石英砂巖如何制備高純硅微粉

文章來源：http://www.dyqzzz.cn 發布時間：2020-06-24 瀏覽次數：151

高純硅微粉具有絕緣性好、熱膨脹系數低、化學穩定性高等特性,被廣泛應用于半導體原料、硅樹脂原料、太陽能電池基片、光學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(天然石英經高溫熔融、冷卻后的非晶態SiO2)經破碎、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,對于石英砂巖的開發利用具有重要意義。
1、石英砂巖分析以四川江油某地石英砂巖為原料,進行礦物組成和化學成分分析。
(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。 

(2)化學成分該石英砂巖中SiO2純度為99.47%,含量較高的雜質主要是Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、CaO、MgO,這6種主要雜質含量之和達到0.0603%。
該石英砂巖若直接磨細利用,產品的SiO2含量僅達到普通硅微粉等級,必須通過相關工藝降低其他雜質元素含量,才能應用于電元器件和高壓電器的絕緣澆注、環氧樹脂灌封等行業。(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等雜質元素,可能賦存于磷酸鹽礦物或者黏土礦物中,通過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(1)工藝條件

采用顎式破碎機破碎、篩分獲得-0.20mm石英砂,經干式強磁選機(1.0T)磁選,初步除去石英砂中的磁性礦物和雜質;經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。行星式球磨機轉速為600r/min,礦漿質量分數為50%,球磨時間為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%,各雜質含量均有降低。石英砂經過球磨擦洗,雖然在磨細的同時,SiO2含量有一定提升,但還需要對硅微粉中的殘余雜質進行酸浸處理,且采用混酸酸浸的提純效果較為明顯。酸質量分數為12%,草酸、硫酸、鹽酸質量比例為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,得到的高純硅微粉各指標成分如下:SiO299.95%、Al2O3 0.0038%、Fe2O3 0.0019%、K2O 0.0008%、TiO2 0.0054%、CaO 0.0024%、MgO 0.0009%,白度為87.5%,完全可滿足電工級硅微粉要求。