這7種石(shi)英提(ti)純“新(xin)”工藝，妳是否(fou)都了(le)解(jie)？

1  高(gao)溫真(zhen)空(kong)處理

該(gai)工藝(yi)指(zhi)溫度(du)在(zai)1000℃以上(shang)，0.01Mpa的(de)真空狀態(tai)下(xia)，氣(qi)液包(bao)裹(guo)體(ti)內(nei)外形成(cheng)巨大(da)的壓(ya)力(li)差使其(qi)發(fa)生爆(bao)裂(lie)，同(tong)時(shi)，高溫真(zhen)空(kong)狀態(tai)有利於脫去(qu)石(shi)英(ying)砂中(zhong)的(de)羥基(ji)。
高(gao)溫焙燒(shao)過程中(zhong)石(shi)英晶格會(hui)發(fa)生轉(zhuan)型，低(di)溫下(xia)由(you)a-石英(ying)變(bian)為(wei)β-石(shi)英，隨著反(fan)應溫度(du)進(jin)壹步(bu)升(sheng)高會(hui)再次轉(zhuan)變(bian)為(wei)方(fang)石英(ying)。石(shi)英(ying)晶(jing)格轉(zhuan)變(bian)是通(tong)過(guo)石英(ying)晶格中(zhong)Si-O鍵(jian)鍵(jian)角(jiao)的(de)變(bian)化(hua)而(er)發(fa)生的(de)，當(dang)石(shi)英晶格發(fa)生變(bian)形(xing)時(shi)，其晶(jing)格體(ti)積(ji)發(fa)生變(bian)化(hua)導(dao)致(zhi)原石英晶體(ti)內(nei)部的結構(gou)平衡(heng)被(bei)破壞(huai)，晶(jing)格中(zhong)雜(za)質金屬元(yuan)素不再(zai)保(bao)持(chi)穩定狀(zhuang)態，發(fa)生壹(yi)系(xi)列(lie)的熱運動，最(zui)終擴(kuo)散至石(shi)英(ying)晶(jing)格(ge)表(biao)面並(bing)氣(qi)化(hua)擴(kuo)散至(zhi)石(shi)英(ying)表面。
同(tong)時(shi)在高(gao)溫真(zhen)空(kong)焙燒(shao)條件(jian)下(xia)，石英(ying)砂中(zhong)的(de)氣(qi)液包(bao)裹(guo)體(ti)受(shou)熱膨脹(zhang)，在(zai)石(shi)英(ying)晶格發(fa)生變(bian)形(xing)時(shi)隨著晶格(ge)體(ti)積(ji)的變(bian)化(hua)發(fa)生破裂(lie)，將(jiang)包裹體(ti)內(nei)部的雜質(zhi)暴(bao)露(lu)出(chu)來，並(bing)受(shou)到(dao)內(nei)外濃(nong)度(du)差的影(ying)響最(zui)終氣(qi)化(hua)擴(kuo)散出(chu)去(qu)，從而(er)達(da)到石英純化(hua)的(de)目的(de)。

高溫真(zhen)空(kong)焙燒(shao)裝(zhuang)置(zhi)圖

2 氯(lv)化(hua)焙燒(shao)

氯(lv)化(hua)焙燒(shao)又稱氯化(hua)脫氣(qi)，利用顆粒(li)表(biao)面與內部在高濃(nong)氯(lv)氣(qi)作用(yong)下(xia)產(chan)生的(de)化(hua)學位(wei)梯(ti)度，促(cu)使(shi)氣(qi)液包(bao)裹(guo)體(ti)擴(kuo)散出(chu)去(qu)。石(shi)英(ying)顆粒(li)表(biao)層(ceng)的(de)堿(jian)金屬、堿(jian)土金屬和(he)殘余(yu)的(de)包裹(guo)體(ti)等(deng)雜質(zhi)在(zai)高溫下(xia)與氯氣(qi)反(fan)應生成(cheng)氣(qi)態氯(lv)化(hua)物，相較於(yu)其(qi)他金屬離(li)子(zi)，Al和B的(de)反(fan)應活性較低(di)，高溫氣(qi)流將(jiang)這些(xie)雜質(zhi)元素的氯(lv)化(hua)物帶(dai)走，從而(er)達(da)到深度提純的目(mu)的(de)。
氯(lv)化(hua)焙燒(shao)是壹(yi)種(zhong)深度(du)提純工藝(yi)，成(cheng)本較高(gao)，處(chu)理能(neng)力(li)有限(xian)，具(ju)有壹定危險性。當前(qian)，僅有美國(guo)矽比(bi)科等(deng)極(ji)少數幾家(jia)公司實(shi)現該工(gong)藝(yi)的工業(ye)應用。
該(gai)工藝(yi)對進(jin)料(liao)要求(qiu)較高(gao)，壹(yi)般(ban)是經(jing)過(guo)傳統(tong)工藝提(ti)純後，SiO₂純度達(da)到(dao)99.99%，雜質總量小(xiao)於(yu)100×10^-6的(de)石(shi)英(ying)砂才能(neng)滿足(zu)進(jin)料(liao)要求(qiu)。氯化(hua)焙燒(shao)的裝(zhuang)置(zhi)多(duo)為自行設計，還(hai)沒有統(tong)壹的標(biao)準設備，仍處於不斷發(fa)展(zhan)完善(shan)過(guo)程中(zhong)。
根(gen)據氯(lv)化(hua)劑(ji)的種(zhong)類，氯化(hua)焙燒(shao)可(ke)分(fen)為固(gu)態(tai)氯(lv)化(hua)焙燒(shao)和氣(qi)態氯(lv)化(hua)焙燒(shao)。其中(zhong)：固(gu)態(tai)氯(lv)化(hua)焙燒(shao)所使(shi)用(yong)的氯化(hua)劑(ji)壹般(ban)為(wei)NaCl、CaCl₂、NH₄Cl；氣(qi)態氯(lv)化(hua)焙燒(shao)所使(shi)用(yong)的氯化(hua)劑(ji)壹般(ban)為(wei)Cl₂、HCl。

3 超導磁(ci)選

超導選(xuan)是將(jiang)超導技(ji)術(shu)引入(ru)工(gong)業選礦的(de)壹(yi)種(zhong)新(xin)的礦物提(ti)純的方(fang)法(fa)，超導材(cai)料(liao)能(neng)產(chan)生超導磁(ci)場，能(neng)使(shi)石(shi)英中(zhong)的(de)微(wei)小(xiao)雜(za)質(zhi)和(he)固(gu)態(tai)包(bao)裹(guo)體(ti)在(zai)超導磁(ci)場中(zhong)磁(ci)化(hua)而(er)被(bei)選出(chu)，這對去(qu)除(chu)石(shi)英中(zhong)的(de)異礦物和(he)固(gu)態(tai)包(bao)裹(guo)體(ti)有很大(da)的作用(yong)，是高(gao)純度石(shi)英(ying)原料(liao)提(ti)純工藝(yi)的(de)重(zhong)要工(gong)序(xu)和(he)裝(zhuang)備(bei)。
超導磁(ci)選機作(zuo)為(wei)國(guo)內磁(ci)選裝(zhuang)備(bei)中(zhong)的(de)選礦裝(zhuang)備(bei)，其關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)在(zai)於通過低(di)溫技(ji)術(shu)來處(chu)理線(xian)圈，使線(xian)圈達到(dao)超導狀(zhuang)態(tai)，以提高(gao)磁(ci)體(ti)所產(chan)生的(de)背(bei)景場(chang)強(qiang)。
超導磁(ci)選機的(de)工(gong)作原(yuan)理，是利用鈦、鈮(ni)三(san)錫等超導材(cai)料(liao)制(zhi)作(zuo)的超導線(xian)，通(tong)過後期(qi)加(jia)工，將(jiang)超導線(xian)環(huan)繞(rao)成(cheng)特種線(xian)圈置(zhi)於(yu)密閉(bi)良好(hao)的(de)低(di)溫杜瓦中(zhong)。采用(yong)液(ye)氦浸(jin)泡及制冷(leng)系統(tong)傳導冷(leng)卻(que)的(de)方(fang)式，使超導線(xian)圈工作(zuo)環(huan)境(jing)溫度(du)維持(chi)在-268.8℃左右，此(ci)時(shi)超導線(xian)圈電(dian)阻(zu)為零(ling)。由(you)於(yu)纏(chan)繞線(xian)圈電(dian)阻(zu)為零(ling)，電(dian)導(dao)率(lv)為無(wu)窮(qiong)大(da)，可(ke)以承(cheng)載(zai)更大(da)的電(dian)流(liu)，增加(jia)超導線(xian)圈匝數，以螺旋(xuan)管的(de)方(fang)式進行(xing)繞(rao)制，最(zui)終可(ke)獲得(de)超高的(de)背(bei)景磁(ci)場。

4 電(dian)選(xuan)

靜(jing)電(dian)分(fen)選是利用高(gao)壓(ya)靜(jing)電(dian)進(jin)行物料(liao)的(de)分(fen)離(li)、提(ti)純的技(ji)術(shu)，它(ta)利用物質(zhi)的(de)導電(dian)特性、介(jie)電(dian)常(chang)數的(de)不同(tong)，使(shi)其在(zai)電(dian)場(chang)中(zhong)荷(he)電(dian)，根(gen)據物料(liao)顆粒(li)受(shou)到(dao)靜(jing)電(dian)力(li)、重(zhong)力(li)、離(li)心力(li)等作(zuo)用力(li)的差異，導(dao)致(zhi)礦物顆粒(li)在(zai)電(dian)場(chang)中(zhong)的(de)運動軌(gui)跡(ji)不同(tong)，從而(er)實(shi)現礦物分(fen)選的(de)壹(yi)種物理選(xuan)礦方法(fa)。電(dian)選(xuan)工藝簡(jian)單，且是幹式作業(ye)，不(bu)存在(zai)廢(fei)水汙(wu)染(ran)及處理問題，是壹(yi)項具有巨大(da)發(fa)展(zhan)潛力(li)和廣(guang)闊(kuo)應用前景的(de)技(ji)術(shu)。

近(jin)幾(ji)十(shi)年(nian)來電(dian)選(xuan)普遍應用於稀有金屬礦(kuang)精選(xuan)，在有色金(jin)屬礦(kuang)、非金(jin)屬礦(kuang)甚至(zhi)黑色(se)金屬礦(kuang)的選(xuan)礦中(zhong)也(ye)得到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)應用。在城(cheng)市(shi)固(gu)廢(fei)回(hui)收(shou)利用方(fang)面電(dian)選(xuan)也(ye)有廣(guang)泛(fan)應用，重(zhong)點(dian)是粉(fen)煤(mei)灰脫炭、廢(fei)棄(qi)塑(su)料(liao)分(fen)選，廢(fei)舊(jiu)家(jia)電(dian)回(hui)收(shou)等；還(hai)包(bao)括(kuo)從工(gong)業(ye)廢(fei)料(liao)中(zhong)有價值(zhi)資(zi)源的(de)回(hui)收(shou)，如(ru)冶煉(lian)金(jin)屬矽渣(zha)、金(jin)屬切割磨屑等。
電(dian)選(xuan)裝(zhuang)備(bei)，作為成熟(shu)的(de)物理選(xuan)礦設備，具有技術(shu)成熟(shu)、控制(zhi)簡便、效(xiao)果(guo)穩定等(deng)特點，也(ye)可(ke)以有效降(jiang)低(di)高純石英(ying)中(zhong)的(de)金屬雜(za)質，減少(shao)後(hou)續工藝(yi)復(fu)雜(za)性(xing)，在高(gao)純石英(ying)除(chu)雜(za)中(zhong)發(fa)揮(hui)著(zhe)有力(li)的作(zuo)用。

5 超聲波(bo)處(chu)理

超聲波(bo)具(ju)有安(an)全、高效(xiao)、穩定等(deng)特點，超聲波(bo)的(de)頻率(lv)為2x10⁴~10⁹Hz之(zhi)間(jian)。當(dang)超聲波(bo)在(zai)水（或）溶液(ye)中(zhong)發(fa)出(chu)時(shi)，會(hui)產生許(xu)多(duo)壓(ya)縮(suo)、膨脹(zhang)區(qu)域(yu)，導(dao)致(zhi)了(le)無(wu)數微(wei)氣(qi)泡（空(kong)化(hua)泡）的(de)形(xing)成(cheng)和(he)破裂(lie)，這種情況(kuang)被(bei)稱為(wei)空化(hua)現象。

當(dang)空化(hua)泡崩(beng)潰(kui)時(shi)，在極(ji)短(duan)時(shi)間(jian)和(he)極(ji)小(xiao)空(kong)間(jian)內(nei)，產生5000K以(yi)上(shang)的(de)高溫和(he)大(da)約(yue)5x10⁷Pa的(de)高(gao)壓(ya)，溫度(du)變(bian)化(hua)率(lv)高達(da)109K/s，並伴(ban)生強(qiang)烈(lie)的沖(chong)擊(ji)波和時(shi)速(su)達(da)400km的(de)射(she)流(liu)，對液(ye)體(ti)中(zhong)的(de)石英砂顆粒(li)進(jin)行(xing)猛(meng)烈(lie)的沖(chong)擊(ji)，在這種劇烈(lie)的沖(chong)擊(ji)下，顆粒(li)表(biao)面的(de)微(wei)量雜(za)質迅(xun)速(su)地(di)從顆粒(li)表(biao)面脫落，從而(er)達(da)到提純的作(zuo)用(yong)。

6 微(wei)波焙燒(shao)

微(wei)波焙燒(shao)是利用不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)之(zhi)間(jian)介(jie)電(dian)常(chang)數的差異，使(shi)石英(ying)砂中(zhong)的(de)氣(qi)液包(bao)裹(guo)體(ti)快(kuai)速(su)升(sheng)溫汽(qi)化(hua)，極(ji)大(da)的壓(ya)強使石(shi)英砂破裂(lie)，從而(er)實(shi)現氣(qi)液包(bao)裹(guo)體(ti)的(de)去(qu)除(chu)。

常規(gui)焙燒(shao)和微(wei)波焙燒(shao)原理示(shi)意圖

7 摻(chan)雜提(ti)純

摻(chan)雜提(ti)純是高(gao)溫條件(jian)下(xia)使摻(chan)入(ru)的(de)元素與雜質元素反(fan)應生成(cheng)易溶於(yu)水(shui)或酸的物質(zhi)，而(er)後水洗(xi)或酸洗(xi)提純。

研究(jiu)人(ren)員采用(yong)雜(za)質總含量為(wei)41.94x10^-6的石(shi)英粉，先後摻(chan)入(ru)NaNO₃、Al(NO₃)₃·9H₂O，在(zai)900℃下煆燒(shao)，獲得(de)石(shi)英精(jing)砂雜質(zhi)總量小(xiao)於(yu)25x10^-6，達(da)到(dao)IOTA-Std標(biao)準。