中國粉體網(wǎng)訊 石英砂的用途不同，對(duì)于雜質(zhì)元素的種類和含量要求也存在差異。由于不同地區(qū)成礦條件不同，石英中雜質(zhì)也各有不同。天然石英礦物根據(jù)伴生雜質(zhì)大小、分布、存在形式等特性可分為脈石礦物雜質(zhì)、包裹體雜質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)雜質(zhì)三類。
石英原料中的雜質(zhì)賦存狀態(tài)
脈石礦物
共伴生獨(dú)立脈石礦物主要有長石、云母、金紅石、方解石、赤鐵礦和黏土礦物等，是石英雜質(zhì)元素的主要載體礦物，主要的雜質(zhì)元素有Al、Fe、Ca、Mg、Li、Na、K、Ti、B、H等。這類礦物較易去除，將其單體解離開，通過常規(guī)選礦技術(shù)即可去除。
包裹體雜質(zhì)
包裹體是影響高純石英原料礦石質(zhì)量的最重要因素之一，當(dāng)高純石英中包裹體尤其是微細(xì)粒氣液兩相包裹體和礦物包裹體過多時(shí)，會(huì)對(duì)高純石英的產(chǎn)品性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
石英中廣泛分布有不同尺寸的固相、液相、氣相以及混合相的包裹體，是自然界中最重要的包裹體寄主礦物。由于包裹體賦存于天然石英礦物中，在不破壞石英晶體結(jié)構(gòu)的條件下，只能實(shí)現(xiàn)少部分大尺寸包裹體的去除。
酸浸：天然石英礦物中雜質(zhì)種類多且存在形式復(fù)雜，使用混合酸溶解石英中礦物包裹體雜質(zhì)對(duì)石英砂提純效果最佳。
高溫氯化脫氣法：對(duì)氣液包裹體的去除是有一定的效果的，然而一些金屬氧化物的氯化機(jī)理仍然比較復(fù)雜，特別是高溫氯化的起始溫度還是個(gè)難題。
高溫爆裂法：石英在高溫焙燒過程中，隨著溫度升高，流體包裹體內(nèi)部壓力大于石英對(duì)包裹體束縛壓力，流體包裹體發(fā)生突然爆裂內(nèi)部雜質(zhì)得以釋放，再經(jīng)后續(xù)酸清洗可以溶解流體包裹體內(nèi)部雜質(zhì)。
晶格雜質(zhì)
石英晶體在形成過程中，一些元素會(huì)替代硅元素進(jìn)入石英晶體中，形成了石英的結(jié)構(gòu)性雜質(zhì)。石英中常見的晶格雜質(zhì)元素有Al、Ti、Li、Na、K、Ge、OH等，從石英中分離難度大，是制約高純石英質(zhì)量最關(guān)鍵性因素。在現(xiàn)有加工技術(shù)下，石英原料中晶格雜質(zhì)幾乎不能被除去。
石英晶格的外來元素中，Al的研究和分析是最重要的，是判斷高純石英礦物原料品質(zhì)的重要標(biāo)志物，這是因?yàn)槠湎噍^天然石英中其他雜質(zhì)元素，Al含量往往最高，也最容易通過測(cè)試分析方法分析出來。當(dāng)石英中存在大量Al雜質(zhì)時(shí)，Li、K、Na等雜質(zhì)元素的含量會(huì)增加。除Al外，Ti也是判斷高純石英礦物原料品質(zhì)的重要標(biāo)志物之一，由于Ti-O鍵非常穩(wěn)定，不易破壞，無論是晶格間Ti還是包裹體中的含Ti礦物，均很難通過常規(guī)的選礦手段和化學(xué)提純方式經(jīng)濟(jì)合理除去，因此當(dāng)石英中Ti含量超過一定程度時(shí)，其也很難加工成高純石英。
2025年3月27日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“2025第三屆集成電路及光伏用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)”將在江蘇東海召開，屆時(shí)來自南城縣福鴻高純硅材料有限公司的技術(shù)總監(jiān)彭志威，將做題為《石英礦物中雜質(zhì)元素的賦存形態(tài)及對(duì)應(yīng)提純方式》的報(bào)告，屆時(shí)，他將對(duì)石英礦物中雜質(zhì)元素的賦存形態(tài)以及對(duì)應(yīng)提純方式進(jìn)行詳盡講解。
南城縣福鴻高純硅材料有限公司于2018年4月9日成立，主要生產(chǎn)銷售高純硅材料，高純石英砂，主要用應(yīng)用領(lǐng)域有電源行業(yè)、太陽能和半導(dǎo)體行業(yè)、光纖行業(yè)。彭志威先生擔(dān)任南城縣福鴻高純硅材料有限公司技術(shù)總監(jiān)一職。
參考來源：
劉加威. 石英砂焙燒—酸洗除雜工藝研究
郭文達(dá),韓躍新,朱一民,劉清俠,李艷軍. 高純石英砂資源及加工技術(shù)分析
馬超,馮安生,劉長淼,邵偉華,趙平. 高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進(jìn)展
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/九思)
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