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我國高純石英砂粉體材料的研發現狀

 連雲港地區目前處於用水晶作原料制取超純石英砂的國內先進水平,當地的水晶料的致命弱點是軟化點低。就水晶礦物的純度而言,單一的一塊、幾塊、幾十塊、甚至幾十噸,基本上可以達到世界先進水平,但是大量的工業化生產,就很難保證礦物晶體結構的均勻性和內在化學品質的一致性。  

 

我國從20世紀80年代末開始研究石英玻璃石英管的普通石英原料陶瓷,已經取得一定進展,所研究產品能夠達到二、三、四級水晶的水平,但是只適合於中、低檔石英玻璃,高純、低羥基石英原料的技術難關還未完全攻克。工業生產的石英玻璃原料純度不能達到高純石英砂玻璃原料的要求,高品質石英玻璃原料基本以進口為主,制約了我國石英砂玻璃行業的發展,這已引起國內石英玻璃及原料生產企業和相關科研單位的關注。

我國是石英儲量最為豐富的國家之一,據國家建材局地質研究所預測,中國玻璃硅質原料礦產資源量可達290億t。目前開采利用石英礦比較好的地區有東海、安徽鳳陽、湖北紅安、江西修水、內蒙烏海等地,這些地區石英礦儲量大、品位高、易開采,但由於國內石英砂相關加工利用技術落後,開采的大多數石英礦只是用作經濟附加值低的低端石英制品,如硅微粉、玻璃、耐火材料、硅鐵、碳化硅、熔融石英等。其實我國能用於生產高純石英砂的礦源很多,但是由於加工處理手段落後以及缺少石英玻璃原料礦相關的礦物學及地質成因等地球科學方面的基礎研究,產品不能達到高純石英原料的要求。

目前我國石英玻璃采用的中低檔高純石英砂大部分是從水晶中制取的。水晶在我國的儲量有限,價格昂貴,質地不均勻,有些礦物雜質和工藝過程中的混雜物質不可能除掉,導致由水晶中生產的超純石英砂批量小,質量也不穩定。連雲港地區目前處於用水晶作原料制取超純石英砂的國內先進水平,當地的水晶料的致命弱點是軟化點低。就水晶礦物的純度而言,單一的一塊、幾塊、幾十塊、甚至幾十噸,基本上可以達到世界先進水平,但是大量的工業化生產,就很難保證礦物晶體結構的均勻性和內在化學品質的一致性。

我國高純石英砂的生產始於上世紀90年代末,選用的原料主要為水晶。隨著東海石英砂生產基地和湖北古蘄州、浙江湖州等地石英砂企業的發展,我國高純石英砂的產量和質量近年來有大幅度提高,質量石英基本可達到中低檔石英制品的要求。

最近高純石英分選提純也發展出一些新技術,例如用微生物浸除石英砂顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵;利用石英與雜質礦物在電性上微小差別,采用電選選出微量金屬雜質礦物;由於石英和含鐵雜質礦物具有不同的介電損耗因子從而造成在微波場中它們的升溫速率各異,采用微波使它們之間的界面上產生裂縫,從而促使石英中的包裹體的開裂,使含鐵雜質礦物能被酸有效地去除。

高純石英是航天、電子工業、電光源管、光學儀器、光纖通訊等高科石英舟技產品的基礎原材料,隨著全球高技術新材料產業的不斷發展,其需求量將持續增長。我國是當今世界高技術新材料產業發展較快的國家之一,與高純石英砂相關的高技術新材料產業規模較大,但當前存在的主要矛盾是不斷增長的需求與高檔次石英砂自給能力不足。這在一定程度上影響到我國相關高新技術產業的發展和國家的安全。

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