高純石英粉通常系指SiO2 含量高于99.99％的石英粉體，是石英玻璃、石英坩堝、石英管及石英棒材等的主要原料。除此之外，高純石英粉還是一種優質無機填料，廣泛應用于塑料、橡膠、涂料、電子及高科技產品等行業中。其中，半導體封裝材料及其用石英坩堝、太陽能、光纖通信、SiO2 薄膜材料等高新技術產業均對石英粉的純度要求越來越高。
目前，制備高純石英粉的方法主要有兩大途徑：一是物理法，即機械粉碎法；二是化學合成法，包括氣相合成法和液相合成法。機械粉碎法，即利用天然水晶為原料，經過工藝流程：水晶原礦→粉碎→磁選→浮選→酸浸→干燥→焙燒→磁選→成品石英粉。機械粉碎法制備石英粉雖然工藝簡單但易帶入雜質，能耗大，成本高，粉料特性也難以控制，制備效率低且粒徑分布寬。此外，原料天然水晶屬于稀有礦產，特別是一、二級水晶，已日漸枯竭，其儲量已無法滿足目前對高純石英粉的需求。雖然許多國家早已把目標轉向儲量豐富的硅石礦物，不斷地探索新的石英礦物原料源。但由于成礦地質條件不同，其提純工藝技術與設備是制約硅石礦物規?；_采的最大瓶頸。
因此，近年來采用化學合成法制備高純合成石英粉日益受到重視。本文主要綜述近年來國內外制備高純合成石英粉的各種制備工藝原理、特點、研究進展等，并提出了今后的發展方向。
氣相合成法
氣相法合成石英粉最早由德國Degussa 公司1941年開發成功，1957 年美國Cabot 公司和20 世紀70 年代末法國Rhodia 公司也相繼開發成功，所合成的SiO2粉市面上又稱為“白炭黑。其原理是利用硅或有機硅的氯化物（如SiCl4 或CH3SiCl3 等）為原料，通過各種手段將原料變成氣體，使之在氫-氧氣流高溫下（一般為1 200～1 600 ℃）水解制得煙霧狀的SiO2經冷卻、分離、脫酸等過程后即得到成品的SiO2 顆粒，該合成技術又稱為“Aerosil”法。氣相水解反應式為：
 周雄通過嚴格控制SiCl4的氣相水解反應溫度及SiCl4 進料量等，制備了粒度可控、分散性好的SiO2顆粒。研究表明：隨著溫度的升高（1 200~1 600 ℃），反應速度加快，成核速率增加的速率大于顆粒生長的速率，導致SiO2 顆粒粒徑減小，比表面積增加；SiCl4 進料增加時，水解反應速度和反應器中SiO2 顆粒的生長速率都隨之增大，但是當反應速度增加的相對量大于生長速率增加的相對量時，造成SiO2 產物粒度減小。由于高溫氣相水解制備的SiO2 顆粒易吸附水和HCl，影響產品的性能。
呂飛等研究了SiCl4 氣相合成SiO2 顆粒的流化床脫酸機理。研究表明：未脫酸的SiO2 顆粒吸附水含量遠大于吸附HCl含量；HCl 和大部分水是以物理吸附的形式吸附在SiO2 顆粒表面，較易脫附。因高溫下 SiCl4 的水解反應在很短的時間內完成，要求反應物料在極短的時間內達到微觀上的均勻混合，且HCl 的生成致使設備腐蝕嚴重，對反應器型式、生產設備材質、加熱方式、進料方式均有很高要求，而且能耗大，導致生產成本高，使產品價格昂貴。
Park 等采用SiCl4的兩步氣相水解法制備合成高純石英粉，避免了上述問題的出現。即第一步，SiC14 與150 ℃水蒸氣反應，部分水解，形成單分散和近球形的氧氯化硅SiClxOy(OH)z 微粒。第二步，這些氧氯化硅微粒在1 000 ℃進一步水解轉化成 SiO2微粒。如圖1 顆粒的TEM 照片所示，兩階段形成的顆粒形態和顆粒大小基本一致，為單分散和近球形的SiO2 顆粒，且粒徑分布均勻。因此，通過控制第一步低溫氣相水解反應形成的顆粒形態和粒徑，再經第二步的高溫氣相水解后即可獲得所需的石英粉體。此外，該方法制備形成的SiO2 微粒表面Cl 含量很低，省去了表面酸性氣體的脫附工藝，不僅避免了脫酸過程引入新雜質，而且降低了生產成本。
圖 2 為傳統氣相法與兩步氣相水解法制備合成石英粉的工藝對比圖。兩步氣相水解法制備合成SiO2 粉與傳統方法相比，成本低，設備簡單，產品分散度和形貌好，顆粒度均勻；但該技術工藝較復雜，效率低，技術還不成熟，目前僅適于實驗室的研制，大規模工業化生產困難。因此，此法在反應條件與設備要求等方面需要更深入的研究。
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