山东高纯石英石的采取技术

山东高纯石英砂的提纯技术围绕“物理分选-化学深度除杂-工艺优化”展开，结合本地脉石英、花岗伟晶岩等资源特点，形成了一套涵盖原矿预处理、多段提纯及精密控制的技术体系，具体包括以下关键技术：

一、原矿预处理与物理分选技术

1. 高效破碎与分级技术

• 采用颚式破碎机、圆锥破碎机对脉石英或花岗伟晶岩原矿进行粗碎（粒径≤50mm），再通过球磨机或立磨机细磨至5-50μm，配合气流分级设备（如涡轮式分级机）按粒度分级，确保后续提纯针对性。例如，山东仓里硅基新材料采用自主研发的粉碎磁选装置，通过三级粉碎辊（第一、二、三粉碎辊）实现矿物原料完全粉碎，提升磁选效率。

• 水淬与焙烧预处理：原矿经850-980℃高温焙烧6小时，利用石英晶型转变（α→β石英）产生的体积膨胀，水淬后使晶体裂隙扩大，暴露包裹体杂质。如邹城脉石英通过焙烧水淬，包裹体去除率提升40%，为后续酸浸创造条件。

2. 磁选与光电分选联用技术

• 多级磁选：针对弱磁性杂质（赤铁矿、褐铁矿），采用“弱磁-强磁”串联工艺。弱磁选（500-3000Gs）去除强磁性矿物，强磁选（15000-20000Gs高梯度磁选机）深度脱除弱磁性杂质，Fe₂O₃含量可降至0.01%以下。例如，临沂脉石英矿经两级磁选后，Al₂O₃含量从0.57%降至0.1%以下。

• 光电色选：利用CCD相机识别矿石颜色差异，自动分拣含色杂质矿物（如黑云母、石榴子石），分选精度达99.5%，处理能力达10吨/小时，适用于高纯度要求的半导体级原料预处理。

二、化学深度提纯核心技术

1. 无氟浮选与酸浸联用技术

• 无氟浮选：针对长石、云母等非磁性杂质，采用阴阳离子混合捕收剂（如十二胺+石油磺酸盐），在酸性条件下优先浮选出长石，避免传统有氟浮选的环境污染。山东某企业通过调整药剂配比，长石去除率达95%，SiO₂纯度提升至99.9%。

• 梯度酸浸：先用盐酸（HCl）去除铁、钙等可溶性杂质，再用氢氟酸（HF）溶蚀铝硅酸盐矿物，最后用硫酸（H₂SO₄）深度脱除钛、铬等微量元素。酸浸温度控制在80-100℃，液固比3:1，浸泡时间24-48小时，杂质总去除率超99%。例如，酸浸后Fe₂O₃可降至0.001%，满足光伏坩埚用料标准。

2. 氯化焙烧深度除杂技术

• 高温氯化：在1000-1200℃下通入Cl₂或HCl气体，使石英晶格中的碱金属（K、Na）、碱土金属（Ca、Mg）杂质转化为低沸点氯化物（如NaCl、KCl）挥发去除。山东仓里硅基新材料通过“晶相转变（气体）提纯”技术，攻克5N级（99.999%）高纯石英砂提纯，碱金属总和≤0.08×10⁻⁶，打破国外垄断。

• 盐类氯化剂创新：采用NaCl、KCl等固体氯化剂替代气体氯化剂，降低高温腐蚀风险，同时促进石英α→β相变，形成丰富晶界缺陷，提高杂质扩散速率。湖北菲利华试验表明，添加5%NaCl的氯化焙烧，Na去除率提升至92%，且能耗降低15%。

三、工艺优化与智能化控制

1. 分质分选与闭路循环技术

• 按原矿品质分级处理：高品位脉石英（SiO₂≥99.5%）直接进入磁选-酸浸流程；低品位花岗伟晶岩需增加浮选-焙烧工序。例如，沂南致航硅基新材料针对不同矿源，采用“磁选-浮选-酸浸”或“焙烧-水淬-氯化”组合工艺，使SiO₂纯度稳定达99.95%-99.999%。

• 液固循环利用：酸浸废液经中和沉淀（加Ca(OH)₂）去除重金属离子，再通过离子交换树脂回收酸液循环使用，水循环利用率达80%，减少废水排放。山东某企业年处理废液1万吨，酸回收量达3000吨，降低原料成本20%。

2. 智能化生产与质量控制

• 在线监测系统：采用X射线荧光光谱（XRF）实时分析矿浆杂质含量，通过PLC控制系统动态调整药剂添加量（如酸浓度、浮选剂配比），确保产品稳定性。例如，中维汇海新型材料生产线通过智能调控，SiO₂纯度波动范围控制在±0.005%以内。

• 洁净车间与精密过滤：在10万级洁净车间内进行酸洗后处理，采用0.22μm精密滤膜过滤去离子水，避免二次污染；干燥环节使用氮气保护烘箱（温度120-150℃），防止杂质重新吸附，最终产品含水率≤0.1%。

四、资源综合利用与环保技术

1. 低品位矿高效利用技术

• 针对SiO₂ 98%-99%的低品位脉石英，采用“重选-磁选-酸浸”联合工艺，通过摇床重选去除密度差异大的杂质矿物（如锆石），再经酸浸提纯，SiO₂纯度可达99.9%，拓展资源利用边界。例如，济宁邹城脉石英矿通过该技术，资源利用率从30%提升至65%。

• 尾矿资源化：浮选尾矿（含长石、云母）用于生产陶瓷釉料或建筑用砂，酸浸废渣经焙烧后回收氟化物，实现“全矿利用、零排放”。山东兰陵东裕新材料年处理尾矿2万吨，新增产值1500万元。

2. 绿色生产技术集成

• 废气处理：酸浸车间采用“喷淋塔+活性炭吸附”处理HCl、HF废气，排放浓度≤10mg/m³；氯化焙烧尾气经碱液吸收（NaOH溶液）生成无害氯化物，Cl₂去除率达99.9%。

• 节能装备：采用微波焙烧替代传统电焙烧炉，升温速率提升3倍，能耗降低40%；磁选设备采用永磁体（钕铁硼）替代电磁线圈，运行能耗减少60%。