高純必威88官方网站（high-purity quartz）是SiO₂純度大於(yu) 99.9wt.％的必威88官方网站係列產(chan) 品的總稱。它是高檔必威88官方网站製品的原料，是矽產(chan) 業(ye) 高端產(chan) 品的物質基礎，廣泛運用於(yu) 光伏、電子信息、光通訊和電光源等行業(ye) ，在新材料新能源戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 中具有重要地位和作用。

高純必威88官方网站的產(chan) 品分類與(yu) 技術狀況

注：雜質含量指AI、Ｂ、Li、Na、Ｋ、Ca、Mg、Ti、Fe、Mn、Cu、Cr、Ni等13種痕量雜質元素總量

 我國是高純必威88官方网站消費大國，中低端產(chan) 品自給有餘(yu) ，部分出口，但高端產(chan) 品仍然嚴(yan) 重依賴進口，因此有關(guan) 高純必威88官方网站加工工藝技術的研究顯得尤為(wei) 重要。

 一、粉碎分級預處理

 將必威88官方网站礦加工為(wei) 高純必威88官方网站就是盡可能分離出必威88官方网站原料中各種雜質的過程。首先進行粉碎－分級預處理，一方麵使必威88官方网站與(yu) 脈石礦物有效單體(ti) 解離和流體(ti) 包裹體(ti) 釋放，另一方麵為(wei) 後續必威88官方网站提純加工提供合適粒度範圍的原料。

 破碎加工可視條件不同采用不同的工藝與(yu) 設備組合，但避免汙染是其很重要的一個(ge) 問題。為(wei) 了避免粉碎過程中鐵雜質對必威88官方网站二次汙染，一般選用鋯球、瑪瑙等作為(wei) 磨礦介質。

 目前除了常用的熱力粉碎，高壓脈衝(chong) 粉碎近年來得到了廣泛的應用。高壓脈衝(chong) 粉碎利用高壓放電在必威88官方网站塊內(nei) 產(chan) 生的衝(chong) 擊波，使必威88官方网站更容易沿容納了雜質的晶體(ti) 邊界處破碎。研究表明，高壓脈衝(chong) 電氣破碎方法所獲得破碎後顆粒，具有球狀幾何形體(ti) ，且有大量選擇性指向礦物包裹體(ti) 及氣、液包裹體(ti) 的深裂縫。必威88官方网站原礦中雲(yun) 母包裹體(ti) 沿其解離麵及晶界破碎，正長石沿其晶體(ti) 的晶界麵破裂，使包裹體(ti) 得以暴露、單體(ti) 解離。

 高純必威88官方网站不僅(jin) 對純度有苛刻的技術要求，同時對粒度分布也有嚴(yan) 格的要求。而分級是根據顆粒的比重、形狀或大小的不同進行分選的過程。

 二、預先選別

 在必威88官方网站砂選礦流程中，通常把粒度小於(yu) 0.1mm的細粒級稱為(wei) 礦泥。礦泥會(hui) 對後續選別造成不利影響。通過預先水洗、脫泥能夠有效脫除黏土性礦物，且除雜效果顯著。

 對於(yu) 必威88官方网站砂表麵的薄膜鐵和粘連性的雜質，水洗—分級脫泥的效果較差，這就需要借助機械力和砂粒之間的磨剝力來去除適應砂表麵的薄膜鐵及粘連性雜質，再經過分級脫泥就可以實現較好地除雜效果。目前主要有機械擦洗、棒磨擦洗和超聲波擦洗等方法。其中棒磨擦洗的效果最為(wei) 理想，一般擦洗濃度在50%～60%，擦洗時間應根據礦石的性質來確定，以初步達到產(chan) 品質量要求，時間不宜過長，以避免能耗過多及對設備的過大磨損。

 三、礦物分選

 必威88官方网站能與(yu) 多種礦物共伴生，色選、重選、磁選和浮選等方法是目前最有效從(cong) 必威88官方网站中分選出共伴生獨立礦物的方法。

必威88官方网站中共伴生獨立礦物分選技術

 分選必威88官方网站中礦物雜質最常用方法是磁選和浮選。必威88官方网站是非磁性礦物，通過磁選可以最大限度地除去必威88官方网站砂顆粒內(nei) 含有的赤鐵礦、褐鐵礦及黑雲(yun) 母等為(wei) 主的弱磁性雜質和以磁鐵礦為(wei) 主的強磁性礦物。磁選通常采用的設備是濕式強磁選機和高梯度磁選機。

 浮選是通過礦物顆粒表麵上的不同物理和化學性質對礦物顆粒進行分離的過程，主要功能是從(cong) 必威88官方网站砂中除去相關(guan) 的礦物雲(yun) 母和長石。目前浮選主要采用酸性條件，根據所使用的藥劑不同可分為(wei) 有氟浮選和無氟浮選，還有一些是在堿性條件下進行的浮選。有氟浮選提純效果較好，技術成熟，但對設備的腐蝕作用較大，環境汙染較為(wei) 嚴(yan) 重。

 2020年1月10日，江蘇凱達必威88官方网站股份有限公司公開發明提供了一種高純必威88官方网站砂的製備方法（如下圖），采用無氟浮選法代替傳(chuan) 統的氫氟酸法，獲取純度高、質量佳的高純必威88官方网站砂，具有減少毒性、改善環境的有益效果。

一種高純必威88官方网站砂的製備方法

 四、深度提純

 僅(jin) 通過常規選礦方法不能去除包裹體(ti) 及晶格中雜質，還需要通過深度提純過程才能加工成高純必威88官方网站。

 酸浸

 酸浸工藝主要目的是在酸溶液中除去可溶的鐵質礦物，常用的酸有硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、草酸等。硫酸對硫化礦、黃鐵礦等溶解效果好；鹽酸對方解石、白雲(yun) 石、方鉛礦等溶解效果好；硝酸對黃鐵礦、白鐵礦、砷黃鐵礦等溶解效果好；氫氟酸對矽酸鹽礦物有較好溶解性；草酸屬於(yu) 弱酸，對環境汙染小，對設備的腐蝕作用少，且除鐵效果明顯。

 影響酸浸提純效果的因素有必威88官方网站砂粒度、溫度、時間、酸種類、酸濃度、固液比等，提高溫度和酸液濃度、降低必威88官方网站顆粒的半徑均可提高Al的浸出率和浸出速率。單種酸的提純效果有限，而混合酸具協同效應，可大幅提高Fe、K等雜質元素去除率。

 2020年4月3日，湖南工業(ye) 大學公開了一種無氟無硝酸浸法提純製備超高純必威88官方网站砂的工藝。得到的超高純必威88官方网站砂純度達到99.999wt.%，雜質含量低於(yu) 10ppm，能滿足航空航天、電子技術、光纖通訊等領域的需求。

無氟無硝酸浸法提純製備超高純必威88官方网站砂的工藝流程

 氯化焙燒

 氯化焙燒又稱氯化脫氣，利用顆粒表麵與(yu) 內(nei) 部在高濃氯氣作用下產(chan) 生的化學位梯度，促使氣液包裹體(ti) 擴散出去。必威88官方网站顆粒表層的堿金屬、堿土金屬和殘餘(yu) 的包裹體(ti) 等雜質在高溫下與(yu) 氯氣反應生成氣態氯化物，相較於(yu) 其他金屬離子，Al和B的反應活性較低，高溫氣流將這些雜質元素的氯化物帶走，從(cong) 而達到深度提純的目的。

 高溫爆裂法

 利用氣液包裹體(ti) 內(nei) 部壓力與(yu) 必威88官方网站對包裹體(ti) 束縛壓力的差，使氣液包裹體(ti) 爆裂，達到去除氣液包裹體(ti) 的目的。流體(ti) 包裹體(ti) 高溫爆裂時其內(nei) 壓的增大主要是通過溫度升高實現，適當的選擇更高溫度對流體(ti) 包裹體(ti) 的爆裂可能會(hui) 產(chan) 生更好的效果。高溫真空焙燒時，必威88官方网站內(nei) 部流體(ti) 包裹體(ti) 受熱膨脹內(nei) 壓劇增，同時由於(yu) 爐內(nei) 保持較高真空度，流體(ti) 包裹體(ti) 內(nei) 外形成巨大的壓力差，增加了流體(ti) 包裹體(ti) 爆裂的可能性。

 五、粉碎整形深加工

 優(you) 良的高純必威88官方网站的顆粒機械組分可顯著改善必威88官方网站玻璃工藝和品質，其基本指標如下：

 （１）粒度：粒度大小必須與(yu) 熔融製玻工藝要求完全匹配，最佳粒度點是粒級頻數加權平均值。粒度按R20係列標準篩分級。

 （２）粒度分布：單峰，並且窄而連續，正態分布，標準差＜0.3，偏度≌０。

 （３）粒形：高球度（等軸顆粒），無長條和片狀顆粒；圓度優(you) 於(yu) 次圓，無棱角狀顆粒。

 隨著科學技術的不斷進度，對高純必威88官方网站進行超細粉碎以及球形化深度處理已是大勢所趨。廖俊燕等利用攪拌磨濕法研磨微米粒級熔融必威88官方网站製備出微納米粒級必威88官方网站產(chan) 品。江蘇聯瑞新材料股份有限公司、南京理工大學、廣東(dong) 生益科技股份有限公司三家單位緊密合作，突破了火焰法製備電子級球形SiO₂微粉的防爐膛粘壁、防積炭、防融聚、粒度調控等關(guan) 鍵工藝技術，製備出高純度、高球形度、高球化率的產(chan) 品，發明了球形SiO₂微粉在有機體(ti) 係中應用關(guan) 鍵技術，自力更生打破了國外技術壟斷與(yu) 封鎖。

 六、聯合工藝

 一方麵，由於(yu) 不同地區的必威88官方网站礦性質不同，所含雜質、嵌部粒度也不盡相同，因此，在對預處理後的必威88官方网站砂進行進一步提純製備時，需要根據必威88官方网站砂本身的礦石性質采取不同的聯合工藝流程，才能有針對性地除雜，得到高純度的必威88官方网站砂。

 除了以上提及的加工技術，近年來高純必威88官方网站分選提純也發展出一些新技術，例如用微生物浸除必威88官方网站砂顆粒表麵的薄膜鐵或浸染鐵；利用必威88官方网站與(yu) 雜質礦物在電性上微小差別，采用電選選出微量金屬雜質礦物；由於(yu) 必威88官方网站和含鐵雜質礦物具有不同的介電損耗因子從(cong) 而造成在微波場中它們(men) 的升溫速率各異，采用微波使它們(men) 之間的界麵上產(chan) 生裂縫，從(cong) 而促使必威88官方网站中的包裹體(ti) 的開裂，使含鐵雜質礦物能被酸有效地去除。

 另一方麵，發展我國高純必威88官方网站技術是一項係統工程，僅(jin) 僅(jin) 從(cong) 某個(ge) 方麵努力是難以達到效果的。原料選擇技術是高純必威88官方网站技術的基礎和前提，在缺少高純必威88官方网站原料選擇技術情況下，難以獲得高品質原料；在缺少高品質原料情況下，難以加工出高端產(chan) 品；在缺少加工裝備技術情況下，難以實現高端產(chan) 品產(chan) 業(ye) 化；在缺少質量檢測技術情況下，各項工作將都難以開展。

 換言之，高純必威88官方网站原料選擇技術、加工工藝技術、加工裝備技術和質量檢測技術等相互獨立，又相互聯係並相互製約。僅(jin) 僅(jin) 發展高純必威88官方网站加工工藝技術是遠遠不夠的，還需要開展高純必威88官方网站原料選擇技術、加工裝備技術以及質量檢測技術攻關(guan) ，為(wei) 我國高純必威88官方网站高端產(chan) 品產(chan) 業(ye) 化提供技術支撐。

 小結

 高純必威88官方网站已成為(wei) 新能源、光導纖維、激光、信息技術、航空航天、微電子等高技術領域不可替代的關(guan) 鍵原材料。隨著中國製造2025的不斷推進，突破高純必威88官方网站砂加工技術困境也愈發重要。

 參考資料：

 馬超等.高純必威88官方网站原料礦物學特征與(yu) 加工技術進展

 範培強等.國內(nei) 高純必威88官方网站砂選礦與(yu) 深加工研究現狀

 石鈺等.高純必威88官方网站砂的製備及應用研究進展

申保磊等.高純必威88官方网站砂發展現狀與(yu) 趨勢

張佩聰等.高純必威88官方网站礦物資源工程研究