剔除石英砂中气液包裹体的工程化应用研究

 成功案例     |      2016-01-10

  石英玻璃通常能够耐高温、可透过光波长范围较广、纯度高、化学性能★▽…◇稳定◁☆●•○△等,因此其被广泛的应用在各种高科技领域,比如应用在红外线灯、高压水银灯等的新能源方面,应用在石英坩埚、石英钟罩等的半导体或器件中,应用在雷达上的超声延迟线、红外◆●△▼●跟踪测向等高新技术领域。

  高质量石英玻璃的传统原料是一级、二级天然熔炼水晶,但是,水晶资源已接近枯竭,而且在世界各▪•★地分布极不平衡,不能满足现代高科技工业发展的需求,使用普通石英代替天然水晶制备高纯石英砂、高质量的石英玻璃是必然的趋势。相对▪…□▷▷•于水晶,石英矿除含有更多的杂质外,还含有大量的气液包裹体,会造成石英玻璃中的气包,对石英玻璃的质量及性能影响严重。所以去除石英砂中气液包裹体的研究十分重要。

  气液包裹体和羟基水(OH)−的去除是实现提纯石英矿石代替水晶制备高端石英玻璃原料的关键与难点。

  高温氯化脱气法:将石英砂加热到1000-1200℃并在高温的条件下通入Cl2和HCl气体,这种方法是利用在高温条件◆◁•下Cl2和杂质离子发生反应,反应生成的气态盐类可以从石英晶体微裂纹处排出从而达到提纯的效果,这种方法▲●…△对石英中的羟基有一定去除效果。

  差异腐蚀法:这种方法是在酸或碱的腐蚀下,利用石英晶体与气液包裹体有着不同的腐蚀速率,从而达到去除气液包裹体的目的。

  热或冷爆裂法:当石英处于高温的条件◆▼下,石英基体与其中的气液包裹体界面产生极大的压力差使得气液包裹体爆裂,再经过清洗工艺可以达到去除气液包裹体的效果。

  机械破碎法:石英中的气液包裹体的大小约为1-50μm之间,从理论上来说只要石英矿被破碎的足够细就能去除夹杂在石英基体裂隙之间的大部分气液包裹体。高科技破碎方式(如高压电破碎)更容易去★△◁◁▽▼除石英裂隙中的气液包裹体。

  微波法:利用微波选择性加热特性去除石英矿中气液包裹体。气液包裹体主要•●成分是水,水的介电常数最高可达88F/m,易在气液包裹体界面产生极大的压强,促使气液包裹体“开裂”,从而有可能达到去除石英砂中的气液包裹体的目的。

  以上方法有一定的成果,但也有一定的局限性。需要探寻新的去除气液包裹体工◇•■★▼艺技术。2019年10月30-31日,中国粉体网将于江苏徐州举办“2019全国石英大会”,届时湖南工业大学侯清麟教授将作《剔除石英砂中气液包裹体的工程化应用研究》报告,重点解说如何有效去除石英砂中气液包裹体。

  国务院★◇▽▼•特殊津贴专◇…=▲家,湖南工业大学前党委书记,曾任湖南株洲化工集团董事长兼总经理。长期从事化工材料的基础理论和产业化研究,近年来主持国家自然科学基金4项,湖南省科技厅重大专项3项,获湖南省科学技术进步一等奖1项,二等奖2项;发表国内★-●=•▽外学术论文70余篇,发明专利8项,实用新型专利▼▼▽●▽●6项。

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