石英砂即二氧化硅砂,是制備石英砂玻璃的基礎(chǔ)材料。它廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路、光纖通信、激光技術(shù)、航空航天等高科技領(lǐng)域。用于制造光纖電弧坩堝、光學(xué)儀器、紫外石英玻璃等石英制品。目前,美國公司高純石英砂質(zhì)量水平較高,雜質(zhì)含量在20ppm以下。然而,傳統(tǒng)的超純石英砂由于工藝復(fù)雜、價格昂貴,采用水洗、精選、酸洗、沸水破碎、研磨、篩分、浸酸、浮選等工藝。以天然水晶為原料,原料成本高,能耗大,對晶核內(nèi)礦石影響大,雜質(zhì)溶解能力不足,純度不易保證,生產(chǎn)成本高。
[制備方法]
1、破碎篩分:以天然石英石為原料,將石英石制成2-6cm塊石,經(jīng)機(jī)械破碎制成20-200目石英砂;
2、熱酸浸:將石英砂放入濃度25-40%,溫度25-36℃的熱鹽酸中,浸60-82小時;
3、水洗:熱酸浸后取出石英砂料,水洗至中性,烘干;
4、冷爆:將干燥后的石英砂放入特制的制冷機(jī)中,使其零下-200-300度,然后突然放入零下400-550度的高溫爐中,達(dá)到微爆的目的,使石英砂表面產(chǎn)生許多縱橫向裂紋,以便在下次酸洗時將石英砂中的礦物雜質(zhì)融化掉;
5、超聲波振動酸洗:將冷爆石英砂放入超聲波容器中,用王水酸清洗6-10小時。超聲波振動的目的是提高礦物和雜質(zhì)在晶體芯中的溶解能力;
6、高溫脫羥:將超聲波振動洗滌后的石英砂料洗滌至中性,用純水干燥,放入1450-1600℃中高溫煅燒,除去低溫雜質(zhì)和羥基。