一种白岗岩制备高纯石英砂的方法与流程

本发明涉及高纯石英砂的制备，尤其涉及一种利用白岗岩制备高纯石英砂的方法。

背景技术：

1、高纯石英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、白岗岩型高纯石英具有规模大、品质高、性质稳定等特点，美国北卡罗来纳州的spruce pine伟晶岩矿床是全球花岗伟晶岩(白岗岩)型高纯石英的典型代表，美国矽比科公司利用spruce pine伟晶岩(白岗岩)生产的iota系列高纯石英砂产品，几乎垄断了国际市场上高端石英砂产品。目前，用白岗岩制备高纯石英砂的报道尚未报道。

3、公开号为cn 115709999a的发明专利公布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；

4、公开号为cn 115870088a的发明专利公布了一种伟晶岩制备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。

5、目前，尚未报道利用白岗岩制备高纯石英砂。因此，为解决目前的技术问题，加快推进白岗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、生产成本低的利用白岗岩制备高纯石英砂的方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决现有技术中尚不存在利用白岗岩制备高纯石英砂的工艺，本发明提供了一种利用白岗岩制备高纯石英砂的方法，其通过原料选取、破碎筛分、制砂分级、擦洗脱泥、磁选重选、浮选作业、多次酸洗、高温氯化以及烤砂工艺，获得产品质量稳定、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、一种白岗岩制备高纯石英砂的方法，包括如下步骤：

4、步骤s1：原料选取，选取具有提纯潜力的白岗岩原矿样品；

5、步骤s2：破碎筛分，步骤s1中选取的白岗岩原矿样品进行破碎筛分，获得破碎产品一；

6、步骤s3：制砂分级，将破碎产品一进行制砂分级，获得粗粒级产品和细粒级产品，粗粒级产品返回，细粒级产品即为原砂；

7、步骤s4：擦洗脱泥，将原砂进行洗矿，洗去矿泥，使矿石颗粒表面清洁；

8、步骤s5：磁选重选，将步骤s4中经过擦洗脱泥后的原砂进行磁选作业，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，浮出杂质矿物，得到浮选精矿；

10、步骤s7：一次酸洗烘干，将浮选精矿进行酸洗，酸洗后进行多级清洗，烘干后得到一次酸洗砂，并筛分得到-0.1mm粒级产品和0.1-0.18mm粒级产品；

11、步骤s8：煅烧水淬，将0.1-0.18mm粒级产品进行煅烧，然后迅速取出并倒入冷水中进行水淬处理，得到熟料；

12、步骤s9：二次酸洗烘干，将熟料进行二次酸洗，脱出杂质，酸洗后进行多级清洗，烘干后得到二次酸洗砂；

13、步骤s10：高温氯化，将二次酸洗砂进行氯化反应，得到氯化砂；

14、步骤s11：三次酸洗，将氯化砂进行三次酸洗，脱出杂质，酸洗后进行多级清洗，烘干后得到三次酸洗砂；

15、步骤s12：烤砂，将三次酸洗砂先进行脱水，再进行高温烤砂，即获得高纯石英砂。

16、优选地：步骤s1中，采用镜下鉴定判定白岗岩中石英的提纯潜力，具备提纯潜力的条件为：-0.10mm石英颗粒≤5％，黑云母含量≤3％，钾长石含量≤5％，石英含量≥20％，石英颗粒气液包裹体面状分布≤5处。

17、优选地：所述步骤s5中磁选作业的磁场强度为1.6-1.8t。

18、优选地：所述步骤s6中浮选作业所使用的工艺流程为云母、长石依次优先浮选的工艺流程。

19、优选地：所述步骤s6中，抑制剂为六偏磷酸钠、硅酸钠中的一种或多种，调整剂为硫酸，活化剂为氢氟酸、氟化钠、氟化铵中的一种或多种，捕收剂为阴阳离子组合捕收剂。

20、优选地：所述抑制剂用量为200-500g/t，所述调整剂调整ph值至1.9-3.1，所述活化剂用量为500-1000g/t，所述捕收剂用量为100-200g/t；

21、所述抑制剂、活化剂和捕收剂的用量以所述白岗岩原矿样品为基准。

22、优选地：所述步骤s7、s9和s11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，优选地使用盐酸、氢氟酸和硫酸，质量比例为3：1：1，盐酸、氢氟酸和硫酸构成的混酸的质量浓度为10-20％。

23、优选地：所述步骤s8中的煅烧温度为800～1000摄氏度，煅烧时间为30～150min。

24、优选地：所述步骤s10中，高温氯化温度为1000～1200摄氏度。

25、优选地：所述步骤s12中烤砂温度为700-1100摄氏度，烤砂时间为5-15分钟。

26、本发明相对于现有技术，具有如下的有益效果：

27、(1)本发明首次采用白岗岩作为制备高纯石英砂的原料。由于白岗岩主要以岩体的形式存在，资源储量大，矿石性质稳定，便于开采，因此利用白岗岩制备高纯石英砂，具有产品性质稳定、利于产业化等特点。

28、(2)将制砂后产品进行全粒级分选和酸洗，再将一次酸洗砂进行分级，实现了石英资源的阶梯利用；

29、采用棒磨机，棒磨机的磨矿介质主要为线接触，可有助于减少石英的过磨，提高成砂率；

30、采用磁重联合分选工艺，可分选出大量的磁性矿物、片状云母、重矿物等，减少入选杂质矿物的含量，有助于后续提纯；

31、(3)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。

32、(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，长石可作为陶瓷原料，云母可作为绝缘材料，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。

33、(5)高温氯化作业可针对高纯石英颗粒表层的碱金属、碱土金属、残余的包裹体、晶格等杂质进行定向去除，达到进一步提纯并稳定产品指标的目的。

34、综上，本发明提供的白岗岩制备高纯石英砂的方法，能够获得产品质量稳定、纯度高的高纯石英砂。