中国硅石的工艺和用途的可行性研究

第一节 硅石的概述

硅石(quartz stone)是脉石英、石英岩、石英砂岩的总称。主要用于冶金工业用的酸性耐火砖。纯硅石可作石英玻璃或提炼单晶硅。结晶硅石外观一般呈乳白色、灰白色、淡黄色以及红褐色。有鲜明的光泽，断面平滑连续，并带有锐利棱角，硬度、强度都很大。脉石英呈致密块状，纯白色，半透明，发油脂光泽，断面呈贝壳状，石英结晶颗粒多在2mm以上，肉眼可辨。化学工业上用于制备硅化合物和硅酸盐，也可作硫酸塔的填充物。建材工业上用于玻璃、陶瓷、硅酸盐水泥等。可用作工业硅等铁合金冶炼的原材料。硅石的工艺和用途的（可行性研究）。

第二节 硅石的工艺特性及用途

一、工艺特性

决定硅石工业应用价值的工艺特性在于：硅石质地坚硬，莫氏硬度为7，有极佳的耐火性和耐酸性，熔点1730℃，熔体冷却后变为石英玻璃，结晶体为水晶，具有透过紫外线光能力及压电性。

二、主要用途

1.冶金工业：主要用于制造耐火材料——硅砖，冶炼硅质合金（硅铁、硅锰、硅铬）和作熔剂。质纯的可制结晶硅。结晶硅是生产单晶硅的主要原料，又可制硅铝和有机硅。

2.玻璃工业：硅石是制造玻璃的主要原料。硅石可作普通及光学玻璃，质纯者可熔炼成优质技术玻璃。耐火砖可作玻璃熔窑的窑衬。

3.建筑工业：可作重要的建筑基石。碎石可作道路充填石及铁路道砟。砂与沥青混合可铺路，石英还可作硅酸盐水泥的校正材料。

4.化学工业：硅石可制作各种硅化物和硅酸盐及硝酸盐，质佳者可作耐酸性的硫酸塔中的充填物。

5.研磨业：石英岩和石英砂岩可制作磨石、油石、砂纸及碳酸硅等研磨材料；石英砂也多用来锯石料、磨光玻璃、磨金属制品及石器制品的表面，石英也用于琢磨珠宝。

6.其它工业：可作搪瓷和陶瓷原料。质纯者广泛用于无线电工业、超声波技术及现代国防和尖端技术，纯的石英岩具有旋光性和透过紫外线性能，可制造各种光学仪器和医疗用的石英灯等，也是制造金刚砂（碳化硅）的基本原料。细石英砂可作过滤用。
 

第三节 硅石的选矿提纯工艺

随着科学技术的进步，电子工业、大规模和超大规模集成电路、航天等高科技产业迅猛发展，对高品级的石英原料的需求量也越来越大。硅石是以石英岩、石英砂岩、脉石英为主要矿物的岩石，经选矿提纯而来的高纯或超高纯石英原料，具有来源广泛，生产成本低，批量大等优点。下面我们就来具体了解一下硅石的选矿提纯工艺。

根据硅石矿物原料的杂质和包裹体的赋存状态，其选矿提纯工艺主要分擦洗-磁选-浮选-酸浸等工艺流程。而且随着选矿工艺研究的不断深入，我国又引进了电选和生物选矿等工艺。

擦洗是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物的选矿方法，它可以进一步擦碎未成单体的矿物集合体，再经分级作业对泥质性杂质矿物进行有效脱除。该工艺一般作为硅石矿物原料入选前的预处理工艺。目前，主要有机械擦洗、棒磨擦洗和加药高效强力擦洗和超声波擦洗等方法。

磁选，可以最大限度地清除包括连生体颗粒在内的磁性矿物，如赤铁矿、褐铁矿、黑云母、钛铁矿、黄铁矿和石榴石等杂质矿物，也可除去带有磁性矿物包裹体的粒子。一般来说硅石磁选包括湿式和干式磁选两种方式。

当硅石中含杂质矿物较多时，仅采用擦洗、脱泥和磁选是不能将硅石提纯成高纯石英的，为了进一步提高硅石的纯度和降除杂质含量，通常采用浮选的方法。浮选是为了除去硅石矿物原料中的长石、云母等非磁性伴生杂质矿物。

原矿经磁选和浮选分离之后，SiO2纯度已达99.93%。但高纯或超高纯的硅石中SiO2含量高于99.99%，含铁量要低于几个ppm的含量，这就需要用酸浸法来进行处理。酸浸是利用石英不溶于酸(HF除外)，其它杂质矿物能被酸液溶解的特点，从而可以实现对硅石的进一步选矿提纯。

目前我国硅石矿物的选矿提纯工艺研究已经取得很大的进展，同时这些选矿提纯工艺具有良好的应用前景，这也为我国硅石的深加工生产打下了良好的基础。

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