[發明專利]一種石英管、石英板或石英棒的制備方法

在審

• 申請號: 201510432938.5
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN105110609A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 張亞峰
• 申請（專利權）人: 青島文創科技有限公司
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00;C03C1/02
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 趙永偉

技術領域

本發明涉及一種石英管、石英板或石英棒的制備方法，屬于無機物制備方法的技術領域。

背景技術

石英，地質學專業術語，一般指低溫石英(α-石英)，是石英族礦物中分布最廣的一個礦物。廣義的石英還包括高溫石英(β-石英)、柯石英等。其主要成分是SiO₂，無色透明，常含有少量雜質成分，而變為半透明或不透明的晶體，質地堅硬。石英是一種物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源，晶體屬三方晶系的氧化物礦物。石英塊又名硅石，主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料，也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。

純凈的石英無色透明，因含微量色素離子或細分散包裹體，或存在色心而呈各種顏色，并使透明度降低。石英適合在玻璃、鑄造、陶瓷、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料。石英是地球表面分布最廣的礦物之一，它的用途也相當廣泛。石英鐘、電子設備中把壓電石英片用作標準頻率；熔融后制成的玻璃，可用于制作光學儀器、眼鏡、玻璃管和其它產品；還可以做精密儀器的軸承、研磨材料、玻璃陶瓷等工業原料。

石英砂是一種非金屬礦物質，是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO₂，石英砂的顏色為乳白色、或無色半透明狀，硬度7，石英砂是重要的工業礦物原料，非化學危險品，廣泛用于玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料、冶煉硅鐵、冶金熔劑、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料等工業。

高純石英材料具有的獨特的物理、化學特性，堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物，硬度7，性脆無解理，貝殼狀斷口，密度為2.65，其熱學和機械性能具有明顯的異向性，不溶于酸，微溶于KOH溶液，熔點為1750℃；特別是其內在分子鏈結構、晶體形狀和晶格變化規律，使其具有的耐高溫、熱膨脹系數小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應、諧振效應以及其獨特的光學特性，在許多高科技產品中發揮著越來越重要的作用。

現有的精制石英砂的方法主要為酸洗，但僅僅進行酸洗，很難清除石英砂內含有的雜質，導致產品不合格。采用硝酸、濃鹽酸等混合酸，在一定條件下，對石英砂進行去鐵反應，可使石英砂含鐵量明顯降低。或者對石英砂進行脫泥、擦洗、分級后制成成品石英砂。或者采用物理法提純石英砂礦的方法將石英砂礦經破碎、擦洗、分級后，進行重選、脫泥、烘干，獲得石英砂產品。現有技術公開的石英砂浮選工藝，是將石英砂在調漿桶中進行pH調節以及與浮選藥劑反應后，再進入浮選機中浮選，去除石英砂中相關雜質。雖然都是針對石英砂除雜的，但有的是專門針對石英砂中的鐵質進行化學除去；有的只對石英砂進行簡單的破碎、擦洗、分級，獲得普通窗玻璃用石英原料；有的只針對石英砂物理除雜的某一工序(如浮選)進行；還有的在生產工藝中采取了焙燒、水淬等工序，采取這樣的工藝基本沒有考慮石英礦石及其共生礦物的特性，不利于后續的高純石英砂生產，只能作為一般的高品質石英砂使用。

石英砂礦石是由石英與大量雜質礦物構成的塊狀集合體，要去除這些雜質礦物質，就必須使這些雜質礦物與石英分離，成為單體，常用的犯法就是使用破碎和粉碎設備，將石英礦石粉碎成石英砂，再從石英砂中去除雜質礦物。由于石英砂礦石硬度大，在破碎、粉碎階段，設備的磨損比較嚴重。因此國內很多石英砂廠都采用焙燒、水淬方法，使石英礦石熱脹冷縮后結構疏松，降低在制砂過程中設備的磨損程度。但此種方式因為石英礦物與長石、云母等礦物共生時，會出現所謂的低共熔現象，混合體系的初始熔融溫度可降至700℃左右，而目前對石英礦石的焙燒溫度一般在900℃左右，這樣經焙燒后的礦石已經產生了部分熔融，熔融形成的玻璃質就會很牢固的覆蓋在石英表面，很難去除，由于這些玻璃質中含有大量的金屬元素雜質，從而為高純石英砂的生產帶來很難解決的問題。

由于脈石英在成礦是因環境條件影響必定有多種微量有害雜質和其他伴生礦物。主要有非金屬礦鉀、鈉長石、鋁、云母等、金屬礦赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦和黃鐵礦等雜質，故此，采用該方法生產的缺點適應內在包裹體雜質沒有得到有效地除去；赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦和黃鐵礦等沒有有效精密去除；對難溶于酸的非金屬礦雜質沒有得到有效精密去除；整個生產流程對產品質量穩定性控制差，產品質量不穩定。最終得到的SiO₂含量為99.9%，難以滿足高科技產品應用要求。

發明內容

本發明提供一種制備高純度石英管、石英板或石英棒的方法，其具體由以下技術方案加以實現的。

本發明的脈石英制備高純石英管、石英板或石英棒的步驟如下：