[發明專利]一種高純石英玻璃原料的制備方法

在審

• 申請號: 201811295211.7
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109127116A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 高春慶;王海亮;楊任新;沈進杰;駱洪振;孫炳泉;侯更合
• 申請（專利權）人: 中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司;華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B03B7/00
• 分類號: B03B7/00
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 奚志鵬

本發明公開了一種高純石英玻璃原料的制備方法，將粒度≤0.3mm、SiO₂含量≥98.3％的石英砂為原料，給入脫泥作業，將產出的脫泥砂給入浮選機進行反浮選作業，將產出的反浮選精礦給入深度脫泥作業，將產出的脫泥精礦給入強磁選機進行強磁選除雜作業，將產出的磁選精礦經過濃縮，再給入盛有酸溶液的浸出槽中攪拌處理，除去磁選精礦中能溶于酸的雜質元素，浸出過程酸溶液質量濃度比以硫酸∶鹽酸∶硝酸∶氫氟酸＝(28.5％～31.5％)∶(14.5％～16.0％)∶(8.7％～9.3％)∶(5.7％～6.3％)，浸出液固比v∶m＝(3.8～4.2)∶1；最后進行洗滌、分級、過濾，烘干，即得到SiO₂品位≥99.92％的高純石英砂。本發明具有工藝流程簡單，生產成本低，獲得石英砂產品純度高等優點。

技術領域

本發明屬于石英砂選礦提純技術領域，具體涉及一種高純石英玻璃原料的制備方法，用于制備SiO₂含量高于99.99％的高純石英玻璃原料。

背景技術

高純石英砂一般是指SiO₂含量高于99.95％的石英粉體，是石英玻璃和石英坩堝的主要原料，其高檔產品被廣泛應用在大規模及超大規模集成電路、光纖、太陽能電池、激光、航天、軍事等行業中。由于這些行業關系到國家的長遠發展，是一個國家高新技術可持續發展的必要條件，因此高純石英砂的戰略地位非常重要，其高端產品的制備技術被美國、德國等發達國家壟斷，并限制技術和出口。我國石英砂的提純和規模化開采依然處于艱難的探索階段。

高純石英一般選用天然水晶為原料，經過精選提純加工后，才能達到質量指標要求。但是高品級石英原料緊缺，價格昂貴，天然水晶儲量逐漸枯竭。因此，采用其他硅質礦物資源生產高純石英具有非常重要的意義。目前自然界中只有優質水晶(一級、二級水晶)可以滿足要求，但本身儲量有限，而天然的高純水晶原料日益枯竭。因此，利用各種分選提純的手段從石英礦資源中分離出高純度的石英砂成為當前的研究重點和難點。實踐證明：石英一般與云母、長石、赤褐鐵礦等礦物伴生在一起，因此在石英的選礦提純試驗中，主要是去除鐵質、鋁質、鈣質等礦物組分。

我國是世界上石英砂礦產資源豐富的國家之一。富含石英巖和石英砂巖的變質巖和沉積巖分布廣泛，具備形成硅質原料礦的有利條件。同時，我國水晶礦床貧礦多、富礦少，高級別儲量少，多為伴生礦床，開采條件差，開采后多采用手工分選，各地水晶雜質含量差別較大，產品質量不穩定，難以實現原料的標準化供應。

國外以美國的石英砂選礦提純技術最為先進，特點是工業化產量大、裝備專業化和生產自動化程度高，其產品已發展到第六代(雜質總質量分數小于8×10^-6，透明度為光學級)。經過選礦提純制成的高純和超高純石英砂已廣泛應用于航空航天、原子能技術、激光、光纜通訊、軍工等高科技領域。隨著科學技術的進步，高科技用硅的需求量也將大量增加，而天然水晶資源的趨枯竭使得人們不得不將目光轉向天然水晶的替代品—高純和超高純石英砂上。

目前，以脈石英、石英巖和石英砂巖為原料提純加工高純石英，主要是采用物理方法(分級脫泥、重選、磁選、浮選等)和化學方法(酸浸等)的聯合工藝。為了制備高純度的石英砂產品，《礦產與地質》2003年第一期刊登的“某地平板玻璃原料用石英砂的提純研究”一文中，對某地石英礦砂通過磁選分離法、稀酸浸泡法處理后，礦砂不同程度地降低了鐵、鋁、鈣鎂的含量；采用磁選分離法+稀酸浸泡法聯合處理后,使該地石英砂的化學成分達到了優質的生產平板玻璃用硅質原料的國家標準準。但總體來說，處理后產品中SiO₂含量仍不高，最高僅為98.61％，且雜質Fe₂O₃等含量較高，不能作為高純石英玻璃原料使用。

因此，在高品級石英原料緊缺，價格昂貴，天然水晶儲量逐漸枯竭情況下，采用其他硅質礦物資源生產高純石英，實現精制石英砂、高純和超高純石英砂的低成本、大批量工業化生產，具有重要的現實意義。

發明內容