中國粉體網(wǎng)訊  石英砂的用途不同，對于雜質(zhì)元素的種類和含量要求也存在差異。由于不同地區(qū)成礦條件不同，石英中雜質(zhì)也各有不同。天然石英礦物根據(jù)伴生雜質(zhì)大小、分布、存在形式等特性可分為脈石礦物雜質(zhì)、包裹體雜質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)雜質(zhì)三類。

石英原料中的雜質(zhì)賦存狀態(tài)

脈石礦物

共伴生獨立脈石礦物主要有長石、云母、金紅石、方解石、赤鐵礦和黏土礦物等，是石英雜質(zhì)元素的主要載體礦物，主要的雜質(zhì)元素有Al、Fe、Ca、Mg、Li、Na、K、Ti、B、H等。這類礦物較易去除，將其單體解離開，通過常規(guī)選礦技術(shù)即可去除。

包裹體雜質(zhì)

包裹體是影響高純石英原料礦石質(zhì)量的最重要因素之一，當(dāng)高純石英中包裹體尤其是微細粒氣液兩相包裹體和礦物包裹體過多時，會對高純石英的產(chǎn)品性能產(chǎn)生嚴重影響。

石英中廣泛分布有不同尺寸的固相、液相、氣相以及混合相的包裹體，是自然界中最重要的包裹體寄主礦物。由于包裹體賦存于天然石英礦物中，在不破壞石英晶體結(jié)構(gòu)的條件下，只能實現(xiàn)少部分大尺寸包裹體的去除。

酸浸：天然石英礦物中雜質(zhì)種類多且存在形式復(fù)雜，使用混合酸溶解石英中礦物包裹體雜質(zhì)對石英砂提純效果最佳。

高溫氯化脫氣法：對氣液包裹體的去除是有一定的效果的，然而一些金屬氧化物的氯化機理仍然比較復(fù)雜，特別是高溫氯化的起始溫度還是個難題。

高溫爆裂法：石英在高溫焙燒過程中，隨著溫度升高，流體包裹體內(nèi)部壓力大于石英對包裹體束縛壓力，流體包裹體發(fā)生突然爆裂內(nèi)部雜質(zhì)得以釋放，再經(jīng)后續(xù)酸清洗可以溶解流體包裹體內(nèi)部雜質(zhì)。

晶格雜質(zhì)

石英晶體在形成過程中，一些元素會替代硅元素進入石英晶體中，形成了石英的結(jié)構(gòu)性雜質(zhì)。石英中常見的晶格雜質(zhì)元素有Al、Ti、Li、Na、K、Ge、OH等，從石英中分離難度大，是制約高純石英質(zhì)量最關(guān)鍵性因素。在現(xiàn)有加工技術(shù)下，石英原料中晶格雜質(zhì)幾乎不能被除去。

石英晶格的外來元素中，Al的研究和分析是最重要的，是判斷高純石英礦物原料品質(zhì)的重要標志物，這是因為其相較天然石英中其他雜質(zhì)元素，Al含量往往最高，也最容易通過測試分析方法分析出來。當(dāng)石英中存在大量Al雜質(zhì)時，Li、K、Na等雜質(zhì)元素的含量會增加。除Al外，Ti也是判斷高純石英礦物原料品質(zhì)的重要標志物之一，由于Ti-O鍵非常穩(wěn)定，不易破壞，無論是晶格間Ti還是包裹體中的含Ti礦物，均很難通過常規(guī)的選礦手段和化學(xué)提純方式經(jīng)濟合理除去，因此當(dāng)石英中Ti含量超過一定程度時，其也很難加工成高純石英。

2025年3月27日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“2025第三屆集成電路及光伏用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會”將在江蘇東海召開，屆時來自南城縣福鴻高純硅材料有限公司的技術(shù)總監(jiān)彭志威，將做題為《石英礦物中雜質(zhì)元素的賦存形態(tài)及對應(yīng)提純方式》的報告，屆時，他將對石英礦物中雜質(zhì)元素的賦存形態(tài)以及對應(yīng)提純方式進行詳盡講解。

南城縣福鴻高純硅材料有限公司于2018年4月9日成立，主要生產(chǎn)銷售高純硅材料，高純石英砂，主要用應(yīng)用領(lǐng)域有電源行業(yè)、太陽能和半導(dǎo)體行業(yè)、光纖行業(yè)。彭志威先生擔(dān)任南城縣福鴻高純硅材料有限公司技術(shù)總監(jiān)一職。

參考來源：

劉加威. 石英砂焙燒—酸洗除雜工藝研究

郭文達,韓躍新,朱一民,劉清俠,李艷軍. 高純石英砂資源及加工技術(shù)分析

馬超,馮安生,劉長淼,邵偉華,趙平. 高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進展

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/九思)

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