[發明專利]一種制備超純石英砂的工藝方法

在審

• 申請號: 201511014666.3
• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN105645757A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 侯清麟;侯熠徽
• 申請（專利權）人: 侯清麟
• 主分類號: C03C1/02
• 分類號: C03C1/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

技術領域

本發明涉及超純石英砂制備技術領域，更具體地，涉及一種制備超純石英砂的工藝方法。

背景技術

石英玻璃是單一組分SiO₂的特種高檔玻璃，因具有極好的理化性能而被廣泛應用在半導體技術、集成電路、光纖通訊、激光技術、航天等高科技領域。上世紀中期，人們用天然水晶為原料生產石英玻璃，可隨著其大量應用，水晶礦已接近枯竭，早已滿足不了現代高科技工業的迅猛發展。經過科研工作者幾十年來的探索，發現經過純化得到的超純石英砂可以替代水晶生產石英玻璃，因而，超純石英砂的制備技術備受關注。

目前，全世界擁有生產SiO₂含量達到99.999%的超純石英砂的核心技術的生產廠家屈指可數，其中美國的尤尼明公司(UNIMIN)和通用電氣公司(GE)幾乎壟斷了整個超純石英砂供應市場。我國石英砂資源儲備十分豐富，但是由于目前工藝限制，生產石英砂SiO₂含量至多只能到達99.996%，且所得石英砂品質不高，工藝穩定性不佳。隨著我國高科技術發展的需要，對超純石英砂的需求將會越來越大，因此，為了打破國外在該領域長期的技術壟斷，充分發揮我國資源優勢，亟需完成國產超純石英砂工業化生產。

本申請人長期致力于微波處理高純石英砂的研究，專利申請公告號為CN105036545A的發明專利申請，公開了一種剔除高純石英砂中氣液包裹體的工藝方法，采用微波處理高純石英砂，并通過調節微波處理的精確的工藝條件，即微波的功率為1000～4000w，輻射處理時間為1～10h，高純石英砂一次處理量為100～600g，高純石英砂為粒度控制在0.178～1.43mm的馬達加斯石英礦，得到了比天然水晶中氣液包裹體含量降低一個數量級以上的高純度石英砂，成功擯棄傳統工藝中酸蝕處理步驟，避免環境污染和操作條件的惡劣。

由于不同的石英礦其各種元素含量不相同，這給微波處理帶來很大的難度。在CN105036545A的發明專利申請文件中，通過大量實驗證實，微波處理高純石英砂的技術效果很大程度上受到原料石英砂的種類的影響。請見其說明書【0035】段的描述，“東海地區石英礦中氣液包裹體的H₂O的密度最高為0.823，

其次為馬達加斯加石英砂為0.657，但是東海石英礦中Li⁺、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Al³⁺遠遠高于一級水晶。所以東海地區的不適合作為試驗原料，而馬達加斯加地區的較為適合。也就是說，該技術更為針對性以馬達加斯石英礦作為原料，這給該技術的推廣實施帶來了很大的原料進口來源限制，同時也提高了生產成本。再者，該技術單次處理量小，每次處理100～600g，帶來操作上的繁瑣，也提高了生產成本，工業化生產可操作性較小。本申請人大量研究顯示，高純度石英砂的處理工藝與處理條件、單次處理量等因素密切相關，但并又不存在簡單的線性放大關系。因此，產品在投入大規模的工業生產以前，必須研制出一條成熟、穩定、可行、適合于工業生產的技術工藝路線和工藝條件。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有超純石英砂制備技術的不足，提供一種制備超純石英砂的工藝方法，該方法可以實現超純石英砂工業化規模生產，可使用國產原料，成本低，技術效果穩定。

本發明要解決的另一技術問題是提供采用所述制備超純石英砂的工藝方法得到的超純石英砂。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

提供一種制備超純石英砂的工藝方法，是將高純石英砂經微波輻射處理，所述微波的功率為40～80KW，所述輻射處理時間為10～15h，溫度為600～1000℃，高純石英砂一次處理量為10Kg。

本發明既可以使用進口馬達加斯石英礦，又可以使用國產的石英礦，例如我國東海縣產的高純石英砂。

優選地，所述高純石英砂的粒度控制在0.065～0.160mm。

優選地，所述微波的功率為50～70KW，所述輻射處理時間為10～12h，溫度為800℃。

進一步優選地，所述微波的功率為60KW，所述輻射處理時間為12h。

優選地，所述高純石英砂為東海縣產高純石英砂。

本發明同時提供采用所述工藝方法制備得到的超純石英砂。

本發明的有益效果：