一种高纯石英砂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯石英砂的制备方法，包括以下步骤：将初步挑选的石英碎块通过高压脉冲进行破碎，破碎成粒径小于1cm的石英颗粒；进行色选，得到正色石英颗粒；进行棒磨制砂以及筛分，得到100

【技术实现步骤摘要】
一种高纯石英砂的制备方法


[0001]本专利技术涉及高纯石英砂领域，具体涉及一种高纯石英砂的制备方法。

技术介绍

[0002]一般来说，高纯石英砂是指二氧化硅含量大于等于99.99％的优质石英原料，依据用途不同，对其中Al、Ti、Li、Mn、Co、Fe、Ni、B、P、K、Na、Ca、Cu等杂质元素又有不同的要求。半导体、光通讯、光伏、光学、电光源是高纯石英砂发挥重要作用的领域。
[0003]生产高纯石英砂需要高纯石英原矿和高端的加工提纯技术两者配合，才能做到稳定的生产。目前的高纯石英砂生产存在以下问题：
[0004]1)过程长、工艺复杂。多数企业采用了酸浸、浮选、磁选、重选、高温水淬、氯化焙烧的提纯工艺，处理时间拉长，而且在除杂过程中容易引入外源性杂质，例如铁、铬、钴、钠等金属元素。
[0005]2)使用氢氟酸、盐酸、硝酸，浓度高而且酸液用量大。酸浸过程选用盐酸、硝酸和氢氟酸的高浓度混合酸(高达30％甚至40％)或者选用王水，产生了大量含氟、含氯废水，增加了处理成本。
[0006]3)能耗高且存有安全隐患。目前业界广泛采用焙烧或者氯化焙烧作为去除气液包裹体、碱金属杂质的主要手段，部分工艺采用高达900
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1500℃的高温，能量消耗极大。在此高温下，部分矿石会出现玻璃化现象，将杂质包裹起来，反而影响了除杂。大量高温矿石同时投入水中，容易引起高温饱和水体积急剧膨胀，从而引发水爆炸，产生安全隐患。
[0007]高压脉冲破碎是通过高压脉冲电极在微秒级别时间内对纯水中的矿样进行非接触式放电，使得矿石内部产生等离子体通道，通道迅速膨胀导致矿石爆裂的过程。矿石中的杂质往往在晶界处富集，晶界处累积了较多的缺陷，因而在外力作用下容易产生脆断或者裂纹，将杂质暴露到表面。当矿石中含有气液包裹体时，由于包裹体、杂质矿和矿石本体介电差异大，更容易在有杂质、包裹体的地方产生选择性破坏，有助于除杂。
[0008]高压脉冲破碎在水中进行，没有粉尘和废水产生，并且可以较好的促进矿物颗粒解离，保持矿石的良好结晶，减少了过粉碎，提高了制砂的成品率，不引入外源性杂质，减少了后道除杂工序的难度。经过高压脉冲的破碎，矿石产生大量微裂纹，结构变得松散，降低磨矿能耗。
[0009]基于前文提及的高纯石英砂生产中切实存在的问题和上文所述高压脉冲破碎的原理，本专利技术特提供一种应用于高纯石英砂的制备方法。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种高纯石英砂的制备方法，该制备方法可以稳定地制备出单项金属杂质含量较低的高纯石英砂，且具有外源性杂质引入少、粉尘少的特点，增强了除杂效果，满足了高效率和安全环保的要求。
[0011]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]一种高纯石英砂的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将初步挑选的石英碎块通过高压脉冲进行破碎，破碎成粒径小于1cm的石英颗粒；
[0014]对所述石英颗粒进行色选，得到正色石英颗粒；
[0015]对所述正色石英颗粒进行棒磨制砂以及筛分，得到100μm
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200μm粒径的石英砂；
[0016]将所述100μm
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200μm粒径的石英砂进行酸浸、离心脱酸，之后用去离子水清洗至中性，然后用超纯水冲洗，最后进行脱水、干燥；
[0017]对干燥后的石英砂进行磁选除杂，得到所述高纯石英砂。
[0018]本专利技术提供的高纯石英砂制备工艺主要包括初步挑选、高压脉冲破碎、色选、棒磨制砂、酸浸和磁选除杂几个工序。人工挑选作为初步除杂，将肉眼可见的杂质去除掉，获得表皮干净的原料。高压脉冲破碎一是将物料破碎成小块，使得物料强度下降；二是将物料中的杂质暴露出来，部分包裹体爆裂，有助于除杂；三是物料经过高压脉冲破碎之后，有助于矿物单体解离，便于除杂。高压脉冲破碎之后色选，可及时将解离的异色颗粒杂质除去，以免带入后道工序。因为高压脉冲设备破碎块状矿石(厘米级别)效率高，而制砂(几十微米)效率低，因此需要搭配棒磨机制砂。
[0019]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述初步挑选包括：对石英原矿进行初步挑选，将带有杂色的矿石挑出或者敲除杂质部位，破碎到粒径3cm
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5cm。
[0020]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述通过高压脉冲进行破碎的过程包括：
[0021]将初步挑选的石英碎块用去离子水冲洗，放入到破碎机的腔体里，按照一定的比例通入超纯水，并通入氮气，打开高压脉冲进行破碎，破碎成粒径小于1cm的石英颗粒。该过程中通入高纯氮气，将破碎腔内的气泡赶走，因为当溶液中有气泡时，高压脉冲形成的等离子体通道将优先在气泡间形成，会影响矿石的破碎。
[0022]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述高压脉冲的电压为50kV
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200kV，频率为1Hz
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5Hz。
[0023]在高压脉冲破碎过程中，调整电压和频率来控制物料大小，防止物料过细。更优选地，电压为120kV
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180kV，频率为3Hz
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5Hz。
[0024]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述超纯水与石英碎块的质量比为1:5～1:10。如果石英碎块填充量过多，电极头放电产生的高压脉冲不足以使大部分矿石破碎，如果矿石太少，则单次放电效率太低。更优选地，所述超纯水与石英碎块的质量比为1:5～1:8。
[0025]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述氮气为99.99％的高纯氮气，通入氮气后氮气的分压为0.7MPa。
[0026]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述超纯水的电阻率18兆欧姆。纯水的绝缘性高于普通水，击穿场强较高，使用超纯水作为介质，避免了水中杂质对介电性能的影响，削弱介电破坏能力。高纯石英砂对杂质要求极高，因此在处理过程的后道工序采用超纯水。
[0027]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述色选包括：
[0028]将所述石英颗粒送入履带式光电色选机，履带行走速度为0.5m/s
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1m/s，控制色选精度和带出比，挑选出含有异色杂质矿的颗粒，实现正色和异色颗粒分离，得到所述正色石英颗粒。
[0029]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述棒磨制砂以及筛分的过程包括：
[0030]将所述正色石英颗粒送进棒磨机，加入助磨剂后进行制砂；利用筛分设备对棒磨
机出料进行筛分，大于200μm的颗粒再次送进棒磨机，小于100μm的物料单独收集进入微粉库贮藏，得到100μm
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200μm粒径的石英砂。
[0031]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述助磨剂为分析纯草酸钠和氯化铵中的一种或两种的组合，所述助磨剂占矿浆总质量的0.05
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0.1％。加入草酸钠和氯化铵作为助磨剂，可提高磨矿效率，还可以与某些离子杂质形成络合物，方便除杂。
[0032]根据本专利技术的制备方法，优选地，进行酸浸的酸液为氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯石英砂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：将初步挑选的石英碎块通过高压脉冲进行破碎，破碎成粒径小于1cm的石英颗粒；对所述石英颗粒进行色选，得到正色石英颗粒；对所述正色石英颗粒进行棒磨制砂以及筛分，得到100μm
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200μm粒径的石英砂；将所述100μm
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200μm粒径的石英砂进行酸浸、离心脱酸，之后用去离子水清洗至中性，然后用超纯水冲洗，最后进行脱水、干燥；对干燥后的石英砂进行磁选除杂，得到所述高纯石英砂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述初步挑选包括：对石英原矿进行初步挑选，将带有杂色的矿石挑出或者敲除杂质部位，破碎到粒径3cm
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5cm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述通过高压脉冲进行破碎的过程包括：将初步挑选的石英碎块用去离子水冲洗，放入到破碎机的腔体里，按照一定的比例通入超纯水，并通入氮气，打开高压脉冲进行破碎，破碎成粒径小于1cm的石英颗粒；优选地，所述高压脉冲的电压为50kV
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200kV，频率为1Hz
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5Hz；优选地，所述超纯水与石英碎块的质量比为1:5～1:10；优选地，所述氮气为99.99％的高纯氮气，通入氮气后氮气的分压为0.7MPa。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述超纯水的电阻率18兆欧姆。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述色选包括：将所述石英颗粒送入履带式光电色选机，履带行走速度为0.5m/s
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1m/s，控制色选精度和带出比，实现正色和异色颗粒分离，得到所述正色石英颗粒。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述棒磨制砂以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉海，曹焕苹，高华军，张振博，
申请(专利权)人：青岛阿莫斯资源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：