一种高强高致密性熔融石英的生产方法与流程

本发明涉及高纯石英砂的制备，更具体为一种高强高致密性熔融石英的生产方法。

背景技术：

1、石英砂是一种坚硬，耐磨，化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分为石英，一般呈乳白色，或无色半透明状，硬度7，性脆无解离，贝壳状断口，油脂光泽，密度为2.65，其化学，热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微溶于koh溶液，熔点1750℃。石英砂矿产类型通常可以分为石英砂岩、石英岩、脉石英、石英砂、石英砂矿这几类。

2、其中，高纯石英砂通常指总杂质元素含量小于50μg/g的石英粉体。其中各主要杂质的含量分别为：al<30μg/g，ca<5μg/g，na<8μg/g，k<8μg/g，li<5μg/g，fe<3μg/g，ti<10μg/g。石英玻璃被誉为“玻璃之王”，具有导热率低、抗热振性好、变形和软化温度高、介电损耗低和透光度高等特性，应用领域十分广泛，如光电源、半导体、集成电路和光纤通讯等高新技术行业。并且随着我国经济迅速发展，这些行业对高纯石英砂的依赖性将越来越大。我国已把高纯石英砂视作一种战略资源，高纯石英砂作为石英玻璃的原料，其纯化处理对社会的发展具有战略意义。高纯石英砂一般有两种来源：一种是用硅质原料通过提纯工艺处理得到；另一种是通过人工合成而得到。后一种方法所得的石英砂总杂质含量极低，被应用于更前沿领域，如航空航天、国防科技等,但其能耗大，生产成本高，不适宜批量生产。因此，需要研发出一种适用于高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺，简化提纯工艺，适合规模化的生产。

3、目前，常规熔融石英的结构强度低，加工产品存在易碎的特性。因此，需要提供一种新的技术方案给予解决。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强高致密性熔融石英的生产方法，其解决了目前，常规熔融石英的结构强度低，加工产品存在易碎的特性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强高致密性熔融石英的生产方法，高强高致密性熔融石英的生产方法包括如下步骤：

3、步骤1：高纯熔融石英的制备包括如下步骤：

4、s1：选料，根据原料对云母石英、铁石英等原矿进行区分筛选，从而方便后续进行不同的工序处理。

5、s2：粗洗，将区分好的原矿石进行筛选除杂后，清洗干净，干燥处理，得到洁净矿石；

6、s3：破碎，将原矿石通过对辊破碎机进行破碎处理，使用水筛分法筛分出粒径不同的颗粒，得到不同粒径的矿石颗粒；

7、s4：浸泡，将不同粒径的矿石颗粒浸泡在酸液中0.5～1h：

8、s5：煅烧，将经过初酸液浸泡的矿石颗粒放入煅烧炉内进行煅烧，煅烧温度为：1200～1500℃；

9、s6：冷却，将经过煅烧的矿石颗粒进行快速水冷，同时干燥至含水量小于0.5％，既得高纯熔融石英。

10、步骤2：将步骤1所得的高纯熔融石英采用球磨机进行球磨12～24h，然后取出烘干，再过筛筛选出粒径在20～50μm的纳米熔融石英砂；

11、步骤3：按重量配比1:0.3～1的比例，将步骤2所得纳米熔融石英砂与粘合剂进行混合，放入搅拌机内进行充分搅拌，得到混合物；

12、步骤4：将步骤3所得混合物用粉末压片机干压成型，成型压力为10～12mpa，得到干压成型坯体，将干压成型坯体在100～120℃的温度下烘干；

13、步骤5：烘干后坯体置于棚板上放入电炉中进行烧制，得到高强高致密性熔融石英。

14、作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤1中s4步骤中的酸液是由硝酸、盐酸、磷酸、酒石酸、柠檬酸、苯磺酸、醋酸和草酸组成的混合溶液。

15、作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤3中的粘合剂为环氧树脂。

16、作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤3中的混料转速为150～200r/min，混料时间为10～15min。

17、作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤5中电炉初始以8℃/min的升温速度从室温至500℃。

18、作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤5中二次升温以2℃/min的升温速度从500℃到650℃。

19、作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤5中三次升温以3℃/min的升温速度从600℃到1300～1350℃。

20、作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤5中保温5～8h。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

22、本发明熔融石英砂的制备工艺来源广泛，操作简便，适宜于大规模推广应用，采用酸洗在研磨同时进行除杂，借助球磨机增加酸液与杂质的接触几率和接触面积，从而增加除杂效率，同时增加粘合剂增加熔融石英之间的强度和致密性，大大提高了其结构强度。

技术特征：

1.一种高强高致密性熔融石英的生产方法，其特征在于：高强高致密性熔融石英的生产方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高强高致密性熔融石英的生产方法，其特征在于：所述步骤1中s4步骤中的酸液是由硝酸、盐酸、磷酸、酒石酸、柠檬酸、苯磺酸、醋酸和草酸组成的混合溶液。

3.根据权利要求1所述的一种高强高致密性熔融石英的生产方法，其特征在于：所述步骤3中的粘合剂为环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的一种高强高致密性熔融石英的生产方法，其特征在于：所述步骤3中的混料转速为150～200r/min，混料时间为10～15min。

5.根据权利要求1所述的一种高强高致密性熔融石英的生产方法，其特征在于：所述步骤5中电炉初始以8℃/min的升温速度从室温至500℃。

6.根据权利要求5所述的一种高强高致密性熔融石英的生产方法，其特征在于：所述步骤5中二次升温以2℃/min的升温速度从500℃到650℃。

7.根据权利要求5所述的一种高强高致密性熔融石英的生产方法，其特征在于：所述步骤5中三次升温以3℃/min的升温速度从600℃到1300～1350℃。

8.根据权利要求5所述的一种高强高致密性熔融石英的生产方法，其特征在于：所述步骤5中保温5～8h。

技术总结本发明公开了一种高强高致密性熔融石英的生产方法，高强高致密性熔融石英的生产方法包括如下步骤：步骤1：高纯熔融石英的制备包括如下步骤：S1：选料，根据原料对云母石英、铁石英等原矿进行区分筛选，从而方便后续进行不同的工序处理。S2：粗洗，将区分好的原矿石进行筛选除杂后，清洗干净，干燥处理，得到洁净矿石。本发明熔融石英砂的制备工艺来源广泛，操作简便，适宜于大规模推广应用，采用酸洗在研磨同时进行除杂，借助球磨机增加酸液与杂质的接触几率和接触面积，从而增加除杂效率，同时增加粘合剂增加熔融石英之间的强度和致密性，大大提高了其结构强度。技术研发人员：郁玲,徐小明,郭云祥受保护的技术使用者：新沂市嘉新矿业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5