高纯石英砂提纯完整工艺流程通用方法

高纯石英砂提纯完整工艺流程通用方法

高纯石英砂提纯的工艺流程需要根据原矿品质（杂质种类、含量）和目标纯度（工业级、高纯级、半导体级）进行调整，但通用方法通常包括以下核心步骤：

一、原料预处理

1.破碎与磨矿

粗碎：用颚式破碎机将原矿破碎至20-50mm。

细碎：圆锥破碎机或冲击式破碎机进一步破碎至5-10mm。

磨矿：球磨机或棒磨机将石英砂研磨至0.1-0.5mm，释放包裹体杂质。

2.筛分与分级

振动筛或水力旋流器分离不同粒级石英砂，去除粗颗粒和过细泥质。

二、物理选矿（去除机械杂质）

1.擦洗脱泥

擦洗机中加水、NaOH或六偏磷酸钠，强力搅拌剥离石英表面黏土、铁膜。

擦洗时间30-60分钟，矿浆浓度50-60%。

2.磁选除铁

弱磁选（1000-3000高斯）：去除磁铁矿等强磁性矿物。

强磁选（1.0-1.5特斯拉）：分离赤铁矿、褐铁矿、石榴石等弱磁性杂质。

高梯度磁选机处理微细粒（<0.1mm）包裹体铁。

3.浮选分离

酸法浮选（pH=2-3）：用HF活化长石，胺类捕收剂优先浮出长石、云母。

无氟浮选（环保工艺）：硫酸+阳离子捕收剂分离含铝矿物。

4.重选提纯

螺旋溜槽去除密度大的金红石、锆石、钛铁矿等重矿物。

三、化学提纯（深度除杂）

1.酸浸（主流工艺）

混合酸浸：盐酸（浓度10-20%）+硫酸+少量HF（或替代剂），温度70-90℃，反应4-8小时。

去除铁、铝、碱金属等可溶杂质，纯度可达99.9%以上。

2.高温氯化（超纯石英砂）

在1200-1500℃通入Cl₂/HCl气体，使Fe、Ti等杂质生成挥发性氯化物（如FeCl₃）。

3.微生物浸出

利用氧化亚铁硫杆菌等微生物代谢酸溶解铁氧化物，环保但周期长（数周）。

四、脱水与后处理

1.脱水

压滤机或离心机脱水至含水率15-20%。

2.干燥

回转干燥机，温度200-300℃，水分<0.5%。

3.深度加工

煅烧+水淬：提高石英砂热稳定性，用于光伏玻璃。

五、质量控制

1.检测指标

SiO₂纯度（XRF分析）：普通工业砂≥99.5%，光伏砂≥99.99%，半导体砂≥99.999%。

杂质元素（ICP-MS）：Fe≤10ppm，Al≤50ppm（半导体级要求）。

粒度分布（激光粒度仪）：D50控制±5%误差。

2.分级包装

气流分级机按粒度分选（40-70目、70-100目等），吨袋或真空包装防潮。

工艺选择要点

原矿类型：脉石英矿（高纯度起点）vs石英岩/砂矿（需强化预处理）。

环保要求：HF酸浸需配套废水处理系统，无氟工艺成本较高。

经济性：酸浸法适合大规模生产，高温氯化仅用于超高附加值产品。

示例流程：

低铁石英砂（光伏玻璃用）：擦洗强磁选浮选（无氟）酸浸（HCl+H₂SO₄）干燥。

半导体级石英砂：原矿煅烧水淬超细磨高梯度磁选酸浸高温氯化超纯水清洗。

需根据实际需求灵活组合工艺，并重点关注Fe、Al、B等关键杂质去除效率。