中国粉体网讯 石英虽然是地球上含量最高的矿物之一,但高纯石英原料只有在满足一系列特定化学和物理参数的地质条件下才能形成。目前仅有少数石英矿床适合加工为高纯石英,且处理工艺极其复杂。
最早的高纯石英使用一、二级天然水晶为原料,随着高科技行业快速发展,有限且逐渐枯竭的天然水晶并不能满足高纯石英巨大的市场需求。从20世纪70年代开始,美国以花岗伟晶岩、日本以细粒伟晶岩、俄罗斯和德国则以变质石英岩和脉石英为原料加工高纯石英。目前,以天然石英矿物为原料已成为获取高纯石英的最主要方式。
在可预见的未来,高新技术行业不仅对高纯石英的需求量将逐渐增加,而且对高纯石英的质量要求将更加严苛。选择合适石英原料是成功加工出高纯石英最为关键的一步,对石英原料进行工艺矿物学研究,确定天然石英矿物中杂质元素赋存状态,对选择合适的高纯石英原料和确定有针对性的石英除杂提纯方案极其关键。
目前利用天然石英矿物加工高纯石英技术已经逐渐成熟。制备高纯石英的传统工艺流程基本都是按照“分选→粗碎→煅烧-水淬→磨矿→筛分→磁选(或电选、色选)→浮选→酸浸(加压酸浸、微波酸浸)→氯化焙烧”的顺序,依次使得高纯石英原料完成单体解离,产生微裂纹,破碎包裹体,分离独立伴生矿物,去除表面金属杂质,析出内部晶格杂质,但是具体制备工艺需根据原矿的矿物学属性进行进一步确定。
其中,包裹体杂质和晶格杂质决定了石英矿提纯加工的极限,虽然关于这两种杂质脱除技术研究已久,但效果不佳,是以后高纯石英加工研究的重点。高纯石英作为高新技术应用领域的关键性原材料,我国必须掌握其加工技术,借鉴国外高纯石英制备经验,我国需要进行合适的大型优质石英矿床的勘探、高纯石英原料的工艺矿物学和高纯石英加工技术与设备等方面的研究。
2025年4月23-24日,由中国粉体网、中粉会展主办的“2025全国半导体行业用高纯石英材料产业发展大会”将在江苏南京召开,届时来自苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司的高级工程师贺洋,将做题为《高纯石英原料分析及提纯工艺》的报告。
贺洋,苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司高级工程师,中国硅酸盐学会矿物材料分会青年理事。主要从事非金属矿提纯(高纯石英)、矿物材料深加工及复合材料制备等研究,主持完成各类非金属矿开发和咨询项目30余项,其中石英项目10余项。获省部级科技进步一等奖3项、二等级2项,获授权发明专利11项,发表论文10余篇。
参考来源:
孙红娟:典型高纯石英原料评价方法及提纯技术
马超等:高纯石英原料矿物学特征与加工技术进展
(中国粉体网编辑整理/平安)
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