石英仪器相关石英砂杂质的常用脱除方式,另外,对用于生产高纯石英玻璃的天然石英而言,流体包裹体也是影响产品质量的重要杂质。因此,石英砂的选矿提纯主要是铁杂质、铝杂质和流体包裹体的有效脱除,其方法包括擦洗、磁选、浮选、酸浸、热处理、微生物浸出等。
酸浸
酸浸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,从而实现对石英的进一步提纯。酸浸常用酸类有硫酸、盐酸、硝酸、醋酸和氢氟酸。还原剂有亚硫酸及其盐类等。上述酸类对石英中的非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因此,石英砂的选矿提纯主要是铁杂质、铝杂质和流体包裹体的有效脱除,其方法包括擦洗、磁选、浮选、酸浸、热处理、微生物浸出等。
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。通常使用上述酸类组成的混合酸进行杂质矿物的酸浸脱除,考虑到HF酸对石英的溶解作用,故HF酸浓度一般不超过10%。酸浸各种因素的控制应根据石英最终品位要求,尽量降低酸的浓度、温度和用量,减少酸浸时间,以实现在较低的选矿成本下进行石英提纯。
根据酸浸温度不同,酸浸试验可分为热酸处理和冷酸处理。冷酸处理采用浸泡间歇搅拌浸出法,时间一般为24h。热酸处理一般时间较短,采用搅拌浸出。热处理,石英中的流体杂质通常采用热处理方法去除,如高温氯化脱气法、热或冷爆裂法、微波-酸浸法等。
微生物浸出
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。目前,微生物除铁处于实验室研究阶段,规模化生产尚需进一步试验研究。
石英砂提纯方法及工艺流程由原砂中杂质矿物的赋存状态、选矿成本及精砂制品工业用途所确定。同时,在生产过程中要严防二次污染,如提纯水应采用去离子水,各种专业设备及工具尽可能不污染最终产品。
高纯石英砂作为大规模及超大规模集成电路、光纤、激光、航天、军事中的基础材料,其需求量越来越大,已经成为国民经济的战略性产品。结合化学、物理、微生物学、电磁(波)等专业知识,研究高纯石英砂的提纯技术是今后重要的发展方向。