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1、第23卷第6期有色矿冶Vol.23.№62007年12月NON-FERROUSMININGANDMETALLURGYDecember2007文章编号:1007-967X(2007)06-0026-05X硅石选矿提纯工艺研究现状1112刘国库,张文军,马正先,吕勇(1.辽宁工程技术大学资环学院矿物加工系,辽宁阜新123000;2.山西省煤炭规划设计院,山西太原030045)摘要:作为高纯石英粉生产原料的天然高品级水晶日趋匮乏,研究用硅石矿物替代天然水晶生产高纯石英原料迫在眉睫。本文综述了国内外硅石矿物原料替代天然水晶生产
2、高纯石英砂的研究现状;系统总结了擦洗、磁选、浮选、酸浸的常规方法和非常规方法以及去除包裹体的选矿提纯工艺的研究和进展;提出了我国硅石矿物选矿提纯工艺研究的发展方向和制约其发展速度的主要因素。关键词:高纯石英;硅石;选矿;提纯;包裹体中图分类号:TD873.3文献标识码:A随着科学技术的进步,光电源、电子工业、光通除掉。江苏连云港地区目前处于用水晶作原料制取讯、SiO2薄膜材料、大规模和超大规模集成电路、激超纯石英砂的国内最高水平,但是大量的工业化生光、航天、军工等高科技产业迅猛发展,对高品级的产,矿物组织的均匀性和内在
3、品质的化学含量的不石英原料的需求量很大。但由于这些特种石英原料稳定。只适合于中、低档石英玻璃,高纯、低羟基石对质量的要求很高,通常需求含量大于99.9%,甚英原料的技术难关还未攻克,我国大口径石英管、高至99.99%,而允许的杂质含量非常低。只有高品质量石英棒和石英锭以及光通信使用的石英玻璃仍级天然一、二级水晶能达到要求。而天然水晶资源需要大量进口。日趋枯竭,特别是高品级天然水晶资源更是稀缺,并北京矿冶研究总院作为我国最早的研究机构,且在世界各地分布极不平衡,95%的水晶集中在巴代表了我国在该领域的最高水平,但是国外最
4、高水西和马达加斯加,使得除此以外的国家都在努力寻平还有一定差距。该院从矿物成矿机理、矿物特性[1]找替代品。目前解决水晶替代原料有三种途径:入手,特别是在浮选提纯技术等方面进行了较为深(1)人造水晶;(2)溶胶-凝胶及四氧化硅气相沉入的研究。淀法等人工合成;(3)用天然硅石加工提纯后代替国外早在20世纪70年代就开始研究利用石英水晶。由于人造水晶和人工合成法产量低、能耗大、砂制备高纯石英砂的技术。20世纪80年代美国成本高,故大规模生产有较大的困难。用自然界大PPCC公司在英国西北海岸Foxdale地区的花岗岩量存在的
5、硅石(包括石英岩、石英砂岩、脉石英为主中提纯石英,产品SiO2的含量达99.99%,Fe杂质要矿物的岩石),经提纯后来制备高纯或超高纯石英-6-6小于1×10,其他过渡元素小于5×10;20世纪原料,具有来源广泛,生产成本低,批量大等优点,是90年代到目前世界上最大的高纯石英供应商-美代替天然水晶的最为有效的途径。国Unimin公司在北卡罗来那州SprucePine地区的花岗岩中分选、提纯出高纯石英,经提纯后SiO2的1国内外替代水晶的高纯石英原料的含量达99.99%以上,纯度最高者SiO2的含量达加工现状99.999
6、%以上,其高纯石英在国内外原料市场占据我国从20世纪80年代末开始研究石英玻璃的[2]垄断地位。氧化硅的纯度目前正在由99.9992%向普通石英原料的提纯方法和工艺,已经取得一定进99.9994%的方向发展。展,所研究产品能够达到二、三、四级水晶的水平。日本的Kemmochi和Sato分别在传统工艺基但由于水晶在我国的储量有限,价格昂贵,质地不均础上,综合使用浮选、磁选、电选、高温氯化等物理、匀,有些矿物杂质和工艺过程中的混杂物质不可能化学方法提纯技术,将脉石英加工成超高纯石英玻X收稿日期:2007-07-19作者简介
7、:刘国库(1982—),男,在读硕士研究生,主要从事矿物加工工程方面的研究。第6期刘国库等:硅石选矿提纯工艺研究现状27璃原料,以满足光学、光纤套管、电子工业用高档石和延长排气时间等排出。但CO、CO2等气体极难从英玻璃生产的需要[3]。[6]固体或熔体中排出,造成熔制产品缺陷。2硅石杂质赋存状态3选矿提纯工艺硅石除了主要矿物石英外,通常伴有长石、云根据硅石矿物原料的杂质和包裹体的赋存状母、粘土和铁质等杂质矿物。制备的高纯和超高纯态,在选矿提纯工艺主要分擦洗-磁选-浮选-酸石英原料,是除了二氧化硅外其它都是杂质,其中主
8、浸等工艺流程,随着选矿工艺研究的不断深入,又引要的有害杂质是含铁和含铝杂质,所以硅质原料提进了电选和生物选矿等。纯方法和工艺流程的进步和改进也主要体现在对含3.1擦洗铁杂质和含铝杂质的有效脱除上。擦洗是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石[4]铁在硅石中常以以下几种形式存在:以微细英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物的选矿方粒状态赋
