製備高純石英砂，為什麽這麽難？

　　石英砂大家都不陌生，它是無色、透明的石英的變種，來源於各種岩漿岩，沉積岩和變質岩，是重要的工業礦物原料，廣泛用於玻璃、鑄造、陶瓷及防火材料、冶煉矽鐵、冶金熔劑、冶金、建築、化工、塑料、橡膠、磨料，濾料等工業。但隨著國民經濟和科學技術的飛速發展，石英砂的應用已開始涉入高新技術產業領域，是現代科學技術的重要新型功能材料。

　　高純石英砂是SiO2含量高於99.9%的石英砂，為白色粉末，無異色，雜質含量很低。它具有高的耐溫性，極好的化學特性，優良的電絕緣性和透光性等，被廣泛應用於高端電光源、大規模及超大規模集成電路、太陽能電池、光纖、激光、航天、軍工等領域。

　　由於生產原料的特殊性和技術保密等原因，目前，全球能批量化生產高純石英砂的企業極少，主要被尤尼明、挪威TQC和石英股份等企業壟斷。

　　1、要製備高純石英砂，要精選原料

　　世界上隻有少數幾種原礦可以生產高純度的石英砂用於高科技工業。這種原礦資源儲量較少，由於開采力度加大，已經逐漸枯竭。

　　比較適合提純的石英原料是一、二級天然水晶，純度高、雜質含量低、包裹體少，但大量的工業化生產，很難保證礦物組織的均勻性和內在品質化學含量的一致性，我國水晶儲量少，且分布不均勻，很難滿足工業需求。

　　其次是天然岩石礦物，如石英岩、石英砂岩和脈石英是我國生產高純石英砂的主要原材料，原料儲量豐富。但提純要求極高，目前被美國、日本、德國等壟斷，並限製提純技術和產品對外出口。

　　石英砂中礦物雜質通常以非石英礦物的形式存在，如長石、雲母、石榴石、鋯石、鈦鐵礦和許多其它礦物。這些雜質的存在方式主要有以下幾種：

　　1）作為鬆散的伴生礦物，未與石英晶體發生化學結合；

　　2）作為礦物碎片，在其表麵化學和物理上與石英晶體結合，這類雜質主要為含鐵礦物和含鋁礦物；

　　3）被石英顆粒包裹或被相互結合的石英晶體包圍的礦物；

　　4）作為間隙離子取代矽，這些雜質主要有：Al3＋、Fe2＋、Fe3＋、B3＋、Ti4＋、Ge4＋、P5＋等，這些離子取代Si4＋，形成共價鍵。當這種情況發生時，通常會伴隨著Li＋、K＋、Na＋和H＋等元素的摻雜以保持SiO2晶格的電中性。Al元素是石英礦中主要雜質元素之一，且Al3＋和Si4＋半徑相近，易替代Si4＋，其含量通常高達數千ppm，因此Al含量是石英礦質量的重要指標。

　　石英砂的提純方法

　　石英砂的提純辦法：工業上的石英砂原料檔次越來越低，為滿足工業上的需求，能夠通過選礦工藝進步其檔次。主要有以下一些提純辦法:

　　1、擦拭脫泥。石英砂原材

　　擦拭是指借助機械力和砂粒間的磨剝力來除掉石英砂表麵的薄膜鐵、粘結及泥性雜質礦藏和進一步擦碎未成單體的礦藏集合體，再經分級作業到達進一步提純石英砂的作用。現今主要有棒磨擦拭和機械擦拭。影響擦拭作用的主要因素為擦拭機的結構特色及裝備形式;非必須因素為擦拭時刻、擦拭濃度(擦拭濃度一般以50%-60%為宜)。主要有機械擦拭、棒磨擦拭和加藥高效強力擦拭和超聲波擦拭等辦法。

　　2、磁選。

　　磁選主要用於除掉石英砂中的磁性礦藏，如能夠通過強磁性機除掉赤鐵礦、褐鐵礦、黑雲母等弱磁性礦藏，而強磁性礦藏如磁鐵礦則能夠通過弱磁選機除掉。

　　3、浮選。

　　浮選用於除掉石英砂中的長石、雲母等一些磁選無法除掉的雜質，進一步進步其純度。

　　4、酸浸。

　　酸浸是利用石英不溶於酸(HF酸除外)，而其它雜質礦藏能被酸液溶解的特色，能夠實現對石英的進一步提純。

　　5、微生物浸出。

　　是指利用微生物浸除石英砂顆粒表麵的薄膜鐵或浸染鐵，這是新近發展起來的一種除鐵技術。