高纯石英砂的制备试验研究

摘要

高纯石英砂被视作一种战略资源，应用领域涉及半导体、太阳能等诸多高新技术行业，且需求量逐渐增大，水晶作为高纯石英砂最适宜原料，储量日益减少。而石英砂矿可以用作水晶的替代品，为高新技术行业提供原料支持，因此，对石英砂纯化技术研究意义重大。本研究对江苏某厂石英块矿采取破碎-焙烧-水淬-粉碎-磁选-浮选-酸浸等联合工序处理，进行了纯化试验研究。
　　工艺矿物学研究表明，原矿中石英为它形晶，不等粒状结构，块状构造，杂质矿物主要有云母、长石和褐铁矿等，其中石英含量高达99％，总杂质含量超过500μg/g， Fe、Al和Ti等含量较高，分别为178.2μg/g、152.6μg/g和22.5g/g。
　　焙烧-水淬处理后，试样硬度明显降低，最佳焙烧条件为温度900℃、时间2h。焙烧试样分别采用对辊破碎机与行星球磨机进行粉粹处理，分别可以得到合格粒级（0.1mm～0.3mm）含量60.98％和44.11％。
　　高梯度磁选试验表明，在磁场强度为1.7T、细钢棒作为磁介质的条件下，合格粒级试样经过一次磁选，Fe、Ti含量分别降至61.3μg/g、1.4μg/g。
　　采用浮选进一步提纯，在pH值为2.5～3，抑制剂水玻璃用量为600g/t，捕收剂十二胺用量为1200g/t的条件下，Fe、Al含量分别从61.3μg/g、145.4μg/g降至33.3μg/g、95.3μg/g。
　　浮选精矿在混酸(H2SO4∶HCl∶HNO3∶HF=10∶5∶3∶1)浓度为50％，液固比2∶1ml/g，温度70℃时间2h的条件下酸浸处理，Li、Na、K含量分别由1.4μg/g、48.3μg/g、50.9μg/g降至0.7μg/g、7.8μg/g、4.0μg/g， Fe、Al和Ti含量分别降至4.1μg/g、12.1μg/g和0.8μg/g，并获得杂质总含量37.2μg/g的高纯石英砂。
　　原矿和最终产品的显微图片对比表明，提纯后的石英砂表面粗糙，并形成了丰富的裂痕。通过进一步热力学分析可知，HF对杂质的溶解效果最好，而且可以溶蚀石英。

目录

声明

摘要

前言

第1章 文献综述

1．1 高纯石英砂概述

1．1．1 石英的特性

1．1．2 高纯石英砂标准

1．1．3 高纯石英砂原料

1．1．4 原料中杂质类型

1．2 石英砂研究现状及应用

1．2．1 国内外石英砂研究概况

1．2．2 高纯石英砂处理工艺

1．2．3 高纯石英砂的应用

1．3 研究内容和意义

1．3．1 课题主要研究内容

1．3．2 课题的研究目的和意义

第2章 试验研究方法

2．1 试验药剂及仪器

2．2 研究方法

2．2．1 矿样分析

2．2．2 试验测试方法

2．3 试验方案

第3章 工艺矿物学研究

3．1 试样制备

3．2 试样的性质

3．2．1 化学成分分析

3．2．2 光学显微分析

3．2．2 SEM分析

3．2．3 XRD分析

3．2．4 Zeta电位分析

第4章 提纯试验研究

4．1 物料粉碎试验

4．2 焙烧-水淬试验

4．2．1 焙烧温度试验

4．2．2 焙烧时间试验

4．3 磁选试验

4．3．1 磁场强度试验

4．3．2 磁介质试验

4．3．3 磁选次数试验

4．4 浮选试验

4．4．1 pH值试验

4．4．2 捕收剂用量试验

4．4．3 抑制剂用量试验

4．5 酸浸试验

4．5．1 混酸试验

4．5．2 酸浸时间试验

4．5．3 液固比试验

4．5．4 酸浸温度试验

4．6 本章小结

第5章 酸浸热力学分析

第6章 结论及展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士期间发表论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目