中國粉體網訊  高純石英砂所具有的獨特的物理、化學特性，使得其在航空、航天、電子、機械以及當今飛速發展的IT產業中占有舉足輕重的地位。其內在分子鏈結構、晶體形狀和晶格變化規律，使其具有的耐高溫、熱膨脹系數小、高度絕緣、諧振效應以及其獨特的光學特性，同時被廣泛應用于高純石英玻璃制品、半導體技術、以及國防科技尖端技術等各領域。

高純石英砂的生產工藝大同小異，一般都經過選礦、破碎、磁選、酸處理（酸浸和酸洗）、浮選、壓濾、烘干、分級包裝等過程，不同企業先后順序或有不同，有的企業還加入焙燒、水淬、濕磨、氯化、高純水洗、真空脫羥等工序。而其中酸浸提純工序，是很重要的一環。

一、石英砂中的關鍵雜質

1.石英砂中的雜質元素

衡量高純石英砂純度高低的最直接指標是原料中堿金屬、關鍵的過渡元素，鋁及硼的含量。根據不同用途的石英玻璃產品對其要求也不同，所以在研究石英提純技術之前，必須對需要控制的主要雜質元素有所了解。

①堿金屬元素，包括：鉀（K）、鈉（Na）、鋰（Li）

堿金屬氧化物在石英玻璃結構中具有極強的“斷網”作用。石英玻璃在高溫狀態下，通常出現的柝晶、變形等現象，都是與微量的堿金屬助溶作用有關。

②過渡金屬元素，包括：銅（Cu）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鉻（Cr）、鎳（Ni、）鋅（Zn）

過渡金屬元素都有多種氧化態，常呈一定顏色，對高純石英玻璃質量的影響特別嚴重。若微量過渡元素溶解或溶入硅溶體，能較壞的誘生導電性，對儀器的可靠性和預見性起到負面作用，還能使石英玻璃產生色斑或引起高溫變色，影響光的透過率。

2、石英礦中的鐵雜質

①、存在于細粒粘土礦物中

粘土是由長石、石灰石、頁巖等風化而成。粘土的成分含有云母、石英、褐鐵礦、綠泥石、方解石和角閃石混合物的硅酸鹽，其粒度很細，主要是由10um以下的顆粒組成。

②、存在于重礦物中磁性礦物中

重礦物指比重大于2.9的礦物，這些礦物中大部分都具有磁性或弱磁性，鐵是這些礦物中的基本組成元素。

二、用于酸處理的常用酸種類

1.鹽酸（氯化氫）：

氯化氫是無色而有刺激性氣味的氣體，氯化氫的水溶液呈酸性，叫做氯化酸，習慣上叫鹽酸。干燥的氯化氫與鋅、鎂、鐵等較活潑的金屬以及大多數金屬氧化物都不能反應。但濕的氯化氫氣體的化學性質卻相當活潑，能與上述金屬及氧化物發生反應。

2.草酸

又名乙二酸, 修酸，是最簡單的二元酸。無色單斜片狀或棱柱體結晶或白色粉末。可作為一種絡合劑、掩蔽劑、沉淀劑或還原劑。可用于沉淀鈣、鎂、釷和稀土元素。常見的草酸鹽有草酸鈉、草酸鉀、草酸鈣、草酸亞鐵、草酸銻和草酸氫銨等。

三、酸處理提純的機理與工藝

去除石英砂中雜質的初步工藝可采用水洗、重選、磁選及浮選等方法。但對于生產高純石英砂來說，去除薄膜鐵是個很重要的問題。去除薄膜鐵的方法，主要有搓洗、超聲波清洗及酸洗等方法，而最常用和最有效的方法是酸洗。

酸處理目的是消除一些難溶于水而溶于酸的雜質礦物，如金屬氧化物或細小的硅酸鹽礦物。通常使用鹽酸、硝酸、硫酸和氫氟酸組成的混合酸，其體積比，應根據原料表面污染情況，并通過實驗而定，酸處理還對消除粉體表面的包裹體有一定作用，且升高溫度時的效果更好。

四、酸浸法提純工藝及參數

1.鹽酸法

將經洗凈過的石英砂加入濃度為18%的鹽酸溶液中，鹽酸用量為石英砂重量的5%。然后加溫至80~90℃處理2~3小時，最后經過濾和干燥。

2.氣態氯化氫法

將洗凈后的石英砂置于反應釜中，加熱至80℃，再送入氯化氫氣體，處理15分鐘，然后用清水洗凈，氯化氫與氧化鐵的作用產物FeCl3可溶于水而被除掉。

五、影響雜質浸出速度的主要因素

1.酸濃度

雜質浸出速度隨酸的濃度增大而增大，但濃度過大，不僅會增大不希望溶解的組分，而且也會增加成本。

2.石英砂的量

雜質浸出速度通常是隨石英砂的量減小而增大，因為這樣能保證溶液中雜質浸出濃度始終較低，有利于加快浸出速度。所以用大量的酸去處理少量的石英砂，可提高雜質浸出速度，當然也要考慮到成本和效益因素。

小結：我國不同的行業對石英砂中SiO2純度和雜質元素含量的要求不一樣，生產高純石英砂的原料礦石不同，選擇的酸處理工藝不同，對最終產品品質的影響也不盡相同。在選擇高品位原料礦石的基礎上，選擇合適的酸處理工藝，可有效減輕其他工序如浮選、磁選等的壓力，并能有效提高最終產品的品質。