高純硅微粉具有絕緣性好、熱膨脹系數低、化學(xué)穩定性高等特性，被廣泛應用于半導體原料、硅樹(shù)脂原料、太陽(yáng)能電池基片、光學(xué)玻璃電子封裝材料等。硅微粉通常是由天然石英或熔融石英（天然石英經(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2）經(jīng)破碎、提純、研磨、分級等多道工藝加工而成的微粉。以石英砂巖為原料，通過(guò)球磨擦洗、磁選等選礦提純工藝制備高純硅微粉，對于石英砂巖的開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。
1、石英砂巖分析
以四川江油某地石英砂巖為原料，進(jìn)行礦物組成和化學(xué)成分分析。
（1）礦物組成
該石英砂巖中單晶石英的體積分數在95%以上，分選磨圓度較好，石英呈他形粒狀，粒徑主要集中在0.05-0.2mm范圍內，裂隙內有脈石礦物充填，顆粒之間含少量黏土基質(zhì)。
?。?）化學(xué)成分
該石英砂巖中SiO2純度為99.47%，含量較高的雜質(zhì)主要是Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、CaO、MgO，這6種主要雜質(zhì)含量之和達到0.0603%。
該石英砂巖若直接磨細利用，產(chǎn)品的SiO2含量?jì)H達到普通硅微粉等級，必須通過(guò)相關(guān)工藝降低其他雜質(zhì)元素含量，才能應用于電元器件和高壓電器的絕緣澆注、環(huán)氧樹(shù)脂灌封等行業(yè)。
（3）石英砂巖微區成分分析
石英砂巖主要由微細的石英晶粒組成，粒徑大小在20-30μm，礦石含有Al、K、P、Ca和Ce等雜質(zhì)元素，可能賦存于磷酸鹽礦物或者黏土礦物中，通過(guò)球磨擦洗工藝可將其與石英晶粒解離。
2、石英砂巖制備高純硅微粉
?。?）工藝條件
采用顎式破碎機破碎、篩分獲得-0.20mm石英砂，經(jīng)干式強磁選機（1.0T）磁選，初步除去石英砂中的磁性礦物和雜質(zhì)；
經(jīng)行星式球磨機磨礦擦洗，將石英砂磨細至預期粒度，擦洗除去石英表面的鐵薄膜、黏土礦物等。行星式球磨機轉速胃600r/min，礦漿質(zhì)量分數為50%，球磨時(shí)間為80min。球磨擦洗所得精砂中SiO2含量提高至99.76%，白度由原礦的52.7%上升為86%，各雜質(zhì)含量均有降低。
石英砂經(jīng)過(guò)球磨擦洗，雖然在磨細的同時(shí)，SiO2含量有一定提升，但還需要對硅微粉中的殘余雜質(zhì)進(jìn)行酸浸處理，且采用混酸酸浸的提純效果較為明顯。酸質(zhì)量分數為12%，草酸、硫酸、鹽酸質(zhì)量比例為2.5 : 3.75 : 3.75，液固比為3mL/g，溫度為50℃，超聲酸浸處理2h，烘干、分散得到高純硅微粉。
（2）所得高純硅微粉成分分析
石英砂巖經(jīng)破碎、篩分、磁選、球磨擦洗、酸浸等選礦提純后，得到的高純硅微粉：SiO2 99.95%、Al2O3 0.0038%、Fe2O3 0.0019%、K2O 0.0008%、TiO2 0.0054%、CaO 0.0024%、MgO 0.0009%，白度為87.5%，完全可滿(mǎn)足電工級硅微粉要求。
中國石英資源豐富，但真正能夠生產(chǎn)高純硅微粉的企業(yè)卻相對較少，以石英砂巖為原料制備高純硅微粉，對我國石英砂巖資源開(kāi)發(fā)利用和打破高純石英砂依靠進(jìn)口的僵局具有非常重要的意義。
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
