1、原料矿石的选择
做好的产品,当然要选择好的原料。那么,什么是好的原料呢?这是个实践出真知的问题。做的矿石和样品多了,经验、渠道和后续工艺流程都对矿石的选择有参考作用。
2、煅烧、水淬
石英经过高温煅烧,再落入水中急冷。也有的业内厂家将这一步骤放到后续工艺,原理相似。调整好煅烧温度和时间,需要兼顾效果和成本这两方面的考虑。
3、破碎筛分
将块状石英进一步破碎,再通过筛分得到目标粒度的石英砂。不同用途(如石英坩埚、石英管、石英砣等)对应的石英砂粒度有所不同。一般而言,在30目-140目之间。
4、三选
浮选、磁选、电选,是比较常用的三种石英选矿工艺。其原理分别是利用杂质矿物和石英在浮选剂、强磁场和高压电场下的不同表现将杂质矿物分离。
常见固体杂质矿物,如长石、云母、金红石、含铁矿物等可以利用以上三选分离出来。
以上三种选矿工艺,需要从矿石的杂质分布情况和配合整体生产流程的角度考虑选择使用。
以下三张图片分别为磁选机、浮选机和电选机。
5、化学处理
好了,到了最主要的除杂步骤:化学处理。一般呢,是用无机酸和络合剂处理。当然也有别出心裁的,用无机碱或碱性化合物处理。
化学处理石英砂的相关研究较多,处理前后杂质元素含量变化都有列出,大家可自行下载资料进行参考。
6、清洗干燥
将化学处理后的石英砂用高纯水洗干净,再烘干,就生产出来了白白净净的高纯石英砂了。
7、包装入库
最后,产品打包,进入库房。
行业内通用包装为参考美国尤尼明公司,纸桶包装,200公斤每桶。
高纯石英砂因为其纯度很高,十三项杂质含量小于22ppm(美国尤尼明公司标准,国内不同厂家标准略有不同),所以有其特定的用途和昂贵的价格。拉管料和打砣料就先不说了,此文中单说石英坩埚。没错,就是图片中这样的,白白净净的单晶硅石英坩埚。
石英坩埚有什么用处?如下图,用来生产白白净净,哦不,银灰色纯净的单晶硅棒。
以上对高纯石英砂的基本生产工艺作了简单介绍,文字内容和百度上搜索的大同小异,所以此文仅作为扫盲篇存在。其他不太常见的工艺,如重力选矿、熔盐焙烧、高温氯化、掺杂提纯、有机溶剂浸取、高温高压酸浸等,都不在此文中详细介绍。
一种产品,从实验室的研发成功,到稳定的工业化生产,都有漫长的路要走。很多次查阅文献确定实验方案,才做出完美的实验样品。又需要很多次调整工艺明确作业流程,才能确保生产各批次产品的稳定性和一致性。其间种种,不足道也!