【摘要】：隨著5G時代的來臨,光纖光纜的發(fā)展必將迎來新一波發(fā)展,石英坩堝作為拉晶生產(chǎn)的重要輔材之一,也將迎來新一輪的需求。而國內(nèi)石英坩堝用高純石英砂嚴(yán)重依賴進(jìn)口,其國產(chǎn)化之路任重而道遠(yuǎn)。本論文從以下幾個方面對石英坩堝用高純石英砂的原料選擇、純化制備及機(jī)理進(jìn)行研究。1.對尤尼明原料(UQ)、江西吉安地區(qū)石英礦(JQ)及新疆阿爾泰地區(qū)石英礦(XQ)的礦石學(xué)特征進(jìn)行對比分析,發(fā)現(xiàn)UQ組成成分最為復(fù)雜,但石英晶體類質(zhì)同象雜質(zhì)及氣液包裹體含量最少;XQ同UQ的礦石學(xué)特征較為接近,而JQ組分最為單一,但石英晶體類質(zhì)同象雜質(zhì)及氣液包裹體含量最多。以石英晶體類質(zhì)同象雜質(zhì)及氣液包裹體含量為選取高純石英砂生產(chǎn)原料的指標(biāo),就國內(nèi)兩種石英礦,XQ更適宜作為后續(xù)純化除雜的研究對象。2.以XQ為研究對象,采用HF預(yù)處理-含氟濾液分段循環(huán)-浮選聯(lián)合工藝去除脈石礦物雜質(zhì)。聯(lián)合工藝的主要優(yōu)點(diǎn)為:一方面解決了傳統(tǒng)工藝中氫氟酸腐蝕浮選設(shè)備而引入雜質(zhì)的問題,另一方面緩解了含氟廢液難處理的壓力。通過對十二胺(DDA)浮選體系下HF預(yù)處理對石英、長石可浮性影響的研究發(fā)現(xiàn):HF預(yù)處理可以使長石表面形成更多的羥基化表面,在pH約等于2時,通過靜電吸附更多DDA,使長石表面更加疏水,實現(xiàn)石英、長石的有效分離。采用聯(lián)合工藝進(jìn)行實際礦石選礦以獲得石英精礦,精礦雜質(zhì)含量為K_2O 2.85 mg·g~(-1)、Na_2O 1.08 mg·g~(-1)、Al_2O_3 9.12 mg·g~(-1)、Fe_2O_3 0.06mg·g~(-1)、CaO 0.42 mg·g~(-1)、MgO 0.03 mg·g~(-1)。3.對浸出熱力學(xué)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)HF的混酸體系中金屬氧化物及硅酸鹽礦物能自發(fā)分解,且石英的分解較為困難,表明浸出工藝能夠有效去除微量金屬雜質(zhì)。采用單一變量因素試驗,確定浸出最適宜工藝參數(shù)為:鹽酸用量15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、硝酸用量5%、氫氟酸用量10%、液固比3:1、反應(yīng)溫度55℃、浸出時間7.0 h,浸出產(chǎn)品的K、Na、Al、Fe、Ca、Mg元素的含量分別為201.77μg·g~(-1)、92.21μg·g~(-1)、171.23μg·g~(-1)、7.57μg·g~(-1)、31.03μg·g~(-1)、2.21μg·g~(-1),其去除率分別分別達(dá)到91.45%、88.49%、96.45%、82.97%、89.71%、86.81%。并對這些元素分別討論其浸出動力學(xué),得出以下結(jié)論:Na元素的浸出受化學(xué)反應(yīng)控制,K、Al、Ca、Mg元素浸出符合Avrami模型,而Fe的浸出過程較為復(fù)雜,不完全受單一模型控制,受多種影響因素共同作用。最后采用真空高溫焙燒的方法,探索焙燒溫度及時間對浸出產(chǎn)品羥基去除率的影響,最佳工藝參數(shù)為:焙燒溫度1500℃、焙燒時間4.0 h。
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ04;P578.494
【圖文】：

國貨當(dāng)自強(qiáng)形勢下，國內(nèi)石英坩堝用高純石英砂的生產(chǎn)卻產(chǎn)量不足，遠(yuǎn)無法滿足國內(nèi)需求，高純硅嚴(yán)重依賴進(jìn)口產(chǎn)品）生產(chǎn)能力缺失，與國際先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)，甚至出純后反出口國內(nèi)的案例；（3）制備高純石英砂生產(chǎn)原料的水晶石英原料制備高純石英砂工藝體系不完善；（4）高純這些因素嚴(yán)重阻礙了國內(nèi)高純石英產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。背景下，本文以偉晶巖石英為原料，通過對原礦礦石學(xué)特工藝，評判其能否制備高純石英砂，服務(wù)于石英原料評價雜質(zhì)去除工藝及機(jī)理，為石英提純工藝提供一些理論指導(dǎo)。研究現(xiàn)狀礦提純制備高純石英砂主要分為兩個步驟：一是原料選擇藝主要分為五個部分：煅燒水淬、破碎篩分、選礦除雜、砂的主要生產(chǎn)流程如圖 1-1 所示。

1. 緒論出溫度、反應(yīng)時間、液固比、混酸含量及配比對雜質(zhì)去除率影響，確定混酸恒溫浸出最佳工藝參數(shù)，并展開其浸出過程動力學(xué)的研究。以浸出最優(yōu)樣為目標(biāo)，探空焙燒溫度及時間對樣品表面羥基含量去除的影響，確定高溫脫羥的最佳工藝參UQ、JQ、XQ 原礦進(jìn)行礦石學(xué)特征研究，對它們的化學(xué)成分、礦物組成、嵌布、包裹體特征對比分析，評選適宜制備石英坩堝用高純石英砂的原料，適用于雜除工藝及其機(jī)理的研究，技術(shù)路線如圖 1-2 所示。

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本文編號：2716254