稀缺。
一旦原料告急,后续的加工提纯技术就都没有意义了。
原料的不断减少是制约我国高纯石英加工技术发展的一个主要瓶颈。
原料稀缺不光是我国面临的问题,在世界范畴内都是相同的事实,基于这样的现状,近年来衍生出了越来越多的替代水晶的原料物质,很多物质通过特殊处理后基本能和水晶在性能上保持一致,这在很大程度上缓解了原料稀缺的障碍。
全球及中国高纯石英砂行业市场现状分析一、石英产业链石英的工业应用十分广泛,是重要的工业矿物之一。
石英产业链以SiO2为主要原料制成石英制品,普通石英砂主要用于生产玻璃制品、陶瓷制品、机械制品等;高纯石英砂主要用于生产天然石英玻璃,广泛应用于半导体、航空航天等高端制造产业,具有较高的附加值。
高纯石英最初是从一、二级天然水晶中深度提纯得到的,天然水晶制备高纯石英砂工艺较为简单,水晶原矿经过粉碎、磁选、浮选、酸浸、干燥、焙烧后得到成品石英砂,但目前我国水晶资源逐渐匮乏,成本越来越高;且生产过程中杂质含量高、能耗高、产品质量稳定性差。
高纯石英是SiO2纯度大于99.9%的石英系列产品总称,按SiO2含量和有害杂质含量可分为低端产品、中端产品、高端产品。
按SiO2纯度高纯石英产品划分:低端ω(SiO2)≥99.9%(3N),中端ω(SiO2)≥99.9%(4N),高端ω(SiO2)≥99.998%(4N8)。
按产品中Al、B、Li、K、Na、Ca、Mg、Ti、Fe、Mn、Cu、Cr、Ni等杂质元素总量划分:低端产品≤1000×10-6;中端产品≤100×10-6;高端产品≤20×10-6。
二、全球高纯石英砂行业市场现状分析2014年以来,全球能够加工成SiO2含量≥99.9%高纯石英砂的资源量呈减少趋势随着战略性新兴产业快速发展,其需求量持续增长,使全球高纯石英原料资源量持续减少。
2014年全球能够加工成高纯石英原料资源储量10354万吨,截至2019年,减少至7287万吨,减少率达到29.62%。
20世纪80~90年代,美、日、德等少数发达国家采用脉石英、花岗岩石英加工高纯石英,如日本和美国采用花岗岩石英,俄罗斯和德国用脉石英和变质石英岩加工高纯石英,全球能够加工成高纯石英原料资源分布较少,且不均匀。
近年来全球生产SiO2含量≥99.9%高纯石英砂产能逐年增长,据统计,截至2019年全球生产SiO2含量≥99.9%高纯石英砂产能为173.14万吨/年,同比增长1.3%。
2023年石英矿行业市场发展现状石英矿是一种具有多种用途的矿物,主要用于制造玻璃、半导体、光学仪器等产业。
目前,全球石英矿行业市场规模逐年扩大,据研究机构预估,到2025年,全球石英矿市场规模将达到超过20亿美元。
本文将从石英矿行业市场规模、主要应用领域、主要市场、发展趋势等方面分析石英矿行业的市场发展现状。
一、石英矿行业市场规模据“智能市场预测”报告指出,2015年全球石英矿市场规模为9.31亿美元,预计到2025年将增长至20.5亿美元,年均复合增长率为8.6%。
二、主要应用领域石英矿具有多种应用领域,主要包括以下几个方面:1. 玻璃制造:石英砂是玻璃制品的主要原材料,占全球石英矿消费量的40% ~ 50%。
2. 半导体制造:石英矿透明度高,热稳定性好,是半导体原材料的重要组成部分。
3. 光学仪器:石英矿的光学性质稳定,主要用于制造光学滤镜、光学玻璃等光学仪器。
4. 化工:石英砂促进化学反应,可用于化工领域的催化剂。
5. 建筑材料:石英砂具有优异的硬度和酸碱抗腐蚀性,被广泛用于建筑领域的水泥、混凝土和石膏板等建筑材料。
三、主要市场石英矿市场主要分布在北美、亚太地区、欧洲和中东地区。
其中,亚太地区是全球石英矿市场的主要消费地区,占全球石英矿消费量的40%以上。
而北美和欧洲是全球石英矿市场的主要生产地区。
四、发展趋势1. 市场份额逐渐向亚洲移动目前,亚太地区是全球石英矿市场的主要消费地区。
随着世界经济重心的逐渐转移,石英矿市场的消费和生产也将逐渐向亚洲地区移动。
2. 环保趋势助推石英矿行业发展随着全球环保意识的不断提高,政府加强环境保护的力度,化工、建筑等领域对石英砂的需求将增加。
同时,石英粉体作为环保型建材和装饰材料,将逐渐替代传统的建材和装饰材料。
3. 技术创新带动石英矿行业升级石英矿的应用范围不断扩大,技术创新成为石英矿行业发展的关键。
近年来,石英矿行业不断进行技术研究和创新,石英砂智能生产线、生物制氢技术、高性能石英反应器等技术不断涌现。
2024年石英砂滤料市场分析现状引言石英砂滤料是一种常用于水处理、建筑、化工等领域的重要材料。
随着全球工业和人口的增长,对水资源和水质要求也越来越高,这为石英砂滤料市场提供了巨大的发展机遇。
本文将对石英砂滤料市场的现状进行分析。
市场规模石英砂滤料市场规模随着行业需求的增长而不断扩大。
据行业数据统计,2019年全球石英砂滤料市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将增长至XX亿美元。
亚太地区是最大的市场,其次是欧洲和北美地区。
市场驱动因素水处理需求增加随着全球人口的增长和工业发展,对水资源的需求也与日俱增。
石英砂滤料作为水处理领域的重要材料,被广泛用于污水处理、饮用水过滤等应用领域。
水处理需求的增加是推动石英砂滤料市场发展的重要因素之一。
建筑和化工领域需求石英砂滤料不仅在水处理领域有应用,还在建筑和化工领域有广泛的需求。
石英砂滤料作为建筑材料,常用于混凝土配料和砂浆制备。
在化工领域,石英砂滤料被用作填料、催化剂和反应器载体等。
建筑和化工领域的需求也对石英砂滤料市场的发展起到了积极推动作用。
市场竞争态势石英砂滤料市场竞争激烈,存在着多家主要企业参与市场竞争。
主要的竞争企业包括XX公司、XX公司和XX公司等。
这些企业通过提供高质量的产品和增值服务来争夺市场份额。
同时,技术创新、产品升级和市场扩展也是提高竞争力的关键因素。
市场挑战环境法规限制石英砂滤料的生产和使用受到环境法规的限制。
一些国家和地区对石英砂滤料的产量、质量和使用方式有一定的限制要求,以保护环境和人类健康。
这对石英砂滤料市场的发展带来了一定的挑战。
原材料价格波动石英砂滤料的主要原材料是石英砂矿石,其价格受到市场供求关系和外部因素的影响。
原材料价格的波动可能会影响石英砂滤料的生产成本和市场价格,给企业带来压力。
市场趋势技术升级与创新随着科学技术的不断进步,石英砂滤料行业也在不断升级和创新。
新型材料和技术的应用可以提高产品的性能和效果,增加市场竞争力。
研究高纯度石英砂的提纯方法及项目可行性报告项目背景高纯度石英砂在许多工业领域具有广泛的应用,例如光电子、半导体、光纤通信等。
然而,目前市场上的石英砂普遍含有杂质,需要经过提纯处理才能满足高端应用的要求。
因此,本项目旨在研究高纯度石英砂的提纯方法,并评估该项目的可行性。
提纯方法为了提纯高纯度石英砂,我们将采用以下方法:1. 酸洗:通过使用酸性溶液(如盐酸或硫酸)对石英砂进行浸泡和搅拌,可以去除大部分杂质。
酸洗过程需要控制溶液的浓度和操作时间,以确保石英砂的纯度达到要求。
2. 碱洗:在酸洗后,进行碱洗可以进一步去除残留的杂质。
碱洗使用碱性溶液(如氢氧化钠或氢氧化铵)对石英砂进行处理,帮助去除酸洗过程中产生的酸性残留物。
3. 磁选:磁选是一种物理分离方法,适用于去除石英砂中的磁性杂质。
通过将石英砂与磁性杂质混合后,利用磁性杂质对石英砂的吸附作用,可以通过磁场的作用将磁性杂质分离出去。
4. 浮选:浮选是一种物理-化学分离方法,适用于去除石英砂中的非磁性杂质。
通过在特定条件下添加浮选剂,可以使石英砂颗粒与非磁性杂质颗粒之间产生疏水性差异,从而实现分离。
项目可行性评估在进行高纯度石英砂提纯项目之前,我们需要对该项目的可行性进行评估。
以下是我们的评估结果:1. 市场需求:高纯度石英砂在光电子、半导体等行业具有广泛的需求,并且市场规模庞大。
因此,该项目有良好的市场前景。
2. 技术可行性:提纯高纯度石英砂的方法已经存在,并且经过实践验证。
我们可以借鉴现有的技术方法,并进行改进和优化,以提高提纯效率和纯度。
3. 经济可行性:该项目的成本主要包括原材料采购、设备投资、人力成本等。
通过合理的成本控制和市场定价,可以确保项目的经济可行性。
4. 法律风险:在进行项目实施过程中,我们将遵守相关的法律法规,确保项目的合法性和可持续发展性。
同时,我们将避免使用不能确认的内容,以避免法律风险。
综合考虑以上因素,我们认为研究高纯度石英砂的提纯方法是可行的,并具有良好的市场前景和经济效益。
2024年硅砂及石英砂市场环境分析1. 市场概述硅砂及石英砂是一种重要的工业原材料,广泛用于玻璃、建筑、化工、陶瓷、电子等行业。
硅砂及石英砂市场具有较大的潜力,但也面临着不少挑战。
本文将对硅砂及石英砂市场环境进行分析。
2. 市场规模硅砂及石英砂市场规模庞大。
根据市场研究数据显示,全球年均硅砂及石英砂消费量约为1.2亿吨。
中国是全球最大的硅砂及石英砂消费国家,年消费量占全球的三分之一。
3. 市场经营主体硅砂及石英砂市场具有较高的集中度。
全球主要的硅砂及石英砂生产企业包括:美国Unimin公司、中国石化集团、日本信越化学等。
这些大型企业拥有先进的采矿技术和生产设备,具备较强的市场竞争力。
4. 市场需求趋势硅砂及石英砂市场需求呈现出以下几个趋势:•规模扩大:随着经济的发展和工业化进程的推进,对硅砂及石英砂的需求不断增加。
•技术升级:随着科技的进步,硅砂及石英砂的应用范围不断拓展,对产品质量和性能的要求也越来越高。
•环保意识增强:在如今环保意识日益提高的背景下,绿色环保型硅砂及石英砂备受青睐。
•新兴行业需求增多:新兴行业如新能源、新材料等的发展,对硅砂及石英砂的需求也在不断增加。
5. 市场竞争格局硅砂及石英砂市场竞争激烈,主要表现在以下几个方面:•产品质量和技术:市场竞争主体通过不断提高产品质量和技术水平来赢得竞争优势。
•价格竞争:在市场竞争中,价格也是一个重要的竞争因素。
企业通过价格战来争夺市场份额。
•营销渠道:拥有强大的销售渠道和客户资源的企业具备较强的市场竞争力。
•品牌影响力:具备品牌影响力的企业在市场竞争中更具竞争力,消费者更倾向于购买知名品牌产品。
6. 市场风险和挑战硅砂及石英砂市场亦存在一定的风险和挑战:•原材料供应风险:硅砂及石英砂的主要原材料是矿石,在供应链中存在着一定的风险,如矿石价格波动、采矿环境的限制等。
•环保压力增大:硅砂及石英砂的生产过程会产生一定的废气、废水和固体废弃物,这对环境造成一定压力。
中国石英石行业发展现状全景分析及行业发展趋势一、行业现状1.市场规模扩大:中国石英石行业市场规模逐年扩大,产业链条不断延伸。
据统计,中国石英石行业市场规模已超过1000亿元,迅速成为中国石材行业的一个重要分支。
2.产品品质提升:随着技术的进步和市场对产品品质要求的提高,越来越多的中国石英石企业开始引进国外的先进生产设备和技术,从而提升产品的品质,满足市场需求。
3.产业集聚效应明显:中国石英石行业在一些地方形成了明显的产业集聚效应,例如广东、福建、江苏等地,这些地方的石英石企业数量众多,生产规模大,形成了相对成熟的产业链。
二、全景分析1.优势:中国石英石行业拥有丰富的石英石资源,可以满足国内市场的需求,并出口到国际市场。
同时,中国石英石企业在生产工艺和技术方面也有一定的优势,可以提供高品质的产品。
2.挑战:中国石英石行业也面临着一些挑战。
首先是市场竞争激烈,企业需要不断提升自身的竞争力。
其次是环保问题,石英石加工过程中会产生大量的废水和废料,如何解决这些环保问题成为行业发展的关键。
3.机遇:中国石英石行业在国内市场和国际市场都有较大的发展机遇。
随着中国经济的不断发展和城镇化进程的推进,建筑业对石材的需求将会持续增长。
此外,一带一路倡议的实施也为中国石英石企业提供了拓展海外市场的机会。
1.高端化:随着人们生活水平的提高,对产品品质和外观的要求也越来越高。
未来,中国石英石行业将会朝着高端化和差异化发展方向,提供更多种类、更高品质的产品。
2.绿色环保:环保已经成为中国企业发展的重要方向之一,石英石行业也不例外。
未来,企业需要加大在环保设备和技术上的投入,减少废水废料的排放,推动石英石行业的绿色发展。
3.国际化:中国石英石企业在国际市场上的竞争力还相对较弱,未来需要加大对国际市场的开拓力度,提升产品的国际竞争力。
同时,可以通过与国外企业的合作和并购,获得更多的市场份额。
总之,中国石英石行业发展前景广阔,具备较大的市场规模和较强的竞争力。
全球高纯石英砂供需数据以及中国高纯石英砂进出口走势高纯石英是半导体、光伏等许多战略新兴领域重要原材料。
高纯石英的制作研究是未来的发展趋势。
高纯石英可通过天然水晶粉磨加工、石英矿物提纯以及用含硅化合物化学合成。
高纯石英砂应用范围较广泛,主要应用于半导体、光伏、光通讯、电光源等领域。
根据《2021-2027年中国高纯石英砂行业发展现状分析及投资策略研究报告》显示:全球高纯石英的存储量有限,随着新兴战略行业的不断发展,市场对高纯石英的需求量逐渐增多,2014年以来,高纯石英的存储量从9494万吨下降至2019年的7287万吨。
巴西是高纯石英砂全球第一大资源量国,2019年存储量为2111万吨,占比28.97%,矿石类型主要为天然水晶。
美国是第二大资源量国,2014年资源量为2563万吨,2019年资源量为1822万吨,在全球中仍占比25.0%,矿石类型主要为花岗岩石英,分布在北卡罗来纳州SprucePine地区。
加拿大位列全球第三,2019年资源量为1000万吨,占比13.72%,矿石类型主要为脉石英,主要分布在魁北克省东南部约翰比兹湾的海岸带。
我国的脉石英和水晶2019年资源量为685万吨,其中水晶资源量仅为0.69万吨。
挪威、俄罗斯和印度的脉石英资源,马达加斯加的水晶资源在全球占一定比例。
随着技术的不断进步,全球及各国的高纯是石英产能在不断提升。
全球生产高纯石英砂的国家主要有美国、中国、挪威、加拿大、俄罗斯、巴西等国。
2012年,全球高纯石英砂的产能105.22万吨/年,其中美国高纯石英砂的产能55.77万吨/年,中国高纯石英砂的产能10万吨/年。
2019年,全球高纯石英砂的产能173.14万吨/年,其中美国高纯石英砂的产能95.23万吨/年,中国高纯石英砂的产能27万吨/年。
据世界半导体贸易统计WSTS数据,2012年全球高纯石英消费量为73.35万吨,其中半导体领域消费45.36万吨,光通讯领域消费8.79万吨,光伏领域消费6.67万吨、电光源领域消费2.92万吨、其他领域消费9.61万吨,用于半导体、光伏、光通讯、电光源等战略性新兴产业领域约占消费量的87%。
石英砂提纯技术发展现状摘要:我国的石英砂选矿提纯及深加工开发起步较晚,很多行业对石英砂需求量很大,但国内优质石英砂资源相对较少,在对石英砂的质量指标有较高要求的情况下,必须经过提纯工艺,才能达到各个尖端工业生产的要求。
本文综述介绍了近年来石英砂提纯技术发展现状,介绍了几种比较有效的高纯石英砂的制备提纯方法,提纯石英砂的主要方法可以分为物理方法和化学方法两类。
包括擦洗法、磁选法、浮选法、、酸浸法、络合法、微生物浸出法等,通过提纯制备高纯石英砂能缓解天然水晶资源不足,满足日益增长的高科技用硅需求的有效途径,对促进我国国民经济建设具有重要的现实意义。
关键词:石英砂;提纯;物理;化学石英砂是自然界最常见、应用最广泛的非金属矿物原料。
随着国民经济和科学技术的飞速发展,石英砂的应用己不再是局限于玻璃制品、建筑材料等一些对原料质量要求不高的传统领域,更多的开始涉入高新技术产业领域,如半导体技术、薄膜材料、原子能、光纤通讯电缆材料以及国防科技尖端等诸多方面。
应用于这些领域的石英产品的一个显著特征是其对石英砂原料质量有很严格的要求,必须经过提纯工艺,才能达到各个尖端工业生产的要求。
一般sio2≥99.9%,杂质含量,尤其是铁杂质、铝杂质含量被限制在很低的范围。
多年以来,国内外普遍选用天然水晶作原料,经过精选提纯后,满足高科技用硅的需求,但由于天然水晶价格昂贵,资源日益枯竭,使得人们不得不把视线转移到寻找水晶代用原料这个问题上。
目前,在得到水晶代用原料上大致有三个途径[1]:(l)人造水晶;(2)溶胶—凝胶法及四氧化硅气相沉淀法;(3)天然石英砂加工提纯法。
显然,前两种途径因其造价成本高、生产规模小等缺点,而无法做到真正意义上的水晶代用原料,而利用对石英砂的精选提纯制成的高纯或超高纯石英砂代替水晶,不仅行之有效,而且因天然石英砂矿藏丰富、加工成本低廉和易实现规模生产等优点,受到研究单位和生产企业的广泛关注。
因此,采用石英砂提纯技术,获得高纯石英砂,是满足我国高技术领域对高纯硅需求的有效途径,对促进我国国民经济发展具有重要的意义。
目前提纯石英砂的主要方法可以分为物理方法和化学方法两种。
[2-4]一、物理方法物理方法主要是水洗和分级脱泥、擦洗、磁选和浮选。
1.1 水洗和分级脱泥这种方法主要是针对含有大量粘土矿物的石英砂。
因为随着石英砂颗粒变细,其中SiO2的品位随之降低,而铁质和铝质等杂质矿物的品位反而升高,所以在入选前对石英砂原矿进行水选、分级脱泥非常必要,并且效果也较为明显[5]。
它只是作为一种矿石入选前的预处理方法,应用得较早也很普遍,但对于存在于石英砂表面的薄膜铁和粘连性杂质矿物,其脱除效果尚不显著。
1.2 擦洗擦洗是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物和进一步擦碎未成单体的矿物集合体,擦洗可以擦碎未成单体的矿物集合体,再经过分级作业达到对原料的初步提纯效果。
目前,主要有机械擦洗和超声波擦洗。
影响机械擦洗法效果的主要因素是来自擦洗机的结构特点和配置形式,其次为工艺因素(主要包括擦洗时间和擦洗固体浓度)。
研究表明,石英砂矿擦洗固体浓度在 50% ~ 60% 之间效果最好,擦洗时间原则上以初步达到产品质量要求为准。
时间过长,会加大设备磨损,增加成本。
超声波擦洗是用超声波对液体中的石英颗粒进行猛烈冲击,从而使颗料表面的微量杂质或水化膜迅速地从石英颗粒表面剥落,在分散剂的作用下成为微细的悬浮物,脱离石英砂,经洗涤分离后,使石英砂纯度大大地提高。
根据廖青、朱建军等[6]的研究,水和少量分散剂的液体介质中,经超声波处理后,-0.15mm 石英砂岩颗粒粉末含 Fe2O3 0.12% 和SiO2 99.42% 可达到含 Fe2O3 0.01% , SiO2 99.8% ,回收率在 99% 以上,达到光学玻璃用砂标准。
1.3 磁选磁选法可以最大限度的去除石英砂颗粒内含有的杂质,以赤铁矿、褐铁矿和黑云母等为主的弱磁性杂质矿物和以磁铁矿为主的强磁性矿物。
对于弱磁性杂质矿物常选用在10000Oe以上的强磁机,对于强磁性杂质的矿物常采用弱磁机或者是中磁机进行磁选。
一般来说,磁选次数和磁场强度对磁选除铁效果有重要影响,随磁选次数的增加,含铁量逐渐减少;而在一定的磁场强度下可除去大部分的铁质,但此后磁场强度即使提高很多,除铁率也无多大变化。
另外,石英砂粒度越细,除铁效果越好,其原因是细粒石英砂中含铁杂质矿物量高的缘故。
田金星[7]在高纯石英砂的提纯工艺研究进行了实验研究,结果表明,随磁场强度的增大,杂质的脱除率上升,磁场强度达到10 000Oe 以后,杂质的脱除率增加不明显。
因此适宜的磁场强度应为10000Oe。
经磁选后,40目SiO2品位可达99.05%,Fe 2O3含量为0.071%;40~80目SiO2品位为99.09%,Fe2O3含量0.070%;80~140目SiO2品位99.14%,Fe 2O 3含量0.067%; 140~200目SiO2品位99.10%,Fe2O3含量0.069%。
但是石英砂中含杂质较多时,特别是含有较多的弱磁性或非磁性的杂质时,仅采用磁选是不能提纯成高纯石英砂的。
1.4 浮选浮选是为了除去石英砂中长石、云母等非磁性伴生杂质矿物。
目前主要有有氟浮选和无氟浮选两种方法。
有氟浮选是采用阳离子捕收剂和氢氟酸活化剂在酸性pH值范围内进行的。
但是考虑到含氟废水对环境的严重影响,人们开始转向无氟浮选。
利用石英、长石结构构成的差异,合理调配阴阳离子混合捕收剂的配比及用量,利用他们Zeta电位的不同,优先浮选出长石,实现二者的分离[8]。
有文献报道[9],在中性条件下,加入无氟浮选药剂,使二氧化硅微细粉体中SiO2含量从99.1%提高到99.77%左右,相应地Fe2O3含量从0.081%下降到0.023%,产率在83%~85%。
这表明无氟浮选能显著改善二氧化硅微细粉体的品质。
汤亚飞等[10]采用六偏磷酸钠作分散剂和浮选调整剂,十二胺作捕收剂,可从石英微细粉料中除去铁杂质,Fe2O3含量由0.09% 下降至0.02%,产率达到85% 。
二、化学方法化学方法主要是酸浸法和络合法,酸浸法是利用石英不溶于酸(HF除外),其他杂质矿物能被酸液溶解的特点,从而可以实现对石英的进一步提纯。
络合法是利用石英粉在经过酸浸后,酸又能与溶液中的杂质离子形成配位化合物,使溶液中的杂质离子进一步去除。
酸浸法又分为单酸浸法和混合酸浸法。
酸浸法常用酸类有硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸。
络合法常用的酸类主要是草酸和醋酸。
上述酸类对石英中金属杂质矿物均有较好的去除效果。
各种稀酸对Fe和Al的去除效果明显,而对Ti和Cr的去除则主要利用较浓的硫酸、王水和氢氟酸处理。
影响酸处理效果的主要因素是酸浓度、温度、时间以及洗涤过程等。
2.1 单酸浸法将一定量的石英砂置于一定浓度的酸溶液中,加热到一定温度,加热适当的时间,将酸溶液回收,石英砂经洗涤、干燥即可。
四川某地的含粉砂粘土质硅藻土[11],用硫酸作为酸浸剂,通过对温度、硫酸浓度及液固比的研究,得出当温度为90℃,硫酸浓度为40%,液固比为10 ∶ 1 时,硅藻土中铁的浸出率最佳, Fe 2O3的含量由3%~4%降低到0.86%,Al 2O3含量也由9.55%降低到7.08%,硅藻土中SiO2的含量升高到80%以上。
周永恒[12]在对石英的酸浸提纯实验研究中,通过对氢氟酸的酸浸温度、浓度、时间的研究,结果表明:当脉石英原料粉在温度为120℃、HF与水的比例为0.4~0.5的溶液中酸浸0.5~ 6h,其纯度可达到中高档石英玻璃的标准。
2.2 混合酸浸法由于每一种酸对石英砂中杂质的去除效果不同,不同的酸混合在一起,产生协同效应,使石英砂中杂质的去除率更高,可以获得纯度更高的石英砂。
将水洗后的石英砂加入到混合酸液中,在常温下,间隙搅拌浸出,一般时间为24h;若在加热的条件下,采用搅拌浸出,时间一般为2~6h,洗涤干燥即可。
张嫦等[13]利用在室温下,18%盐酸与硅微粉1.5∶1的液固比,接着再用25%硫酸,硫酸与硅微粉的液固比为2∶ 1进行第二次酸浸,所用的酸浸时间均为12h,经两次酸浸纯化处理后的硅微粉中铁含量< 60μg/g。
将洗选过的石英砂按20%~80%的固体质量分数配成浆料放入装有机械搅拌器的容器中,然后加入盐酸溶液(1%~10%)和氟硅酸溶液(1%~10%),将石英砂和溶液在75~100℃温度下搅拌2~3h,然后除去料浆中的溶液,再用水清洗数次、直至清洗液pH值接近中性为止。
用此法处理,可使石英砂的铁含量由0.0059%降低至0.0002%~ 0.005%。
沈久明[14]所用的混合酸比例为硫酸∶盐酸∶硝酸∶氢氟酸=50%∶25%∶15%∶10%,加热到80℃,浸出矿浆的浓度为50%~55%,其二氧化硅的含量和铁杂质的含量达到高纯石英砂的标准(SiO2≥99.98% ,Fe2O 3≤0.001%)。
2.3 络合法络合法是将一种中等强度的有机酸,与石英砂表面的杂质发生反应,且还能与反应后的杂质离子形成稳定的配位化合物,降低了杂质离子在颗粒表面的浓度,同时也防止离子在洗涤过程中产生沉淀,使石英砂中杂质含量进一步降低。
Panias等[15]将平均粒径20μm含铁量为110×10-6的石英砂,称取一定量置于草酸溶液中,在加热至80℃下,处理时间为3h,可以溶解含铁矿物,在酸性溶液中只能以Fe 3+形式存在, Fe 3+再与草酸形成稳定的螯合物,其除铁率在80%~100%之间,经过处理后,石英砂中含铁量低于10×10-6。
湖南省浏阳市的石英砂[16]经过草酸处理后,样品中SiO2 含量由98.26%升高到99.81%,Al2O3的含量由0.18%降低到0.15%,Fe2O3含量降低到0.10%。
以上所用的酸均可用蒸发、凝结或其他方法达到再生、重复使用的目的。
当SiO2纯度要求很高时,清洗酸液的水必须是蒸馏水或去离子水,以免自来水中所含的铁等杂质对高纯SiO2造成污染。
其他方法用微生物浸出石英砂颗粒表面的薄膜铁或浸染铁,是最近发展起来的一种除铁技术。
国外研究表明,用黑曲霉、青霉、假单胞菌、多黏菌素杆菌等微生物对石英表面薄膜铁浸除时,均取得了较好的效果,其中以黑曲霉菌浸除铁的效果最佳[14]。
Fe2O3的去除率多在75%以上,精矿Fe203的品位低达0.007%。
并且发现,用大多数细菌和霉菌预先培育的培养液浸除铁的效果会更好。
三、结语不管是物理方法还是化学方法,在石英砂提纯的整个工艺过程中,都有不可替代的作用。
在实际应用中,往往是先用物理方法作预处理,如水洗和分级脱泥、擦洗、磁选、浮选和超声波法,除去大部分的杂质,再进行化学方法即酸浸法和络合法,进一步除去石英砂中的微量杂质。