中國粉體網(wǎng)訊 隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，高純石英作為諸多高端領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)性原料，其純度高低直接決定著這些高端領(lǐng)域的發(fā)展高度。而獲取高純石英的核心，在于高效精準(zhǔn)的提純技術(shù)。當(dāng)下，高純石英的提純方法主要分為物理法和化學(xué)法。由于不同石英原料的礦石性質(zhì)差異較大，所以需因地制宜采用不同的分選技術(shù)。
高純石英砂制備簡(jiǎn)圖
物理提純
物理提純主要有擦洗、脫泥、重選、磁選、浮選等工藝，可以去除幾乎所有以單體存在的礦物雜質(zhì)，除雜后雜質(zhì)元素的含量處于較低水平。
化學(xué)提純
化學(xué)深度提純主要包括酸(堿、鹽)處理法和熱處理法，酸(堿、鹽)處理主要去除以包裹體形式存在石英砂顆粒表面或鑲嵌于顆粒中的雜質(zhì)，熱處理法主要是利用高溫去除包裹體或晶格中類質(zhì)同象類雜質(zhì)。相對(duì)于物理提純方法而言，化學(xué)提純操作復(fù)雜、成本較高，但在制備高純石英時(shí)，化學(xué)處理是最有效的，也是必不可少的。
酸處理法
除了氫氟酸和熱磷酸以外，SiO2幾乎不溶于所有的酸，利用這一特點(diǎn)對(duì)石英砂進(jìn)行酸浸處理可以進(jìn)一步剔除石英砂中的Fe、Al、Ga、Mg、Na、K等金屬雜質(zhì)離子，使其中雜質(zhì)離子的含量降低至高純石英砂的標(biāo)準(zhǔn)。
熱處理法
高溫爆裂法：直接高溫爆裂法是利用高溫焙燒、微波加熱等使石英晶體表面創(chuàng)造晶體缺陷和高能區(qū)，并使氣液包裹體氣化膨脹，再利用水淬使膨脹的氣液包裹體瞬時(shí)爆裂。經(jīng)高溫焙燒過程，能除掉某些揮發(fā)性雜質(zhì)以及精礦中殘留的浮選劑。
氯化焙燒法：氯化焙燒是去除石英晶格雜質(zhì)、堿金屬等間隙原子類雜質(zhì)最主要的方法，氯化焙燒是在一定溫度和氛圍條件下，將雜質(zhì)組分離子轉(zhuǎn)化為低沸點(diǎn)的氯化物，進(jìn)而將雜質(zhì)組分分離的過程。
不同的氯化劑和焙燒溫度與晶格雜質(zhì)作用的方式和效果存在較大差異。氯化焙燒對(duì)堿金屬K、Na的去除率最好，1200℃時(shí)K、Na可降至最低；氯化焙燒對(duì)Fe、Li有一定的去除作用，其他雜質(zhì)Al、Ti、Ca、Mg未見明顯的去除效果。
其他方法
生物浸出法
生物浸出法是利用微生物代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸與礦物雜質(zhì)反應(yīng)生成可溶性絡(luò)合物進(jìn)行分離提純的新工藝，常用的微生物有青霉、黑曲霉、草分支桿菌、假單胞菌等。
微波焙燒
微波焙燒是利用微波選擇性加熱的特點(diǎn)，不同介電常數(shù)的物質(zhì)在加熱過程中局部會(huì)產(chǎn)生較大的溫度差，在界面處產(chǎn)生熱應(yīng)力，使石英砂中的氣液包裹體快速升溫汽化，極大的壓強(qiáng)使石英砂破裂，從而實(shí)現(xiàn)氣液包裹體的去除。
近年來，我國關(guān)于石英砂提純技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展，但實(shí)現(xiàn)5N2以上純度石英砂穩(wěn)定生產(chǎn)還有一定差距。在高純石英砂的制備研究中，需要開發(fā)有效去除Al、Ti以及堿金屬等雜質(zhì)的技術(shù)以及進(jìn)一步開發(fā)去除氣液包裹體的技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)5N2以上純度的高純石英砂的穩(wěn)定制備。
在對(duì)高純石英砂技術(shù)的探索不斷深入、產(chǎn)業(yè)對(duì)前沿技術(shù)交流的需求愈發(fā)迫切之際，中國粉體網(wǎng)將于2025年3月27日，在江蘇東海舉辦“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(huì)”，屆時(shí)宜賓學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院袁小武博士，將做題為《高純石英砂(5N2及以上)技術(shù)研究報(bào)告》的報(bào)告。
袁小武，博士、正高級(jí)工程師，四川大學(xué)材料物理與化學(xué)專業(yè)畢業(yè)。現(xiàn)任宜賓學(xué)院新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院教師。目前主要從事新能源材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究，研究超高純石英砂技術(shù)（光伏石英坩堝內(nèi)層砂）、多晶硅技術(shù)、單晶硅技術(shù)、硅片加工技術(shù)、光伏電池技術(shù)、光伏電站系統(tǒng)技術(shù)、光伏電站運(yùn)營(yíng)技術(shù)，鋰離子電池硅碳負(fù)極材料技術(shù)、鋰離子電池技術(shù)、鈉離子電池技術(shù)、儲(chǔ)能電池組件技術(shù)、光儲(chǔ)技術(shù)等。主持了2019年四川省重點(diǎn)研發(fā)任務(wù)子課題1項(xiàng)，中國東方電氣集團(tuán)有限公司產(chǎn)業(yè)研究項(xiàng)目5項(xiàng)，峨嵋半導(dǎo)體材料研究所科研項(xiàng)目1項(xiàng)；橫向科研項(xiàng)目2余項(xiàng)、產(chǎn)業(yè)研究項(xiàng)目?jī)身?xiàng)。發(fā)表了學(xué)術(shù)論文22多篇；授權(quán)了10項(xiàng)發(fā)明專利、19項(xiàng)實(shí)用新型專利。
參考來源：
張海啟，馬亞夢(mèng)，譚秀民，武志超.高純石英中雜質(zhì)特征及深度化學(xué)提純技術(shù)研究進(jìn)展
侯清麟，梁曉亮，周方革，肖嘉凱.高純石英砂制備技術(shù)研究現(xiàn)狀
胡澤晨,余剛,季勇升,楊德仁,余學(xué)功.石英砂的提純技術(shù)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/九思)
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