研究高純石英砂二氧化硅凈化方法是極為重要的一類光電子材料，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體，光纖通過(guò)泛光，激光和航空航天等高科技領(lǐng)域。隨著這些領(lǐng)域?qū)Ω呒兌趸桦s質(zhì)含量要求越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)高純二氧化硅的需求也越來(lái)越高。目前，我國(guó)需要高度依賴進(jìn)口高純二氧化硅。因此，采用石英砂凈化技術(shù)，獲得高純度硅石，是滿足高純硅高科技領(lǐng)域需求的有效途徑，對(duì)促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

石英砂凈化方法的主要目的可分為物理法和化學(xué)法兩種。

物理清洗和分級(jí)方法的物理方法主要有脫泥，擦洗，磁選，浮選和超聲波法。

     洗掉泥漿和分級(jí)1.1這種方法主要是針對(duì)石英砂含有大量粘土礦物。由于隨著石英砂顆粒細(xì)化，其中SiO2品位下降，而雜質(zhì)如鐵鋁礦物質(zhì)的味道卻增加了，因此在納入石英砂水礦石之前，需要分級(jí)脫泥，且效果更為明顯18j。它只是一種預(yù)處理方法，在早期應(yīng)用之前也是很常見(jiàn)的，但是由于石英砂和鐵礦物表面膜的存在阻礙了其去除效果并不顯著。

       1.2磨砂膏磨砂膏是利用力和機(jī)械磨砂之間的剝離力去除砂膜，粘土和粘土礦物石英砂表面的雜質(zhì)，進(jìn)一步SAA不配對(duì)的單體礦物聚集體，然后工作，以達(dá)到對(duì)石英砂品位的進(jìn)一步凈化效果。目前，有酒吧和機(jī)械摩擦洗擦兩種方法。對(duì)于機(jī)械擦洗，其結(jié)構(gòu)和配置相關(guān)的機(jī)械設(shè)備和工藝過(guò)程中的磨砂擦洗擦洗效果是影響磨擦效果的主要因素。因?yàn)橛绊懰囊蛩睾芏啵詸C(jī)械擦洗的回收率很低，只有40％左右，所以機(jī)械擦洗的效果并不理想。相對(duì)于機(jī)械擦洗，摩擦棒比洗滌效果好得多。在棒式摩擦洗滌過(guò)程中，

       1.3磁性磁選可最大限度地去除含有一些雜質(zhì)的二氧化硅顆粒，赤鐵礦，褐鐵礦和黑云母等主要為弱磁性礦物和強(qiáng)磁性礦物磁鐵礦中的雜質(zhì)。對(duì)于弱磁性雜質(zhì)的礦物常采用100000e以上的磁力機(jī)，對(duì)于經(jīng)常使用鐵磁礦物雜質(zhì)的機(jī)器或磁力分選機(jī)弱化。一般來(lái)說(shuō)，除鐵器除鐵效果的頻率和磁場(chǎng)強(qiáng)度有顯著影響，隨著磁選次數(shù)的增加，鐵含量降低; 并且在一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度下可以去除大部分的鐵，但這時(shí)即使磁場(chǎng)強(qiáng)度提高很多，除鐵比例也沒(méi)有太大的變化。另外，石英砂細(xì)度更好，除了鐵之外，效果更好，其原因是精石英砂含鐵量高，雜質(zhì)的緣故。金星在高純石英砂凈化過(guò)程研究領(lǐng)域進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度，雜質(zhì)去除率的增加，磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到100000e后，雜質(zhì)去除率增加不明顯。因此合適的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)該是100000e。磁選后，40目SiO2級(jí)達(dá)99.05％，F(xiàn)e2O3含量0.071％：40-80目SiO2級(jí)99.09％，F(xiàn)e2O3含量0.070％; 80至140目SiO2等級(jí)99.14％，F(xiàn)e2O3含量0.067％：140-200目SiO2等級(jí)99.10％，F(xiàn)e2O3含量0.069％。然而，含有雜質(zhì)的石英砂，特別是當(dāng)含有更弱的磁性或非磁性雜質(zhì)時(shí)，僅使用磁選分離不能純化成高純度的石英砂。1.4浮選石英砂浮選為了去除與礦物長(zhǎng)石，云母相關(guān)的非磁性雜質(zhì)。目前有氟和無(wú)氟浮選的浮選方法。浮選是在酸性pH范圍內(nèi)使用氟陽(yáng)離子捕收劑和氫氟酸活化劑。但考慮到含氟廢物對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重影響，人們開(kāi)始轉(zhuǎn)向使用無(wú)氟浮法。利用石英，長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)差異構(gòu)成合理枯萎的混合離子俘獲比和捕收劑用量，利用其優(yōu)先漂浮長(zhǎng)石的不同Zeta電位實(shí)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的llo，。據(jù)報(bào)道，在中性條件下，添加無(wú)氟浮選試劑，細(xì)二氧化硅粉末中SiO 2含量從99.1％增加到約99.77％，相應(yīng)的Fe 2 O 3含量從0.081％下降到0.023％，收率在83％到85％之間。這表明無(wú)氟浮選能顯著提高二氧化硅細(xì)粉的質(zhì)量。湯亞飛等采用六偏磷酸鈉作分散劑和浮選改性劑，十二胺為捕收劑，可去除鐵雜質(zhì)，使Fe2O3含量由0.09％降至0.02％來(lái)自二氧化硅細(xì)粉，收率為85％。

          1.5超聲波超聲波法是依靠聲波傳播介質(zhì)，它具有機(jī)械能，在傳播過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致與介質(zhì)的相互作用，并產(chǎn)生各種效應(yīng)（機(jī)械效應(yīng)，熱效應(yīng)和空化效應(yīng)）。當(dāng)使用超聲波碎紙機(jī)頭作用于液體時(shí)，使液體內(nèi)部發(fā)生變化，產(chǎn)生壓力或張力，當(dāng)張力達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)數(shù)小氣泡隨著超聲波振動(dòng)而被壓縮，壓力降低; 當(dāng)氣泡達(dá)到臨界尺寸（該尺度決定超聲波的頻率）時(shí)，這些氣泡就會(huì)爆裂，液體中的巨大壓力會(huì)對(duì)固體顆粒的劇烈沖擊，其中對(duì)顆粒表面微量雜質(zhì)或噴霧膜產(chǎn)生顯著影響，在分散劑的作用下迅速?gòu)念w粒表面剝離成細(xì)微懸浮固體，從石英砂中洗滌后分離出來(lái)，石英砂的純度很高改進(jìn)。遼藍(lán)等介質(zhì)和介質(zhì)中加入少量分散劑，沉積石英砂顆粒0-15mm，經(jīng)超聲波處理，含F(xiàn)e2030.12％，S10299.42％石英砂達(dá)到含F(xiàn)e2030.01％ ，8i0299.8％，回收率達(dá)99％以上，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)玻璃砂。 

2，石英砂酸洗化學(xué)方法

          化學(xué)方法主要是酸浸和絡(luò)合，酸浸方法是利用石英不溶于酸（HF除外），礦物質(zhì)等可溶于酸中的雜質(zhì)特性，從而可實(shí)現(xiàn)石英的進(jìn)一步凈化。在酸浸后使用石英粉進(jìn)行絡(luò)合，該酸能與溶液中的雜質(zhì)離子形成配位化合物，在溶液中進(jìn)一步去除雜質(zhì)離子。酸浸酸浸法分為單酸法和混酸浸法。

        使用酸浸酸，通常為硫酸，鹽酸，硝酸和氫氟酸。絡(luò)合常見(jiàn)的草酸和醋酸主要是石英，在這些酸中有較好的金屬礦物雜質(zhì)去除。去除Pe和A1的各種酸很明顯，但去除Ti和Cr主要用濃硫酸，王水和氫氟酸處理。影響酸處理酸濃度，溫度，時(shí)間和洗滌過(guò)程等效果的主要因素。

         2.1單酸浸出

        將一定量的酸溶液置于一定濃度的石英砂中，加熱至一定溫度，加熱適當(dāng)時(shí)間，回收酸液，洗凈石英砂，晾干。四川某地粉質(zhì)粘土硅藻土l'oJ，以硫酸為灌注液，通過(guò)研究溫度，硫酸濃度和液固比，得出當(dāng)溫度為90℃，硫酸濃度為40％時(shí)，液固比為10：1，硅藻土鐵浸出率最佳，F(xiàn)e20的含量為3％-4％至0.86％，Al203含量由9.55％降至7.08％，硅藻土SiO：含量增加至超過(guò)80％。羅伊周在石英酸浸提純實(shí)驗(yàn)研究中，通過(guò)研究氫氟酸浸出溫度，濃度，時(shí)間，

      2.2混酸浸出

      由于每種酸在不同的石英砂中去除雜質(zhì)，不同的酸被混合在一起產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，因此石英砂中雜質(zhì)的去除率更高，可以達(dá)到更高純度的石英砂。將石英砂用水沖洗后，將酸性溶液加入到混合物中，在環(huán)境溫度下，間隙攪拌浸出時(shí)間，一般為24h，如果加熱條件下，使用攪拌浸出，時(shí)間一般為2〜6h，然后洗滌并干燥。張暢等在室溫下使用18％鹽酸與硅灰的比例為1.5：1的液固比，然后用25％硫酸，硫酸與液固二氧化硅粉比例為2：1為第二酸浸出時(shí)，使用酸浸時(shí)間為12h，經(jīng)過(guò)二次酸浸后硅灰凈化鐵含量< 60ug / g。將裝有機(jī)械攪拌器的漿料放電容器配制20％-80％固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的洗出石英砂，然后加入鹽酸溶液（1％至10％）和氟酸溶液（1％石英砂和溶液在75-100℃的溫度下攪拌2-3h，然后除去漿液，用水洗滌幾次，直至洗液顯示接近中性的pH。這種方法處理后，可以將石英砂的鐵含量從0.0059％降低到0.0002％-0.005％。使用的沉長(zhǎng)酸比例為硫酸：鹽酸：硝酸：50％氫氟酸：25％：15％：10％，加熱至80℃，浸出漿濃度為50％-55％，其中二氧化硅鐵雜質(zhì)含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)高純石英砂（SiO2≥99.98％，F(xiàn)e2O3≤0.001％）。

         2.3絡(luò)合

         絡(luò)合是一種中等強(qiáng)度的有機(jī)酸，與石英砂表面的雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并在反應(yīng)后形成穩(wěn)定的配位化合物和雜質(zhì)離子，減少了顆粒表面雜質(zhì)離子的濃度，也防止了離子在洗滌過(guò)程中，硅砂的雜質(zhì)含量進(jìn)一步降低。帕尼亞斯120一樣，平均粒徑為110x10°20ltm石英砂鐵含量，一定量稱量后放入草酸溶液中，加熱至80℃，處理時(shí)間為3h，含鐵礦物質(zhì)可溶于酸性溶液只能形成Fe3 +，F(xiàn)e3 +然后與草酸形成穩(wěn)定的螯合物，其中鐵的去除率在80％-100％之間，經(jīng)處理后，石英砂的鐵含量低于10x10-〜。湖南瀏陽(yáng)市，石英砂，樣品中草酸中SiO2含量從98.26％增加到99.81％，Al2O3含量從0.18％降低到0.15％，F(xiàn)e2O3含量降低到0.10％。以上使用的酸可以通過(guò)蒸發(fā)，冷凝或其他方法實(shí)現(xiàn)再生，達(dá)到再利用的目的。當(dāng)要求純度的二氧化硅時(shí)，酸性洗滌水必須是蒸餾水或去離子水，因此水中含有鐵和其它雜質(zhì)污染了高純度二氧化硅。

          2.4其他方法

          SiO2用途廣泛，應(yīng)用場(chǎng)合不同，純度要求也不同，因此，有時(shí)用其他純化方法進(jìn)行進(jìn)一步的純化，如靜電分離是電氣上對(duì)石英和礦物質(zhì)雜質(zhì)的微小差異，選用微量金屬雜質(zhì)礦物質(zhì)：二氧化硅熱爆裂法在爆炸后發(fā)生礦物夾雜物加熱至一定溫度，使夾雜物中的雜質(zhì)得以去除。熱氯化法可去除氣泡相中的石英礦物和雜質(zhì)如金屬夾雜物。