石英砂提純技術(shù)是指通過物理、化學(xué)或聯(lián)合方法去除天然石英砂中的雜質(zhì)（如鐵、鋁、鈦、鉀、鈉等金屬氧化物以及黏土、云母、長石等礦物雜質(zhì)），以獲得高純度二氧化硅（SiO?）產(chǎn)品的工藝過程。

高純石英砂廣泛應(yīng)用于光伏、半導(dǎo)體、光纖通信、精密鑄造、玻璃制造等領(lǐng)域，對(duì)純度要求極高（通常 SiO? 含量需 ≥99.99%）。

以下是主要的石英砂提純技術(shù)：

一、物理提純法

1、篩分與水洗

去除大顆粒雜質(zhì)和部分黏土、泥沙。

是最基礎(chǔ)的預(yù)處理步驟。

2、磁選

利用磁性差異分離含鐵礦物（如磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦等）。

可采用干式或濕式磁選機(jī)，高梯度磁選（HGMS）效果更佳。

3、浮選

利用礦物表面性質(zhì)差異，在藥劑作用下選擇性分離雜質(zhì)（如長石、云母等）。

陰離子反浮選常用于去除長石，陽離子浮選用于去除云母。

4、重力選礦（如螺旋溜槽）

利用密度差異分離重礦物雜質(zhì)。

5、擦洗與超聲波清洗

擦洗可去除石英顆粒表面附著的薄膜鐵和黏土；

超聲波清洗能有效剝離微細(xì)雜質(zhì)。

二、化學(xué)提純法

1、酸洗（酸浸）

使用鹽酸（HCl）、硫酸（H?SO?）、硝酸（HNO?）、氫氟酸（HF）等溶解金屬氧化物雜質(zhì)。

HF 對(duì)硅酸鹽類雜質(zhì)（如長石、云母）有強(qiáng)溶解能力，但需謹(jǐn)慎使用（劇毒、腐蝕性強(qiáng)）。多采用混合酸（如 HCl+HF）進(jìn)行協(xié)同提純。

2、堿洗

使用 NaOH 或 Na?CO? 溶液去除鋁、硅酸鹽等雜質(zhì)，但可能引入新雜質(zhì)，應(yīng)用較少。

3、高溫氯化（焙燒-氯化）

在高溫（800–1200°C）下通入 Cl? 或 HCl 氣體，使金屬雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性氯化物排出?？娠@著降低 Al、Fe、Ti、K、Na 等元素含量，是制備超高純石英的關(guān)鍵步驟。

4、熱爆裂與煅燒-水淬

高溫煅燒后迅速水冷，利用熱應(yīng)力使包裹體破裂，便于后續(xù)酸洗去除內(nèi)部雜質(zhì)。

三、聯(lián)合提純工藝（典型流程）

高純石英砂生產(chǎn)通常采用“物理+化學(xué)”多級(jí)聯(lián)合工藝，例如：

原礦 → 破碎 → 篩分 → 水洗 → 擦洗 → 磁選 → 浮選 → 酸洗→ 高溫氯化 → 超純水清洗 → 干燥 → 成品

對(duì)于光伏和半導(dǎo)體級(jí)石英砂，還需在潔凈環(huán)境中進(jìn)行最終處理，避免二次污染。

四、關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)

包裹體去除困難：微米/納米級(jí)流體或礦物包裹體難以通過常規(guī)手段去除。

原料依賴性強(qiáng)：并非所有石英礦都適合提純至高純級(jí)別，優(yōu)質(zhì)礦源稀缺。

環(huán)保與安全：酸洗廢液、HF 使用、氯氣排放等需嚴(yán)格處理。

成本高：超高純石英砂制備工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，能耗高。

以上是石英砂提純技術(shù)的一些簡單介紹，在實(shí)際的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)中，需結(jié)合原料的性質(zhì)和成品的技術(shù)要求進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，在多級(jí)聯(lián)合工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行增減調(diào)整，以達(dá)到最好的效果。