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国内高纯石英砂物理选矿提纯及深加工技术

中国粉体网 2018/7/30 18:02:58 点击 1553 次

导读 石英砂属于非金属矿物,主要成分为二氧化硅,颜色为乳白色或呈无色半透明状,集合体常呈粒状、致密块状、晶簇状或者是隐晶质的钟乳状等。

中国粉体网讯  石英砂属于非金属矿物,主要成分为二氧化硅,颜色为乳白色或呈无色半透明状,集合体常呈粒状、致密块状、晶簇状或者是隐晶质的钟乳状等。


高纯石英砂在高科技工业上具有广泛的应用。在半导体行业中,可由熔融的石英制成高温热性能优异的晶片,用来制造高温热稳定性良好的高新能热管;在通讯产业中,用石英砂生产的石英玻璃是光纤和其他光电装置的基本材料。


此外其还可以用于生产硅树脂、太阳能电池基片,在磨料、填料、涂料及硅橡胶等产业中的需求更大。随着石英砂的纯度的提高,其价值也不断提高,尤其是在高科技领域中,对石英砂的纯度要求极高。


但随着天然水晶资源的逐渐枯竭,从普通的石英砂提取高纯度的石英已成必然趋势。


提高选别提纯的技术工艺,更加广泛地利用普通石英砂才是解决问题的关键所在。近几年来,石英砂提纯的研究主要围绕物理、化学和生物提纯三大类。其中物理方法应用最为广泛。


物理方法主要是通过水洗—分级脱泥、擦洗、磁选和浮选等方法除去石英砂中的杂质,也可以联合几种工艺进一步除杂。


1、石英砂的物理提纯


水洗—分级脱泥和擦洗


在石英砂选矿流程中,通常把粒度小于0.1mm的细粒级称为矿泥。针对还有大量黏土及矿泥的石英砂,随着粒度的变细,二氧化硅的品位逐渐降低,而铁、铝等杂质反而上升。


采用水洗—分级脱泥方法可有效提高其品位。对于石英砂表面的薄膜铁和粘连性的杂质,水洗—分级脱泥的效果较差,这就需要借助机械力和砂粒之间的磨剥力来去除石英砂表面的薄膜铁及粘连性杂质,在经过分级脱泥就可以实现较好地除杂效果。


总结前人经验,棒磨擦洗的效果最为理想,一般擦洗浓度在50%~60%,擦洗时间应根据矿石的性质来确定,以初步达到产品质量要求,时间不宜过长,以避免能耗过多及对设备的过大磨损。


重选、磁选和浮选


重选是利用矿物颗粒间相对密度、粒度、形状的差异及其在水、空气或重液中运动速率和方向的不同,使不同矿物分离的选矿方法。对于石英砂矿来说,常采用螺旋选矿机、溜槽、摇床等重选设备。


对于一些赋存在铁矿物颗粒中或赋存于黑云母、石榴石及角闪石等矿物颗粒中的铁杂质,以及赋存于长石中的铝,最有效的去除方法是浮选法。


目前浮选主要采用酸性条件,根据所使用的药剂不同可分为有氟浮选和无氟浮选,还有一些是在碱性条件下进行的浮选,但从工业生产来看,有氟浮选仍是最主要的浮选方法,其优势是提纯效果较好,技术成熟,但对设备的腐蚀作用较大,环境污染较为严重。


2、石英砂深加工技术


超细粉碎


随着高新技术领域的迅猛发展,高纯石英微粉作为填充材料已显示出广阔的应用前景,其具有介电性能优异、导热系数高、热膨胀系数低,耐高温、耐腐蚀、粒度分布可控、悬浮性能好等诸多优点,在催化剂、高级磨料、精细化工等领域应用广泛。加工过程通常以高纯石英砂为原料,经熔融煅烧、超细磨、分级等工艺生产出合格的超细石英粉。


球形化


将超细石英粉球形化一是可以使其表面流动性好,与树脂搅拌成膜更加均匀,由此生产的电子元件性能也越好;二是球形化形成的塑封料应力集中最小,强度较高,球形粉塑封料封装的集成电路芯片成品率高;三是球形粉摩擦系数小,对模具产生的摩擦力小,可提高模具的使用寿命。


制备球形石英微粉技术难度大,国外通常采用高温熔融喷射法、在液相中控制正硅酸乙酯、四氯化硅的水解法等。


表面改性


天然的石英微粉与高分子材料的亲和能力差,作为填料时往往分散不均匀,甚至成团,对产品的质量影响较大,因此需对石英微粉进行表面改性处理,使之具有反应活性。表面改性的方法主要分为包裹改性、沉积改性、微胶囊改性、表面化学改性、机械化学改性及高能处理改性,其中表面化学改性采用的最多,其改性剂种类繁多,主要有硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、有机铬偶联剂、锆铝酸盐偶联剂等等。


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