[发明专利]一种以伟晶岩石英为原料制备4N高纯石英砂的方法

说明书

本发明公开了一种以伟晶岩石英为原料制备4N高纯石英砂的方法，包括如下步骤：(1)将伟晶岩石英原矿经过破碎、磨矿和筛分后，得到伟晶岩石英粉末；(2)将伟晶岩石英粉末调成矿浆后，将矿浆的pH调至2～3，向矿浆中加入阴离子捕收剂搅拌后，再加入阳离子捕收剂进行浮选处理；(3)将伟晶岩石英精矿在850～1000℃下焙烧3～7h，焙烧完毕后，对伟晶岩石英精矿进行水淬处理；(4)将焙烧水淬处理后的伟晶岩石英精矿与浸出液混合，进行热压浸出处理，热压浸出温度为220～250℃，热压浸出时间为4～8h，浸出液为硫酸溶液和氢氟酸溶液的混合液。本发明的方法能得到纯度较高的石英砂，且制备工艺流程简单。

技术领域

本发明属于非金属矿物加工提纯技术领域，具体涉及一种以伟晶岩石英为原料制备4N高纯石英砂的方法。

背景技术

石英(quartz)，化学式为SiO₂，是一种重要的非金属矿物材料，普通石英砂常用于陶瓷、玻璃及玻璃制品等。而高纯石英(high purity quartz)，SiO₂含量≥99.9％，因具有优异的热性能、光学性能和电学性能等，被广泛用于光纤通信、航空航天、军工、电子技术等领域，随着电子信息技术的飞速发展，超高纯石英材料显得越来越重要。高纯石英砂对SiO₂含量要求高，同时杂质元素(如Fe、Al、K、Na等元素)也需要降低到非常低的水平。

高纯石英主要以天然水晶为原料进行制备，但我国水晶资源匮乏，严重制约了高纯石英砂的制备。伟晶岩因其经常含有大粒晶体而得名，具有粗粒或巨粒结构，粒径通常超过50mm，晶体最大可以达到10m以上。伟晶岩中石英含量丰富，在我国分布较为广泛。利用伟晶岩代替天然水晶制备高纯石英砂，可有效填补国内对高纯石英砂的需求。伟晶岩石英中的杂质元素一般以脉石矿物、流体包裹体和晶格杂质等形式存在，这些杂质元素若不去除，则SiO₂含量无法满足使用要求，产品的附加值低，因此需要对伟晶岩石英提纯，以减少其中的脉石矿物和杂质元素。

目前石英砂的提纯方法有采用“清洗手选—一次焙烧水淬—真空干燥细碎—二次焙烧水淬—酸浸提纯”的提纯工艺流程，其流程复杂，浸出剂硫酸、氢氟酸浓度分别为30％、5％，药剂消耗量较大；也有采用“棒磨擦洗-脱泥-浮选-酸浸-磁选”的提纯工艺，但最终仅制得SiO₂含量≥99.8％的精制石英砂，产品经济效益差。因此，找到一种工艺流程简单、药剂消耗量小，且能制备SiO₂纯度≥99.99％的高纯石英砂的生产方法，具有重要的经济效益和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种以伟晶岩石英为原料制备4N高纯石英砂的方法，该方法能明显降低伟晶岩石英中的杂质元素含量，得到纯度较高的石英砂，且在制备过程中药剂消耗量较少，工艺流程简单，该方法解决了现有技术中高纯石英砂制备工艺复杂且纯度不够高的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种以伟晶岩石英为原料制备4N高纯石英砂的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、将伟晶岩石英原矿经过破碎、磨矿和筛分后，得到伟晶岩石英粉末；

S2、将所述伟晶岩石英粉末调成矿浆后，将所述矿浆的pH调至2～3，向所述矿浆中加入阴离子捕收剂搅拌后，再加入阳离子捕收剂进行浮选处理，去除杂质，得到伟晶岩石英精矿，将所述伟晶岩石英精矿清洗至中性；

S3、将所述伟晶岩石英精矿在850～1000℃下焙烧3～7h，焙烧完毕后，对所述伟晶岩石英精矿进行水淬处理，去除杂质，水淬处理后清洗伟晶岩石英精矿；

S4、将焙烧水淬处理后的伟晶岩石英精矿与浸出液混合，进行热压浸出处理，热压浸出温度为220～250℃，热压浸出时间为4～8h，所述浸出液为硫酸溶液和氢氟酸溶液的混合液，热压浸出完毕后，将热压浸出产物经洗涤至中性、过滤和干燥，即得4N高纯石英砂。