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| 脈石英的深加工技術及研究概況 |
| 來源：中國粉體技術網 更新時間：2015-04-30 11:12:50 瀏覽次數： |
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脈石英是一種與花崗巖有關的巖漿熱液巖脈，主要產于花崗巖或花崗片麻巖區，礦體呈不規則脈狀，厚度一般幾米至幾十米，長度一般為十幾米至幾百米，寬度一般為幾米，一個礦區可由單條礦脈或由許多條礦脈組成。礦物組成幾乎全部為石英。由于其SiO2的含量很高，所以主要用來生產高純石英產品。近幾十年來，由于對高純石英需求不斷增加，所以對脈石英的提純、超細粉碎等工藝研究也越來越得到重視和加強。
隨著國民經濟的發展和科技的進步，硅質原料制品的市場需求量日益增多，相應地對其產品質量要求也更加嚴格。這就要求對硅質原料深加工技術作進一步的試驗研究，研制出高質量的石英產品以滿足高科技用硅的需求。目前，硅質原料的深加工研究主要集中在對石英產品的粒度組成(細度)和化學成分(純度)兩個方面上。在提高石英產品質量的前提上，如何降低生產成本，實現對天然硅質原料的綜合利用，也逐漸成為生產企業和科研單位所面臨的一個重大問題。
一、 高純石英的生產
高純石英是指SiO2含量達到99.92％～99.99％的石英砂，一般要求的純度在9999％以上。由于對質量要求嚴格，用普通的石英砂難以制得如此高純度的石英，因此一般選用SiO2含量相對較高的脈石英來制備高純石英。
許多國家都把高純石英砂的加工工藝作為高新技術領域。國外早在70年代就已開始采用硅石精加工后制成高純石英，用這種高純石英砂代替水晶生產高純度透明的石英玻璃。20世紀80年代美國PPCC公司在英國西北海岸Foxdale地區的花崗巖中提純石英，其SiO2含量達99．99％，鐵雜質含量小于1×10-6，其它元素含量小于5×10-6。進入90年代，美國Unimin公司在貝卡羅萊那州Spruce Pine地區的花崗巖中分選、提純出高純石英，經提純后SiO2含量達99.99％，純度最高者SiO2含量達99.999％以上。經過選礦提純制成的高純和超高純石英己廣泛應用于航空航天、原子能技術、激光、光纜通訊、軍工等高科技領域。
早在1974年我國的707廠就開始采用高純石英代替熔煉石英生產人造水晶。同時許多學者和選礦工作者也對石英提純加工技術進行了長期研究，并取得了一定的進展。但由于我國石英提純工藝和提純設備等方面較為落后，兼之石英提純對生產設備、環境和操作因素等環節要求嚴格，稍不注意可能造成二次污染，客觀上導致了石英提純上的困難。同時，采用復雜的提純工藝流程(如酸處理、氯化焙燒等)，雖然可以達到高純或超高純石英的質量要求，但對于生產企業而言，成本太高，所以，長期以來我國的高純石英提純研究發展緩慢，處于一種出口原料，進口高純石英加工制品的不良局面。
高純石英因為具有一系列優異的特性和品質，廣泛應用于宇航、電子工業、電光源管、光學儀器、光纖通訊等高科技領域，是制造特種玻璃、電子封裝材料、光纖等產品不可缺少的原料之一。
二、高純石英的超細粉碎
現代許多工業領域．如精細化工、催化劑、高級磨料等，都需要粒度極細、分布均勻、高純度的粉體作原料。獲得超細或微細粉體的途徑有兩種：一是通過化學反應，主要有溶膠法、氣相沉淀法、凝膠法等，但化學制備產量低、能耗大、工序復雜，難以大規模地生產；另一種是機械法制備，主要是機械破碎，包括高速沖擊式磨機、振動磨、氣流磨、膠體磨、砂磨機等各種粉碎設備及作為配套設備的精細分級設備。
在濕法機械粉碎制各超細石英粉的工藝中，選用合適的研磨時間、礦漿濃度、料介比和助磨裁可以制備出d90為2μm左右的超細石英粉，而且該方法工藝簡單，效率高。
三、高純石英粉的球形化
大規模、超大規模集成電路對封裝材料的要求也越來越高，不僅要求超細，高純，而且要求放射性元素含量低，特別是對于顆粒形狀提出了球形化要求。高純超細熔融球形石英粉(簡稱球形硅微粉)由于具有高介電、高耐熱、高耐濕、高填充量、低膨脹、低應力、低雜質、低摩擦系數等優越性能，在大規模、超大艦模集成電路的基板和封裝料中，成了不可缺少的優質材料。
高純球形硅微粉的生產技術國外20世紀80年代初已經有專利申報。90年代初，我國開始引進使用球形硅微粉。目前，可以生產材料的主要國家是日本和美國，德國和俄羅斯也掌握此種生產技術。
國外球形硅微粉的制備通常采用二氧化硅高溫熔融噴射法、氣體火焰法和在液相中控制正硅酸乙酯、四氯化硅的水解法，單分散等法也可制備亞微米左右的球形二氧化硅粉；用特殊的工藝方法還可制各壁厚和粒徑可調的空心球形粉等。但其工藝復雜。這些方法國內還只停留在試驗室階段，有較大的技術難度，這也是至今國內還不能生產出高質量球形硅微粉的重要原因之一。
四、存在的問題與展望
高純石英是宇航、電子工業、電光源管、光學儀器、光纖通訊等高科技產品的基礎原材料，要求SiO2的含量很高。在缺乏有效的提純技術情況下，只能用自然界優質水晶經簡單提純來滿足工業需要。隨著科技的進步，尤其是微電子技術的發展，高純石英的需求量成倍增長，并且對其質量要求也愈來愈高。而天然水晶屬于稀有礦產，特別是一、二級水晶資源已日漸枯竭，尋找水晶的代用品已成當務之急。
因此，積極探求和推動石英選礦提純技術的進步，實現精制石英、高純和超高純石英的低成本、大批量工業化生產，對于彌補天然水晶資源的不足，滿足高科技用高純石英需求具有重要的現實意義。同時石英玻璃在現代科技的發展中很重要，是高科技產業的基礎材料。它在建筑、工照明、原子能、無線電電子學、半導體技術、儀器制造、航天航空、高頻率技術、有色冶金及國防尖端諸方面均獲得廣泛應用。據國外資料預測，石英及其制品在未來十年中將成為國際市場暢銷產品，需求量將持續增長。
硅質原料在我國的儲量十分豐富，是我國的重要礦產資源。隨著經濟和社會的發展，特別是我國在“十五”期間及未來十年中也將重點發展電子產業。對高純石英將會有更大的需求。 但是，隨著世界范圍內資源的日益枯竭，現今解決水晶代用原料主要有三種途徑：(1)人造水晶；(2)用溶膠一一凝膠法及四氧化硅氣相沉淀法等人工合成石英玻璃；(3)用天然硅石經加工提純后代替水晶。上述前兩種方法由于能耗大、成本高，故在我國大規模生產有較大的困難。所以研究和發展硅質原料的選礦提純技術，特別是高純石英生產技術對進國民經濟建設以及提高我國硅質原料的選礦技術水平、促進我國硅質原料的廣泛應用都具有重要經濟的現實意義。
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