專利名稱：制備高純石英砂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備高純石英砂的方法，尤其是一種適用于石英坩堝的高純石英 砂的制備方法。
背景技術(shù)：
石英玻璃因?yàn)樗哂幸幌盗刑厥獾奈锢?、化學(xué)性能，如耐高溫性能、熱膨脹率極小 性能、極佳的光譜特性能、耐酸性能和極好的電絕緣性能，石英玻璃被廣泛地應(yīng)用在制造集 成電路中，石英玻璃的主要產(chǎn)品為大規(guī)模集成電路用高純耐高溫石英玻璃管、電弧法石英 坩堝(太陽能級(jí)和半導(dǎo)體級(jí))、光通訊用石英玻璃和電光源用石英玻璃。石英玻璃的主要原材料是高純石英砂，高純石英砂具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性、高絕 緣耐壓能力和極低的體膨脹系數(shù)。是電子核心器件、光導(dǎo)通訊材料、太陽能電池等高新技術(shù) 產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要原材料，是生產(chǎn)石英坩堝、制造單晶硅棒容器、芯片的基礎(chǔ)原料，高純 石英砂一般是指Si02，含量高于99. 99 %的石英粉，是石英玻璃和石英坩堝的主要原料，其 高檔產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在大規(guī)模集成電路、太陽能電池、光纖、激光、航天、軍事等行業(yè)中。特別是應(yīng)用在石英坩堝中，石英坩堝是拉制單晶硅的消耗性器皿，每生產(chǎn)一爐單 晶硅就用掉一只石英坩堝，因?yàn)閱尉Ч枋巧a(chǎn)大規(guī)模集成電路和太陽能電池的主要原料， 所以對(duì)石英坩堝的要求十分苛刻，按照使用范圍不同，石英坩堝可分為太陽能級(jí)硅單晶 坩堝和集成電路級(jí)硅單晶坩堝。石英坩堝的幾何尺寸和外觀是生產(chǎn)工藝確定的，而純度是 由原料確定的。石英坩堝用的原料要求純度高、一致性好、粒度分布均勻，有害成分高時(shí)會(huì) 影響坩堝的熔制，影響其耐溫性，還會(huì)出現(xiàn)氣泡、色斑、脫皮等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響石英坩堝的質(zhì) 量，隨著能源日益緊缺和環(huán)保的壓力促使各國都掀起了開發(fā)、利用太陽能和可再生能源的 熱潮，開發(fā)和利用太陽能已成為各國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，太陽能利用技術(shù)在 研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)開拓方面都取得了長足的發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之
o由于高純石英砂關(guān)系到國家的長遠(yuǎn)發(fā)展，是一個(gè)國家高新技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的必要 條件，因此高純石英砂的戰(zhàn)略地位非常重要，其高端產(chǎn)品的制備技術(shù)被美國、德國、俄羅斯 等少數(shù)國家所壟斷、并限制技術(shù)和產(chǎn)品出口。我國石英砂的提純和規(guī)?；_采目前依然處 于艱難的探索階段。隨著國內(nèi)太陽能電池產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，預(yù)計(jì)未來五年內(nèi)我國石英玻璃 行業(yè)將保持15-20%以上的速度持續(xù)增長，我們預(yù)測(cè)至2012年我國石英玻璃用石英原料用 量將達(dá)到20萬噸，其中高檔石英原料將占的比重越來越大。預(yù)計(jì)至2012年我國石英玻璃行 業(yè)的總體市場(chǎng)規(guī)模將超過70億元，其中高純石英砂的缺口市場(chǎng)規(guī)模約在21億元左右。這 對(duì)我國高純石英砂行業(yè)來說是一個(gè)機(jī)遇也是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此高純石英砂是一種重要的原材 料最初高純石英砂是由一、二級(jí)水晶加工而成，隨著一、二水晶資源的逐步枯竭，自 上世紀(jì)70年代，各國家開始探索用普通石英礦代替水晶制備高純石英砂，到20世紀(jì)90年 代，用普通石英已加工成了高檔石英玻璃使用的石英粉。國外早在20世紀(jì)70年代就開始研
3究利用普通石英制備高純石英砂的技術(shù)，目前美國處于領(lǐng)先水平，其特點(diǎn)是工業(yè)化產(chǎn)量大、 制備專業(yè)化、自動(dòng)化程度高、檢測(cè)水平高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定現(xiàn)有的高純石英砂被美國、德國、俄 羅斯等少數(shù)國家所壟斷。我國從20世紀(jì)80年代末開始研究石英玻璃的普通石英原料，已經(jīng)取得一定進(jìn)展， 所研究的產(chǎn)品能夠達(dá)到二、三、四級(jí)水晶的水平，但是只適合于中、低檔石英玻璃，高純低羥 基石英原料的技術(shù)距離世界先進(jìn)水平還有一定的距離，還沒有形成具有自主創(chuàng)新、自主知 識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，工業(yè)化生產(chǎn)的石英玻璃原料純度不能達(dá)到高純石英砂玻璃原料的要求，高 品質(zhì)石英玻璃原料基本依賴進(jìn)口，制約了我國石英砂玻璃行業(yè)的發(fā)展。我國是石英儲(chǔ)量最為豐富的國家之一，已開采利用石英礦較好的有江蘇東海、安 徽鳳陽、湖北紅安、江西修水、內(nèi)蒙烏海等地，這些石英礦儲(chǔ)量大、品位高、易開采，但目前開 采的大多數(shù)石英礦均用做生產(chǎn)低檔的石英制品如硅微粉、玻璃、耐火材料、碳化硅、硅鐵、 熔融石英、石英玻璃管等。能用于高純石英砂的礦源很多，但是由于加工處理手段落后，產(chǎn) 品不能達(dá)到高純石英砂原料的要求，從而使高品位礦石用做低品味產(chǎn)品，造成了資源的嚴(yán) 重浪費(fèi)。我國是石英玻璃生產(chǎn)和應(yīng)用大國，但高檔石英原料基本依靠進(jìn)口，對(duì)我國石英玻璃 產(chǎn)業(yè)及后繼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都極為不利。2007年我國國內(nèi)石英玻璃制品生產(chǎn)消耗石英原料為 12萬多噸，絕大部分是中低檔產(chǎn)品，其中高檔的電光源用石英砂、石英坩堝(多晶、單晶硅) 用石英砂、半導(dǎo)體及光纖通訊用石英原料還是以進(jìn)口石英原料為主。我國石英玻璃工業(yè)發(fā) 展較晚，是隨著高新技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)和電光源工業(yè)發(fā)展而發(fā)展起來的。隨著國家改革開放政 策，引進(jìn)了一些先進(jìn)技術(shù)和裝備，改造了一些企業(yè)，能從事高純石英玻璃制品的生產(chǎn)和深加 工，產(chǎn)品品種涵蓋了半導(dǎo)體及太陽能多晶硅(單晶硅)生產(chǎn)用石英坩堝，半導(dǎo)體擴(kuò)散石英制 品、光通訊用石英管、電光源石英制品等多個(gè)領(lǐng)域。但相對(duì)于國外企業(yè)我國石英玻璃企業(yè)按 照中國工業(yè)發(fā)展的特色，企業(yè)個(gè)數(shù)多、規(guī)模小，裝備技術(shù)落后，品種檔次相對(duì)較低。在我國國 內(nèi)，現(xiàn)還沒有一種能從石英礦中制備二氧化硅的含量大于99. 99%的高純石英砂的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種制備高純石英砂的方法，保護(hù) 了資源，充分利用了資源，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)利益的最大化。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是其步驟是1、石英礦石的人工分選通過人工，把石英礦石使用機(jī)械方法，分成尺寸為30mmX 30mm大小的塊狀，再進(jìn) 行分選，將透明的石英礦石塊分為一級(jí)、半透明的石英礦石塊分為二級(jí)、白色不透明的石英 礦石塊分為三級(jí)，分類放置在周轉(zhuǎn)容器中。2、石英礦石的粗洗把經(jīng)過人工分選的石英礦石放到清洗池中，清水浸泡，進(jìn)行清洗，用肉眼觀察石英 礦石塊的表面，無明顯雜質(zhì)。3、石英礦石的煅燒把經(jīng)過粗洗的石英礦石放到煅燒爐中，先經(jīng)過爐溫為840-880°C的加熱II區(qū)、再 經(jīng)過爐溫為890-910°C的加熱I區(qū)、進(jìn)行加熱時(shí)間為50-60分鐘的煅燒，出料時(shí)，肉眼觀察石 英礦石塊的顏色發(fā)紅。
4、石英礦石的水淬把經(jīng)過煅燒的石英礦石放到冷卻水池中，進(jìn)行水淬。5、石英礦石的粉碎把經(jīng)過水淬的石英礦石，粉碎至粒度為0. 4-0. 1mm石英砂。6、石英礦石的精洗把經(jīng)過粉碎的石英礦砂，放到反應(yīng)罐中，依次，往反應(yīng)罐加入占反應(yīng)罐容積的 65-75%的純凈級(jí)別為14. 5-15. 5兆的超純水，再往反應(yīng)罐中加入與超純水的體積百分比 為30% -40%石英砂，后往反應(yīng)罐注入濃度為35-37%濃鹽酸或鹽酸與氫氟酸的混合物，濃 鹽酸或鹽酸與氫氟酸的混合物的體積與超純水的體積百分比為5-8%，保持反應(yīng)罐的溫度 為60°C -80°C，在反應(yīng)罐中攪拌20分鐘-30分鐘、沉淀10-15分鐘后把反應(yīng)罐中的第一次 液體排出，再加超純水適量，攪拌清洗，把反應(yīng)罐的砂漿輸送至清洗罐，在清洗罐中，使用超純水進(jìn)行清洗。7、石英礦石的液固分離將經(jīng)過精洗的石英砂，由離心機(jī)進(jìn)行液固分離。8、石英礦石的干燥將經(jīng)過液固分離的石英砂，在溫度為175_185°C環(huán)境中，保溫2. 5-3. 5小時(shí)進(jìn)行干
>]f§K o9、石英礦石的磁選將經(jīng)過干燥的石英砂通過磁選機(jī)進(jìn)行磁選。10、石英礦石的篩分和包裝通過人工，把石英砂，按20目以上、20目-50目、50目-100目、100目-160目、160 目-200目等若干粒度規(guī)格進(jìn)行分隔，對(duì)石英砂的雜質(zhì)進(jìn)行剔除，再分類包裝。在本技術(shù)方案中，超純水是指經(jīng)過雙級(jí)反滲透+EDI超純水系統(tǒng)生產(chǎn)后的水，其純 凈級(jí)別為14. 5-15. 5兆。由于本發(fā)明的原材料是石英石礦石，不再是水晶礦石，不再對(duì)水晶石礦進(jìn)行破壞， 而且石英石礦石分布廣，因此保護(hù)了資源，充分利用了資源，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)利益的最大化。本發(fā)明設(shè)計(jì)了，把經(jīng)過水淬的石英礦石，第一步經(jīng)過顎式破碎機(jī)粉碎至粒度為 8-10mm，第二步把粒度為8-10mm的石英礦石粉經(jīng)過對(duì)輥磨機(jī)粉碎至粒度為0. 4-0. 1mm石英 砂。本發(fā)明設(shè)計(jì)了，鹽酸與氫氟酸的混合物中設(shè)置為濃度為35-37%鹽酸與氫氟酸體 積比例 2.9-3. 1 1。
四

附圖為本發(fā)明的示意圖。
五具體實(shí)施例方式附圖本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的程序圖，結(jié)合附圖具體說明本實(shí)施例，在本實(shí)施例中， 超純水是指純凈級(jí)別為14. 5-15. 5兆的水，濃鹽酸是指濃度為35-37%的實(shí)驗(yàn)室用的鹽酸。其步驟是
1、石英礦石的人工分選通過人工，把石英礦石使用機(jī)械方法，分成尺寸為30mmX30mm大小的塊狀，使用 人工將石英礦石整理分選，把雜質(zhì)含量較多的石英礦石塊選出不用，根據(jù)透明、半透明和 白色不透明，依次為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，透明的石英礦石塊為一級(jí)，半透明的石英礦石塊為二 級(jí)，白色不透明的石英礦石塊為三級(jí)，分類放置在周轉(zhuǎn)容器中。2、石英礦石的粗洗將選好的石英礦石塊放入網(wǎng)格箱中，再置入清洗池中清水浸泡，用高壓水沖洗，表 面雜質(zhì)多的石英礦石塊取出，再單獨(dú)除雜沖洗，用肉眼觀察石英礦石塊的表面，無明顯雜 質(zhì)。3、石英礦石的煅燒把煅燒爐設(shè)置為加熱II區(qū)爐溫為840°C、加熱I區(qū)爐溫為890°C、環(huán)形加熱爐加熱 時(shí)間為60分鐘；將經(jīng)過粗洗的石英礦石倒入煅燒爐進(jìn)料料斗，待爐溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng) 提升機(jī)將石英礦石塊倒入爐中，出料時(shí)，使石英礦石塊煅燒發(fā)紅。在本實(shí)施例中，煅燒爐的型號(hào)是石英連續(xù)燒結(jié)爐 3100-925。4、石英礦石的水淬將煅燒發(fā)紅的石英礦石塊由出料推桿推出，經(jīng)出料通道落入冷卻水池中，進(jìn)行快 速冷卻，使石英礦石塊結(jié)構(gòu)變得疏松；冷卻后將石英礦石塊及時(shí)濾水，利用余熱自然風(fēng)干。5、石英礦石的粉碎把經(jīng)過水淬的石英礦石，第一步經(jīng)過顎式破碎機(jī)粉碎至粒度為10mm，使用不銹鋼 料盒盛放粉碎后的石英礦石粉。第二步把粒度為10mm的石英礦石粉經(jīng)過對(duì)輥磨機(jī)粉碎至粒度為0. 4mm石英砂。使 用尼龍周轉(zhuǎn)箱盛放粉碎后的石英砂。在本實(shí)施例中，顎式破碎機(jī)的型號(hào)是氧化鋯顎式破碎機(jī)QHPE125X 150。在本實(shí)施例中，對(duì)輥磨機(jī)的型號(hào)是氧化鋯對(duì)輥磨機(jī)QHZPG200 X 125。6、石英礦石的精洗使超純水發(fā)生器和攪拌器保持正常工作，在反應(yīng)罐中，依次，往反應(yīng)罐加入超純水 250L-350L，超純水占罐體容積的65 %，往反應(yīng)罐加入石英砂，石英砂重量為85_140kg，石 英砂的體積與超純水的體積百分比為30%%，往反應(yīng)罐注入高純度鹽酸，高純度鹽酸的體 積與超純水的體積百分比為5%，開啟電加熱器，使反應(yīng)罐的溫度為60°C，再開啟攪拌器30 分鐘，沉淀15分鐘，把反應(yīng)罐中的酸液排出，再加超純水適量，攪拌清洗，由于反應(yīng)罐的砂 漿泵輸送至清洗罐，在清洗罐中，使用超純水進(jìn)行清洗。在本實(shí)施中，清洗罐設(shè)置了 3個(gè)。在本實(shí)施中，超純水發(fā)生器的型號(hào)是雙級(jí)反滲透+EDI超純水系統(tǒng)，超純水的純凈 級(jí)別為14. 5兆。在清洗罐中，高純度鹽酸的濃度為35 %。7、石英礦石的液固分離將在清洗罐的石英砂漿，由清洗罐砂漿泵輸送至離心機(jī)進(jìn)行液固分離。8、石英礦石的干燥
將經(jīng)過液固分離的石英砂裝入烘盤，將烘盤放置車架上推進(jìn)烘箱干燥，在溫度為 175°C的烘箱中，保溫2. 5小時(shí)，1小時(shí)后取出。9、石英礦石的磁選將經(jīng)過干燥的石英砂通過磁選機(jī)進(jìn)行磁選。10、石英礦石的篩分和包裝通過人工，把石英砂，按20目以上、20目-50目、50目-100目、100目-160目、160 目-200目等若干粒度規(guī)格進(jìn)行分隔，用人工目觀察方法，對(duì)石英砂的雜質(zhì)進(jìn)行剔除，再分 類包裝。經(jīng)過本實(shí)施例，使高純石英砂外觀為白色和無可見的機(jī)械雜質(zhì)，純度為Si02的含 量一級(jí)不得少于99. 99%、二級(jí)不得少于99. 95%、三級(jí)不得少于99. 90%，符合了半導(dǎo)體及 太陽能多晶硅(單晶硅)中的用高純石英砂的要求，特別是適合制備石英坩堝。本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，其步驟為1、石英礦石的人工分選通過人工，把石英礦石使用機(jī)械方法，分成尺寸為30mmX30mm大小的塊狀，使用 人工將石英礦石整理分選，把雜質(zhì)含量較多的石英礦石塊選出不用，根據(jù)透明、半透明和 白色不透明，依次為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，透明的石英礦石塊為一級(jí)，半透明的石英礦石塊為二 級(jí)，白色不透明的石英礦石塊為三級(jí)，分類放置在周轉(zhuǎn)容器中。2、石英礦石的粗洗將選好的石英礦石塊放入網(wǎng)格箱中，再置入清洗池中清水浸泡，用高壓水沖洗。表 面雜質(zhì)多的石英礦石塊取出，再單獨(dú)除雜沖洗。用肉眼觀察石英礦石塊的表面，無明顯雜 質(zhì)。3、石英礦石的煅燒把煅燒爐設(shè)置為加熱II區(qū)爐溫為880°C、加熱I區(qū)爐溫為910°C、環(huán)形加熱爐加熱 時(shí)間為50分鐘；將經(jīng)過粗洗的石英礦石倒入煅燒爐進(jìn)料料斗，待爐溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng) 提升機(jī)將石英礦石塊倒入爐中，出料時(shí)，使石英礦石塊煅燒發(fā)紅。在本實(shí)施例中，煅燒爐的型號(hào)是石英連續(xù)燒結(jié)爐 3100-925。4、石英礦石的水淬將煅燒發(fā)紅的石英礦石塊由出料推桿推出，經(jīng)出料通道落入冷卻水池中，進(jìn)行快 速冷卻，使石英礦石塊結(jié)構(gòu)變得疏松；冷卻后將石英礦石塊及時(shí)濾水，利用余熱自然風(fēng)干。5、石英礦石的粉碎把經(jīng)過水淬的石英礦石，第一步經(jīng)過顎式破碎機(jī)粉碎至粒度為8mm，使用不銹鋼料 盒盛放粉碎后的石英礦石粉。第二步把粒度為8mm的石英礦石粉經(jīng)過對(duì)輥磨機(jī)粉碎至粒度為0. 1mm石英砂。使 用尼龍周轉(zhuǎn)箱盛放粉碎后的石英砂。在本實(shí)施例中，顎式破碎機(jī)的型號(hào)是氧化鋯顎式破碎機(jī)QHPE125X 150。在本實(shí)施例中，對(duì)輥磨機(jī)的型號(hào)是氧化鋯對(duì)輥磨機(jī)QHZPG200 X 125。6、石英礦石的精洗使超純水發(fā)生器和攪拌器保持正常工作，在反應(yīng)罐中，依次，往反應(yīng)罐加入超純水 250L-350L，超純水占罐體容積的75 %，往反應(yīng)罐加入石英砂，石英砂重量為85_140kg，石英砂的體積與超純水的體積百分比為40%，往反應(yīng)罐注入高純度鹽酸，高純度鹽酸的體積 與超純水的體積百分比為8%，開啟電加熱器，使反應(yīng)罐的溫度為80°C，再開啟攪拌器30分 鐘，沉淀10分鐘，把反應(yīng)罐中的酸液排出，再加超純水適量，攪拌清洗，由于反應(yīng)罐的砂漿 泵輸送至清洗罐，在清洗罐中，使用超純水進(jìn)行清洗。在本實(shí)施中，清洗罐設(shè)置了 3個(gè)。在本實(shí)施中，超純水發(fā)生器的型號(hào)是雙級(jí)反滲透+EDI超純水系統(tǒng)，超純水的純凈 級(jí)別為15. 5兆。在清洗罐中，高純度鹽酸的濃度為37 %。7、石英礦石的液固分離將在清洗罐的石英砂漿，由清洗罐砂漿泵輸送至離心機(jī)進(jìn)行液固分離。8、石英礦石的干燥將經(jīng)過液固分離的石英砂裝入烘盤，將烘盤放置車架上推進(jìn)烘箱干燥，在溫度為 185°C的烘箱中，保溫3. 5小時(shí)，1小時(shí)后取出。9、石英礦石的磁選將經(jīng)過干燥的石英砂通過磁選機(jī)進(jìn)行磁選。10、石英礦石的篩分和包裝通過人工，把石英砂，按20目以上、20目-50目、50目-100目、100目-160目、160 目-200目等若干粒度規(guī)格進(jìn)行分隔，對(duì)石英砂的雜質(zhì)進(jìn)行剔除，再分類包裝。本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例，其步驟為在實(shí)施例一石英礦石的精洗中，使用了鹽酸與氫氟酸的混合物替代了高純度鹽 酸。在本實(shí)施例中，鹽酸與氫氟酸的混合物設(shè)置為濃度為35%鹽酸與氫氟酸的體積比 例 2. 9 1。本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例，其步驟為在實(shí)施例二石英礦石的精洗中，使用了鹽酸與氫氟酸的混合物替代了高純度鹽 酸。在本實(shí)施例中，鹽酸與氫氟酸的混合物設(shè)置為濃度為37%鹽酸與氫氟酸的體積比 例 3. 1 1。在本發(fā)明中，超純水符合GB6284-86的標(biāo)準(zhǔn)，高純石英砂符合GB602-88、SN/ T0483-1995-3的標(biāo)準(zhǔn)，水淬的水質(zhì)符合GB6908-86、GB9724-86的標(biāo)準(zhǔn)。在我公司的第一批試制樣品中，我們使用了湖南產(chǎn)的石英礦石，通過本發(fā)明制備 的高純石英砂，以美國的UNIMIN Corporation公司生產(chǎn)的IOTA石英砂為標(biāo)樣，在四川大學(xué) 進(jìn)行了純度化驗(yàn)，結(jié)果顯示含Si02的量達(dá)到了 99. 99%，在山東濟(jì)寧祥潤光伏科技有限公 司，使用我公司的產(chǎn)品，生產(chǎn)出了太陽能多晶硅或單晶硅石英坩堝，每個(gè)石英坩堝的成本為 1300元左右，相對(duì)進(jìn)口高純石英砂，使石英坩堝成本大大地降低。本發(fā)明具有下特點(diǎn)1、本發(fā)明的設(shè)計(jì)填補(bǔ)了在制備高純石英砂行業(yè)中，不再使用水晶石，而通過對(duì) 石英礦石的分選，從而制備高純石英砂的技術(shù)空白，使高純石英砂的含Si02的量達(dá)到了
899. 99%，節(jié)約了資源2、本發(fā)明中廢水、粉塵、廢渣、噪音和廢氣排放符合國家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污
^fe o3、本發(fā)明的高純石英砂可以替代進(jìn)口高純石英砂，為我國在半導(dǎo)體及太陽能多晶 硅(單晶硅)的發(fā)展，提供了原料基礎(chǔ)，特別是對(duì)大批量生產(chǎn)太陽能板，提供了重要原料，具 有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。4、在我國通過使用石英礦石制備高純石英砂，保護(hù)了水晶石的資源，同時(shí)對(duì)我國 的其它石英制品，也提供了一個(gè)重要的原料，從而推動(dòng)我國的石英制品的快速發(fā)展。在制備高純石英砂的方法技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)；凡是包含有石英礦石的人工分選通過人 工，把石英礦石使用機(jī)械方法，分成尺寸為30mmX 30mm大小的塊狀，再進(jìn)行分選，將透明 的石英礦石塊分為一級(jí)、半透明的石英礦石塊分為二級(jí)、白色不透明的石英礦石塊分為三 級(jí)，分類放置在周轉(zhuǎn)容器中；石英礦石的粗洗把經(jīng)過人工分選的石英礦石放到清洗池中， 清水浸泡，進(jìn)行清洗，用肉眼觀察石英礦石塊的表面，無明顯雜質(zhì)；石英礦石的煅燒把經(jīng) 過粗洗的石英礦石放到煅燒爐中，先經(jīng)過爐溫為840-880°C的加熱II區(qū)、再經(jīng)過爐溫為 890-910°C的加熱I區(qū)、進(jìn)行加熱時(shí)間為50-60分鐘的煅燒，出料時(shí)，肉眼觀察石英礦石塊的 顏色發(fā)紅；石英礦石的水淬把經(jīng)過煅燒的石英礦石放到冷卻水池中，進(jìn)行水淬；石英礦石 的粉碎把經(jīng)過水淬的石英礦石，粉碎至粒度為0. 4-0. 1mm石英砂；石英礦石的精洗把經(jīng) 過粉碎的石英礦砂，放到反應(yīng)罐中，依次，往反應(yīng)罐加入占反應(yīng)罐容積的65-75 %的純凈級(jí) 別為14. 5-15. 5兆的超純水，再往反應(yīng)罐中加入與超純水的體積百分比為30% -40%石英 砂，后往反應(yīng)罐注入濃度為35-37%濃鹽酸或鹽酸與氫氟酸的混合物，濃鹽酸或鹽酸與氫氟 酸的混合物的體積與超純水的體積百分比為5-8%，保持反應(yīng)罐的溫度為60°C -80°C，在反 應(yīng)罐中攪拌20分鐘-30分鐘、沉淀10-15分鐘后把反應(yīng)罐中的第一次液體排出，再加超純 水適量，攪拌清洗，把反應(yīng)罐的砂漿輸送至清洗罐，在清洗罐中，使用超純水進(jìn)行清洗；石英 礦石的液固分離將經(jīng)過精洗的石英砂，由離心機(jī)進(jìn)行液固分離；石英礦石的干燥將經(jīng)過 液固分離的石英砂，在溫度為175-185°C環(huán)境中，保溫2. 5-3. 5小時(shí)進(jìn)行干燥；石英礦石的 磁選將經(jīng)過干燥的石英砂通過磁選機(jī)進(jìn)行磁選；石英礦石的篩分和包裝通過人工，把石 英砂，按20目以上、20目-50目、50目-100目、100目-160目、160目-200目等若干粒度 規(guī)格進(jìn)行分隔，用人工目測(cè)的方法，對(duì)石英砂的雜質(zhì)進(jìn)行剔除，再分類包裝的技術(shù)內(nèi)容都在 本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種制備高純石英砂的方法；其特征是(1)、石英礦石的人工分選通過人工，把石英礦石使用機(jī)械方法，分成尺寸為30mm×30mm大小的塊狀，再進(jìn)行分選，將透明的石英礦石塊分為一級(jí)、半透明的石英礦石塊分為二級(jí)、白色不透明的石英礦石塊分為三級(jí)，分類放置在周轉(zhuǎn)容器中；(2)、石英礦石的粗洗把經(jīng)過人工分選的石英礦石放到清洗池中，清水浸泡，進(jìn)行清洗，用肉眼觀察石英礦石塊的表面，無明顯雜質(zhì)；(3)、石英礦石的煅燒把經(jīng)過粗洗的石英礦石放到煅燒爐中，先經(jīng)過爐溫為840 880℃的加熱II區(qū)、再經(jīng)過爐溫為890 910℃的加熱I區(qū)、進(jìn)行加熱時(shí)間為50 60分鐘的煅燒，出料時(shí)，肉眼觀察石英礦石塊的顏色發(fā)紅；(4)、石英礦石的水淬把經(jīng)過煅燒的石英礦石放到冷卻水池中，進(jìn)行水淬；(5)、石英礦石的粉碎把經(jīng)過水淬的石英礦石，粉碎至粒度為0.4 0.1mm石英砂；(6)、石英礦石的精洗把經(jīng)過粉碎的石英礦砂，放到反應(yīng)罐中，依次，往反應(yīng)罐加入占反應(yīng)罐容積的65 75％的純凈級(jí)別為14.5 15.5兆的超純水，再往反應(yīng)罐中加入與超純水的體積百分比為30％ 40％石英砂，后往反應(yīng)罐注入濃度為35 37％濃鹽酸或鹽酸與氫氟酸的混合物，濃鹽酸或鹽酸與氫氟酸的混合物的體積與超純水的體積百分比為5 8％，保持反應(yīng)罐的溫度為60℃ 80℃，在反應(yīng)罐中攪拌20分鐘 30分鐘、沉淀10 15分鐘后把反應(yīng)罐中的第一次液體排出，再加超純水適量，攪拌清洗，把反應(yīng)罐的砂漿輸送至清洗罐，在清洗罐中，使用超純水進(jìn)行清洗；(7)、石英礦石的液固分離將經(jīng)過精洗的石英砂，由離心機(jī)進(jìn)行液固分離；(8)、石英礦石的干燥將經(jīng)過液固分離的石英砂，在溫度為175 185℃環(huán)境中，保溫2.5 3.5小時(shí)進(jìn)行干燥；(9)、石英礦石的磁選將經(jīng)過干燥的石英砂通過磁選機(jī)進(jìn)行磁選；(10)、石英礦石的篩分和包裝通過人工，把石英砂，按20目以上、20目 50目、50目 100目、100目 160目、160目 200目等若干粒度規(guī)格進(jìn)行分隔，對(duì)石英砂的雜質(zhì)進(jìn)行剔除，再分類包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備高純石英砂的方法；其特征是把經(jīng)過水淬的石英礦石， 第一步經(jīng)過顎式破碎機(jī)粉碎至粒度為8-10mm，第二步把粒度為8-10mm的石英礦石粉經(jīng)過 對(duì)輥磨機(jī)粉碎至粒度為0. 4-0. 1mm石英砂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備高純石英砂的方法；其特征是鹽酸與氫氟酸的混 合物中設(shè)置為濃度為35-37%鹽酸與氫氟酸體積比例2. 9-3. 1:1。
全文摘要
一種制備高純石英砂的方法，把石英礦石分成尺寸為30mm×30mm大小的塊狀，進(jìn)行分級(jí)；石英礦石的粗洗和煅燒，經(jīng)過爐溫為840-880℃和890-910℃兩次煅燒，再對(duì)石英礦石的水淬和粉碎，粉碎至粒度為0.4-0.1mm石英砂；把經(jīng)過粉碎的石英礦砂，放到反應(yīng)罐中，依次，往反應(yīng)罐加入占反應(yīng)罐容積的65-75％的純凈級(jí)別為14.5-15.5兆的超純水，再往反應(yīng)罐中加入與超純水的體積百分比為30％-40％石英砂，后往反應(yīng)罐注入濃度為35-37％濃鹽酸或鹽酸與氫氟酸的混合物，濃鹽酸或鹽酸與氫氟酸的混合物的體積與超純水的體積百分比為5-8％，保持反應(yīng)罐的溫度為60℃-80℃，在反應(yīng)罐中攪拌20分鐘-30分鐘、沉淀10-15分鐘后把反應(yīng)罐中的第一次液體排出，再加超純水適量，攪拌清洗，把反應(yīng)罐的砂漿輸送至清洗罐，在清洗罐中，使用超純水進(jìn)行清洗；石英礦石的液固分離；在溫度為175-185℃環(huán)境中，進(jìn)行干燥；石英礦石的磁選、篩分和包裝；因此保護(hù)了資源，充分利用了資源，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)利益的最大化。
文檔編號(hào)C03B20/00GK101948235SQ201010284139
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者范中峰, 鄭運(yùn)嶺 申請(qǐng)人:山東海友工貿(mào)有限公司