[发明专利]一种高纯石英砂的制备方法

说明书

本发明涉及一种高纯石英砂的提纯方法，属于高纯石英砂制备技术领域。本发明将天然脉石清洗并破碎，置于温度为900～1300℃下焙烧4～6h，然后加入到淬火溶液中进行快速淬火处理得到石英颗粒；石英颗粒研磨筛分得到石英砂，将石英砂加入酸液中，在温度200～500℃，压力为4.0～21.0MPa下进行微波辅助浸出处理1～2h，固液分离得到浸出液和浸出渣，浸出渣经超声清洗，干燥即得高纯石英砂；本发明严格控制淬火溶液的浓度、酸浸出温度和压力可将石英砂中的杂质得到高效的去除，得到二氧化硅的纯度高于99.998％的高纯石英砂。

技术领域

本发明涉及一种高纯石英砂的制备方法，属于高纯石英砂制备技术领域。

背景技术

高纯石英砂是指SiO₂含量高于99.99％的石英颗粒，采用天然水晶石或优质天然石英矿精细加工而成，所具有的独特的物理、化学性质使得在航空、航天、电子、机械以及当今飞速发展的IT产业中占有举足轻重的地位，特别是其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有耐高温、热膨胀系数小、耐腐蚀、以及独特的光学特性。

石英在高温焙烧的过程中会发生相变，相变过程中石英体积发生膨胀，晶格内的间隙杂质原子在高温过程中进行无规则运动，通过体积膨胀所产生的通道使得杂质原子扩散的更快。由于杂质原子在扩散的过程中易运动到石英晶格之内，此时去除效果不佳，因此采取焙烧淬火的工艺使其石英骤冷产生裂纹，使其在酸浸过程中酸液可以通过裂纹进入，使其杂质的去除效果更佳。

去除石英砂中杂质的主要方法为酸浸法，混合酸浸的效果由于单一酸浸，混合酸液在浸出过程中产生协同作用，使杂质去除效果更好。

发明内容

本发明针对现有技术中高纯石英砂制备流程长、纯度不高的问题，提供一种高纯石英砂的制备方法，本发明通过微波辅助浸出，利用微波选择性加热的特点，使矿浆较好的吸收微波的能量，快速加热，通过升温使反应釜产生压力，对石英基体的裂纹进一步加深，通过微波的外场强化，使杂质得到更高的去除，并获得二氧化硅纯度高于99.998％的高纯石英砂。

一种高纯石英砂的制备的方法，具体步骤如下：

(1)将天然脉石破碎并清洗得到石英块；

(2)石英块置于温度为900～1300℃下焙烧4～6h，然后加入到淬火溶液中进行快速淬火处理得到石英颗粒；

(3)石英颗粒研磨筛分得到石英砂，将石英砂加入到盛有酸液的反应釜中，将反应釜放入微波炉中进行微波辅助浸出，固液分离得到浸出液和浸出渣，浸出渣经超声清洗，干燥即得高纯石英砂；其中浸出温度为200～370℃，时间为1～5h。

所述步骤(1)天然脉石中SiO₂的质量含量不低于98％。

所述步骤(2)淬火溶液为碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、氢氧化钠溶液或去离子水。

进一步的，所述碳酸钠溶液的浓度为1～5mol/L，碳酸钾溶液的浓度为2～6mol/L，氢氧化钠溶液的浓度为1～4mol/L。

所述步骤(3)酸液为草酸、磷酸、醋酸、盐酸中的两种或两种以上混合酸；酸液中草酸浓度为2～5wt％、磷酸浓度为1～6wt％、醋酸浓度为2～4wt％、盐酸浓度为1～6wt％。

进一步的所述步骤(3)浸出压力范围为4.0～21.0MPa，酸液与石英砂的液固比mL:g为5～6:1；

进一步的微波装置不限于箱式微波炉或管式微波炉。

所述步骤(3)超声清洗的清洗剂为去离子水。

进一步的，所述步骤(1)筛分的筛网为80-180目。

本发明的有益效果是：