花岗伟晶岩制备高纯石英砂的方法及高纯石英砂与流程

本发明涉及高纯石英砂加工，尤其涉及一种花岗伟晶岩制备高纯石英砂的方法及利用该方法制备的高纯石英砂。

背景技术：

1、高纯石英砂是一种战略性非金属矿产资源，主要应用于半导体工业、石英玻璃、光伏、电光源、航空航天等领域。在半导体领域，多晶硅拉制单晶硅时的关键容器是石英坩埚，而石英坩埚必须使用4n8级以上高纯石英砂作为原料。

2、花岗伟晶岩型高纯石英具有规模大、品质高等特点。诸多专家学者开始研究利用花岗伟晶岩制备高纯石英砂的关键技术和方法。其中，河南省地质研究院及相关研究团队在东秦岭找到了岩石矿物、地球化学等特性与美国spruce pine地区十分相似的花岗伟晶岩，对其地质背景、构造条件、分布规律、识别标志、评价标准等进行了系统研究，并针对矿石工艺矿物学特征，创新性地研究出配套的快速识别技术、人工分拣技术、精细分离提纯技术、新型浮选药剂技术、深度除杂技术、定向除杂技术、过程强化技术、关键装备技术等整套技术成果，并在实验室制备出了不同品级的高纯石英砂。

3、公开号为cn 115709999a的发明专利公开了一种从花岗伟晶岩中提取高纯石英砂的方法，该方法采用步骤包括：(1)煅烧、水淬；(2)破碎、筛分；(3)浮选；(4)酸洗。采用该方法对不同地区花岗伟晶岩原矿进行浮选均可以得到3n6以上纯度的高纯石英砂。该方法是将花岗伟晶岩原料进行直接煅烧水淬，由于花岗伟晶岩原料中石英的含量相对较少，全料煅烧不利于节能，且煅烧过程容易导致杂质进入石英颗粒中。公开号为cn 115870088 a的发明专利公开了一种伟晶岩制备4n5级高纯石英的方法，包括以下步骤：伟晶岩经破碎、磨矿分级、重力选矿，得到重选重矿物、重选中矿物和重选轻矿物，重选轻矿物为云母粉，重选中矿物进入磁力选矿，得到磁性矿物和非磁性矿物，磁性矿物和重选重矿物为尾矿，在破碎作业中收集+2mm的大片云母，作为大片云母精矿；非磁性矿物经浮选作业，得到云母粉、长石粉和石英粗精矿，石英粗精矿经煅烧水淬、超声酸浸、加热浸出，得到4n5级高纯石英，该方法采用的全粒级物料进入选矿系统，并未进行预先分级，一定程度增加分选难度，不利于杂质的去除和产品质量的稳定。

4、因此，为解决目前的技术问题，加快推进花岗伟晶岩制备高纯石英砂的产业化，实现高纯石英资源可控和材料可供，亟需提供一种方法简单、产品质量稳定、纯度高、生产成本低的利用花岗伟晶岩制备高纯石英砂的方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决现有技术存在的高纯石英砂纯度低的技术问题，一方面，本发明提供了一种花岗伟晶岩制备高纯石英砂的方法，其依次采用破碎筛分、洗矿色选、一次煅烧水淬、制砂分级、磁选重选、浮选作业、二次煅烧水淬、一次酸洗烘干、高温氯化、二次酸洗和烤砂的工艺步骤，能够获得产品质量稳定和纯度高的高纯石英砂。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

3、一种花岗伟晶岩制备高纯石英砂的方法，包括如下步骤：

4、步骤s1：破碎筛分，对花岗伟晶岩原矿样品进行破碎筛分，获得中间粒径产品和细粒产品一，粗粒级产品直接闭路返回进行循环破碎筛分；

5、步骤s2：洗矿色选，将步骤s1获得的中间粒径产品进行洗矿，洗去矿泥，然后用色选机进行色选，获得石英毛料和废料；

6、步骤s3：一次煅烧水淬，将步骤s2获得的石英毛料置于煅烧炉中进行煅烧，然后迅速取出并倒入冷水中进行水淬处理，得到石英熟料；

7、步骤s4：制砂分级，将步骤s3获得的石英熟料进行制砂分级，获得中间粒级的石英原砂和细粒产品二；

8、步骤s5：磁选重选，将步骤s4获得的石英原砂进行磁选作业，获得磁性产品和非磁性产品，非磁性产品进行重选，获得重选轻矿物产品、重选重矿物产品和重选中间产品；

9、步骤s6：浮选作业，将步骤s5获得的重选中间产品进行调浆，依次加入抑制剂、调整剂、活化剂、捕收剂进行浮选，得到浮选精矿；

10、步骤s7：二次煅烧水淬，将步骤s6获得的浮选精矿置于煅烧炉中进行煅烧，然后迅速取出并倒入冷水中进行水淬处理，得到浮选精矿熟料；

11、步骤s8：一次酸洗烘干，将步骤s7获得的浮选精矿熟料进行酸洗，酸洗后进行清洗，烘干，得到一次酸洗砂；

12、步骤s9：高温氯化，将步骤s8获得的一次酸洗砂置于高温氯化炉中进行氯化反应，得到氯化砂；

13、步骤s10：二次酸洗，将步骤s9获得的氯化砂进行二次酸洗，脱出石英砂表面的杂质，得到二次酸洗砂；

14、步骤s11：烤砂，将步骤s10获得的二次酸洗砂进行脱水，再进行高温烤砂，即获得高纯石英砂，包装前根据需要进行干磁检查。

15、优选地，步骤s1中，中间粒径产品的粒径范围为3～50mm。

16、优选地，步骤s4中，石英原砂粒度为0.074-0.45mm。

17、优选地，步骤s5中，磁选作业所用设备为高梯度磁选机、电磁浆料机中的一种或多种，磁场强度为1.6-1.8t。

18、优选地，步骤s6中，捕收剂为阴阳离子组合捕收剂，用量为100-200g/t。

19、优选地，步骤s9中，高温氯化温度为1000～1200摄氏度。

20、优选地，步骤s11中，烤砂温度为700-1100摄氏度，烤砂时间为5-15分钟。

21、优选地，步骤s3和s7中的煅烧温度均为800～1000摄氏度，煅烧时间均为30～150min。

22、优选地，步骤s8和s10中酸洗作业所用酸的种类为氢氟酸、磷酸、硝酸、硫酸、盐酸中的一种或多种。

23、本发明还提供了一种高纯石英砂，采用上述花岗伟晶岩制备高纯石英砂的方法制备得到，所述高纯石英砂的纯度大于99.99％。

24、本发明提供的花岗伟晶岩制备高纯石英砂的方法，其依次采用、破碎筛分、洗矿色选、一次煅烧水淬、制砂分级、磁选重选、浮选作业、二次煅烧水淬、一次酸洗烘干、高温氯化、二次酸洗和烤砂的工艺步骤，相对于现有技术，具有如下的有益效果：

25、本发明提供的花岗伟晶岩制备高纯石英砂的方法，方法简单，生产成本低，能够获得产品质量稳定和纯度高的高纯石英砂，具体如下：

26、(1)由于花岗伟晶岩中主要矿物为长石、石英、云母等，石英含量一般在20-40％，且石英晶型较大，根据单体解离情况将矿石破碎至3-50mm的中间粒径产品，再将中间粒径产品进行冲洗，可以将矿物表面清洗干净，有利于色选对石英的识别，再通过色选机预选，可抛出大量长石和云母，石英矿物含量可以有20-40％富集至90％以上，不仅降低了进入后续的脉石矿物，同时还大大降低了进入煅烧作业的矿量，与全料进入煅烧作业相对比，大大降低了生产成本。

27、(2)煅烧水淬作业主要是利用脉石矿物和石英膨胀系数的差异，通过煅烧水淬工艺进一步提高二者之间的选择性解离，有利于提高产品纯度并稳定产品质量。

28、(3)进入分选作业选用的是窄粒级石英原砂，这样既可以预先筛出片状云母，减少进入后续的大片云母和微细粒云母，也可以避免颗粒粗细不均匀所产生的夹杂；另外，窄级别进入精细分选阶段，也可降低进入分选作业的物料量，生产成本较低。

29、(4)浮选采用优先浮选的工艺流程，在制备高纯石英砂的同时，可以实现长石和云母的综合回收，具有生产工艺先进的特点；与此同时，采用阴阳离子组合捕收剂进行浮选，可实现阴阳离子捕收剂的协同作用，不仅强化捕收剂的捕收能力，还可以增加捕收剂的选择性，有利于稳定产品指标并减少石英砂的损失。

30、(5)混酸作业可以深度去除铝、钙、钾、钠等杂质元素，且干磁检查可以进一步去除设备带入或未去除干净的磁性矿物，进一步稳定产品纯度和质量。