本文關(guān)鍵詞：高純石英原料選擇評(píng)價(jià)及提純工藝研究

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【摘要】：高純石英砂是光纖通訊、太陽能光伏、航空航天、電子及半導(dǎo)體等現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原料,由于近年來需求不斷增長,可用于生產(chǎn)高純石英砂的天然水晶資源已瀕臨枯竭,必須尋找替代原料。本論文從高純石英應(yīng)用角度出發(fā),通過研究不同地質(zhì)成因類型石英原料的礦物學(xué)特征,結(jié)合對(duì)比提純試驗(yàn)對(duì)脈石英、石英巖和石英砂巖進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),針對(duì)石英巖型高純石英原料開展了“地質(zhì)成因→科學(xué)開發(fā)→深度利用”的系統(tǒng)工作,并對(duì)高晶格雜質(zhì)含量的脈石英進(jìn)行了氯化焙燒提純試驗(yàn)。這對(duì)于高純石英原料的選擇評(píng)價(jià)及礦物加工具有重要的理論指導(dǎo)意義和顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值�！案呒兪⒃稀笔悄鼙滑F(xiàn)有成熟的礦物加工技術(shù)將其Si O2純度提純至99.9%及以上的天然石英礦物資源,提純后的高純石英砂滿足現(xiàn)代高新產(chǎn)業(yè)使用效能的嚴(yán)格要求。對(duì)不同地質(zhì)成因類型石英原料礦物學(xué)特征研究表明,脈石英、石英巖和石英砂巖的礦物學(xué)特征差異明顯,青海脈石英的化學(xué)純度極高,僅含微量脈石礦物,晶粒尺寸粗大且晶格雜質(zhì)含量較低,雖含有較多的氣液包裹體,但相對(duì)青海石英巖和江油石英砂巖來講,青海脈石英的品質(zhì)最好。Al、Fe、K等是石英原料中常見的雜質(zhì)元素,在青海脈石英中主要來自包裹體和晶格雜質(zhì),而青海石英巖和江油石英砂巖中的陸源碎屑和表層風(fēng)化物則構(gòu)成了雜質(zhì)元素的主要來源。對(duì)比提純試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)青海脈石英經(jīng)提純后可達(dá)到IOTA-Std要求,青海石英巖的細(xì)粒級(jí)精砂的w(Si O2)可達(dá)99.9%,而江油石英砂巖提純后的石英砂中Ti等雜質(zhì)元素的殘余量較高。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對(duì)不同類型石英原料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),青海脈石英和Spruce Pine地區(qū)的花崗偉晶巖均屬高純石英原料,青海石英巖和江油石英砂巖處于高純石英原料的邊界。在此基礎(chǔ)上認(rèn)為,當(dāng)石英原料的化學(xué)成分、嵌布粒度特征、脈石礦物、包裹體和晶格雜質(zhì)5個(gè)評(píng)價(jià)因子中有3個(gè)及以上的指標(biāo)達(dá)到a級(jí)時(shí),可以判別為高純石英原料。對(duì)沉積變質(zhì)石英巖型高純石英原料進(jìn)行前瞻研究發(fā)現(xiàn),青海花脖灣石英巖礦的工業(yè)價(jià)值受磨石溝組沉積分選作用的約束,在北西(前濱)-南東(臨濱)方向上表現(xiàn)出隨石英嵌布粒度逐漸減小,白云母含量增多,石英巖純凈程度降低的規(guī)律。區(qū)域北西側(cè)的特級(jí)礦石經(jīng)試驗(yàn)獲得p H=2.5和十二胺用量為140 g/t的優(yōu)化浮選條件,酸液體積比為30%,溫度為55℃和時(shí)間為2h的優(yōu)化酸浸條件。在超聲輔助作用下,0.110~0.074mm粒級(jí)的石英精砂9種雜質(zhì)元素總含量最低可達(dá)66.65×10-6,采用該條件提純青海脈石英,獲得雜質(zhì)元素總含量小于10×10-6的高純石英砂。熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明NH4Cl可作為氯化劑,經(jīng)試驗(yàn)獲得溫度為600℃,時(shí)間為180min的優(yōu)化氯化焙燒條件,得到的石英砂主要雜質(zhì)元素含量為31.07×10-6。NH4Cl焙燒提純石英晶格雜質(zhì)的過程中可能分為熔融、反應(yīng)和逸出三個(gè)階段,NH4Cl熔融電離出的NH4+捕獲奪取活性氧后,金屬離子與游離的Cl-或HCl結(jié)合生成氯化物逸出,氯化焙燒過程中形成化學(xué)位梯度和濃度梯度,實(shí)現(xiàn)對(duì)石英砂表面或近表面的雜質(zhì)元素的去除。
【關(guān)鍵詞】：高純石英 選擇評(píng)價(jià) 沉積環(huán)境 選礦提純 氯化焙燒
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 立題背景11
• 1.2 國內(nèi)外研究利用現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 高純石英砂市場現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 石英原料研究13-15
• 1.2.3 石英提純工藝研究15-18
• 1.2.4 關(guān)于“高純石英原料”18-20
• 1.3 選題依據(jù)及意義20-21
• 1.4 研究內(nèi)容與研究目標(biāo)21-22
• 1.4.1 研究內(nèi)容21-22
• 1.4.2 研究目標(biāo)22
• 1.5 主要研究成果22-23
• 1.6 特色與創(chuàng)新點(diǎn)23
• 1.7 主要工作量23-24
• 2 高純石英原料的礦物學(xué)特征24-43
• 2.1 樣品采集與表征方法24-25
• 2.1.1 樣品采集24
• 2.1.2 表征方法24-25
• 2.2 礦物學(xué)特征的對(duì)比研究25-41
• 2.2.1 化學(xué)成分25-28
• 2.2.2 礦物組成28-32
• 2.2.3 嵌布粒度特征32-33
• 2.2.4 包裹體特征33-36
• 2.2.5 晶體結(jié)構(gòu)36-40
• 2.2.6 熱效應(yīng)特征40-41
• 2.3 本章小結(jié)41-43
• 3 高純石英原料的雜質(zhì)賦存狀態(tài)與評(píng)價(jià)體系43-68
• 3.1 雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)43-56
• 3.1.1 獨(dú)立礦物43-47
• 3.1.2 類質(zhì)同象47-56
• 3.2 不同類型石英原料的對(duì)比提純試驗(yàn)56-62
• 3.2.1 對(duì)比提純試驗(yàn)56-59
• 3.2.2 化學(xué)成分在提純試驗(yàn)中的變化59-62
• 3.3 高純石英原料的綜合評(píng)價(jià)62-66
• 3.3.1 評(píng)價(jià)目的62-63
• 3.3.2 評(píng)價(jià)因子與評(píng)價(jià)指標(biāo)63-65
• 3.3.3 雷達(dá)圖投影分析65-66
• 3.4 本章小結(jié)66-68
• 4 沉積環(huán)境對(duì)石英巖型高純石英原料工業(yè)價(jià)值的約束68-76
• 4.1 地質(zhì)背景、樣品采集與分析方法68-69
• 4.2 石英巖在區(qū)域內(nèi)的變化特征69-73
• 4.2.1 陸源碎屑分布變化特征69-70
• 4.2.2 石英粒度變化特征70-72
• 4.2.3 化學(xué)成分與石英粒度的關(guān)系72-73
• 4.3 磨石溝組的沉積環(huán)境分析73-74
• 4.4 沉積環(huán)境對(duì)石英巖工業(yè)價(jià)值的約束74-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 5 傳統(tǒng)提純工藝的優(yōu)化試驗(yàn)76-87
• 5.1 優(yōu)化試驗(yàn)預(yù)處理準(zhǔn)備76-78
• 5.2 浮選條件的優(yōu)化試驗(yàn)78-81
• 5.2.1 試驗(yàn)78-79
• 5.2.2 pH值對(duì)浮選提純效果的影響79
• 5.2.3 捕收劑用量對(duì)浮選提純效果的影響79-81
• 5.3 酸浸條件的優(yōu)化試驗(yàn)81-85
• 5.3.1 試驗(yàn)81-82
• 5.3.2 混合酸用量對(duì)酸浸提純的影響82-83
• 5.3.3 溫度對(duì)酸浸提純效果的影響83
• 5.3.4 時(shí)間對(duì)酸浸提純效果的影響83-84
• 5.3.5 超聲輔助下優(yōu)化條件的流程試驗(yàn)84-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 6 氯化焙燒提純試驗(yàn)87-97
• 6.1 不同氯化劑焙燒過程的熱力學(xué)計(jì)算87-91
• 6.1.1 NH_4Cl為氯化劑的熱力學(xué)計(jì)算88-89
• 6.1.2 CCl_4為氯化劑的熱力學(xué)計(jì)算89-90
• 6.1.3 SiCl_4為氯化劑的熱力學(xué)計(jì)算90-91
• 6.2 氯化焙燒試驗(yàn)91-94
• 6.2.1 試驗(yàn)91-92
• 6.2.2 溫度對(duì)氯化焙燒提純效果的影響92-93
• 6.2.3 時(shí)間對(duì)氯化焙燒提純效果的影響93-94
• 6.3 氯化焙燒機(jī)理討論94-95
• 6.4 本章小結(jié)95-97
• 結(jié)論97-99
• 致謝99-100
• 參考文獻(xiàn)100-106
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果106

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本文編號(hào)：630450