石英砂岩如何制备高纯硅微粉

文章来源：https://www.hayond.cn 发布时间：2020-06-24 浏览次数：54

高纯硅微粉具有绝缘性好、热膨胀系数低、化学稳定性高等特性,被广泛应用于半导体原料、硅树脂原料、太阳能电池基片、光学玻璃电子封装材料等。

硅微粉通常是由天然石英或熔融石英(天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO2)经破碎、提纯、研磨、分级等多道工艺加工而成的微粉。以石英砂岩为原料,通过球磨擦洗、磁选等选矿提纯工艺制备高纯硅微粉,对于石英砂岩的开发利用具有重要意义。
1、石英砂岩分析以四川江油某地石英砂岩为原料,进行矿物组成和化学成分分析。
(1)矿物组成该石英砂岩中单晶石英的体积分数在95%以上,分选磨圆度较好,石英呈他形粒状,粒径主要集中在0.05-0.2mm范围内,裂隙内有脉石矿物充填,颗粒之间含少量黏土基质。 

(2)化学成分该石英砂岩中SiO2纯度为99.47%,含量较高的杂质主要是Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、CaO、MgO,这6种主要杂质含量之和达到0.0603%。
该石英砂岩若直接磨细利用,产品的SiO2含量仅达到普通硅微粉等级,必须通过相关工艺降低其他杂质元素含量,才能应用于电元器件和高压电器的绝缘浇注、环氧树脂灌封等行业。(3)石英砂岩微区成分分析

石英砂岩主要由微细的石英晶粒组成,粒径大小在20-30μm,矿石含有Al、K、P、Ca和Ce等杂质元素,可能赋存于磷酸盐矿物或者黏土矿物中,通过球磨擦洗工艺可将其与石英晶粒解离。2、石英砂岩制备高纯硅微粉(1)工艺条件

采用颚式破碎机破碎、筛分获得-0.20mm石英砂,经干式强磁选机(1.0T)磁选,初步除去石英砂中的磁性矿物和杂质;经行星式球磨机磨矿擦洗,将石英砂磨细至预期粒度,擦洗除去石英表面的铁薄膜、黏土矿物等。行星式球磨机转速为600r/min,矿浆质量分数为50%,球磨时间为80min。球磨擦洗所得精砂中SiO2含量提高至99.76%,白度由原矿的52.7%上升为86%,各杂质含量均有降低。石英砂经过球磨擦洗,虽然在磨细的同时,SiO2含量有一定提升,但还需要对硅微粉中的残余杂质进行酸浸处理,且采用混酸酸浸的提纯效果较为明显。酸质量分数为12%,草酸、硫酸、盐酸质量比例为2.5 : 3.75 : 3.75,液固比为3mL/g,温度为50℃,超声酸浸处理2h,烘干、分散得到高纯硅微粉。
(2)所得高纯硅微粉成分分析石英砂岩经破碎、筛分、磁选、球磨擦洗、酸浸等选矿提纯后,得到的高纯硅微粉各指标成分如下:SiO299.95%、Al2O3 0.0038%、Fe2O3 0.0019%、K2O 0.0008%、TiO2 0.0054%、CaO 0.0024%、MgO 0.0009%,白度为87.5%,完全可满足电工级硅微粉要求。