山东埃尔派 | 点击量：0次 | 2020-12-18
不同用途对石英原料的纯度要求有何不同？埃尔派超微粉碎设备为您解读
摘要
石英原料的纯度，即其中SiO2含量的多少，将直接影响制品的性能和应用。 作为一种重要的工业矿物原料，石英原料无论在传统工业领域(如玻璃、陶瓷和耐火材料等)，还是在高新技
石英原料的纯度，即其中SiO2含量的多少，将直接影响制品的性能和应用。
作为一种重要的工业矿物原料，石英原料无论在传统工业领域(如玻璃、陶瓷和耐火材料等)，还是在高新技术产业中(如军事、电子和通讯等)都有着广泛的应用。石英原料的纯度，即其中SiO2含量的多少，将直接影响制品的性能和应用。普通玻璃和建筑材料等传统行业对原料纯度的要求较低，但对于像通讯材料、石英坩埚等精细、高性能产品则需要用高纯甚至超高纯的石英原料，并且要求对石英原料中一些微量元素实现可控。
石英砂产品及规格
(来源：汪灵等.我国高纯石英加工技术现状与发展建议)
玻璃工业
玻璃行业是使用石英原料的大户，石英原料赋予了硅酸盐玻璃及其制品许多优异的性能，如透明性、机械强度、化学稳定性等。原料中SiO2含量对硅酸盐玻璃制品的性能会产生重要的影响，在普通硅酸盐玻璃的组成中，SiO2一般占65%～75%左右。现代浮法玻璃一般要求石英原料中SiO2含量在96%以上，Al2O3含量在2%以下，Fe2O3在0.01%～0.1%之间，粒度在0.4mm左右，粒度在0.5mm以上及0.1mm以下的颗粒均不得超过5%。
高档玻璃，如特种玻璃、优质平板玻璃和精密光学玻璃等，对石英原料的化学成分有更严格的要求，SiO2的含量要在99%以上，Fe2O3的含量要低于0.05%～0.1%，Al2O3和TiO2的含量分别要求在0.5～2.0%和0.05%以下。
各个国家对不同玻璃制品所用石英原料的纯度要求有所不同，即使同一国家的不同公司也有差别。
世界主要国家对玻璃用石英原料的纯度要求
(来源：任夫洋.高纯熔融石英材料纯度控制技术的研究)
半导体工业所用的石英玻璃是高纯透明的，原料是极纯的二氧化硅，主要品种是大规格的石英玻璃钟罩，主要用于制造多晶硅炉的外罩。
机械铸造工业
在机械铸造行业，石英原料被广泛用作型砂、铸造模芯和铸造模具等，这是因为石英砂除了具有熔点高的特点外，在冶炼过程中还具有增温、脱硫、脱氧等作用。石英砂在铸造行业的用量比较大，一般生产1吨铸件需要1吨型砂和粘土。随着铸件精密化程度的提高，对石英原料的纯度也有了更高的要求，如铸造中比较先进的树脂砂工艺所需要的石英砂中SiO
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的含量要高于97%，粒度要在40～320目之间。在机械铸造行业所使用的石英砂大约占全球总产量的33%。
铸造业对石英砂的质量要求
(来源：丁亚卓.低品位石英矿提纯制备高纯度石英的研究)
陶瓷工业
作为一种瘠性原料，石英原料可调节陶瓷坯体的可塑性和结合性，在烧成过程中可抵消坯体收缩并与氧化铝反应形成陶瓷材料的结构骨架，提高陶瓷制品机械强度的同时还可增加其透光度和白度。
陶瓷制品对石英砂的质量要求
(来源：丁亚卓.低品位石英矿提纯制备高纯度石英的研究)
石英还是陶瓷釉料中玻璃质的主要形成体，赋予了陶瓷釉面一系列良好的物理化学性能(如强度、光泽度、耐磨性、硬度和耐化学侵蚀等)，另外增加釉料中SiO2含量还能提高釉料的熔融温度与粘度。
熔融石英陶瓷，是以熔融石英或石英玻璃为原料，将原料粉碎、然后经过原料分级、球磨制浆、注浆或注凝成型，最后经烧成工艺制成的烧结体。熔融石英陶瓷具有热膨胀系数小、热震稳定性好、电绝缘性能好、耐酸碱侵蚀等诸多优异性能，自问世以来，在世界各国得到了迅速推广及应用。
最初，熔融石英陶瓷只是被作为一种低档的耐火材料应用于一些传统行业，如冶金和玻璃行业等。随着科学工作者不懈地努力，熔融石英陶瓷的性能得到了迅速改进和提高，如今已广泛应用于原子能、航天和国防军工等高科技领域。
在太阳能行业，熔融石英陶瓷坩埚作为太阳能多晶硅铸锭用容器，需在1500℃以上的高温环境中长时间工作，并且只能使用一次，是除多晶硅原料外消耗量最大的产品，也是不可替代的关键消耗材料。由于坩埚的工作环境十分复杂，对其纯度、强度、高温性能、尺寸精度等要求非常严格，相应的，对石英原料中可能影响熔融石英陶瓷坩埚质量的因素(如纯度、粒度及杂质种类等)也必须严格控制。
耐火材料工业
石英原料在耐火材料行业的主要用途是用来生产硅质耐火砖，包括硅砖、轻质硅砖和熔融石英制品。硅砖主要用于构筑玻璃窑炉等热工设备，其主要的矿物组成是磷石英和方石英。熔融石英制品主要以熔融石英为原料生产，其主要矿物组成为石英玻璃，由于石英玻璃具有热膨胀系数小等特点，因此熔融石英制品具有十分优异的抗热冲击性能。
不同耐火材料对石英砂的质量要求
(来源：丁亚卓.低品位石英矿提纯制备高纯度石英的研究)
为保证硅质耐火材料的耐火度高于1650～1700℃，荷重软化温度高于1650℃，并且具有热稳定性好、化学稳定性好、热膨胀系数小和机械性能高等特点，需对石英原料中SiO2的含量以及石英颗粒的级配严格控制，否则将会严重影响耐火材料的使用性能。一般要求石英原料中SiO2含量在93%以上，对结晶状态较差的石英原料，粗颗粒应限制在2mm以下。
另外，石英原料的结晶度也会对耐火材料的性能(尤其是耐火度)产生重要影响，石英原料的结晶度越好，所制备的耐火材料的耐火度也越高。
半导体工业
半导体工业用的石英制品主要是用作封装材料，与固化剂、环氧树脂及各种添加剂等复合使用，可以降低封装材料的成本。对石英原材料的要求也很高，需要二氧化硅的纯度达到99.9%以上，其中Fe的含量要在5ppm以下，总杂质含量不超过300ppm。这些产品过去主要依赖国外进口，近年来随着对石英材料的深入研究，生产石英材料的技术得到了大幅度的提升，目前，不仅可以满足国内市场需求，还大量出口到国外。
化工工业
石英砂在化工工业中的应用较普通玻璃、陶瓷、耐火材料等，对其质量有稍高的要求。一般常见于水玻璃、硅胶和泡花碱等产品中。以泡花碱为例，根据其用途不同可以分为固体和液体泡花碱，作为洗涤用品和纸箱粘合剂的液体泡花碱要求SiO2的含量高于98%，Fe2O3的含量低于0.2%，粒度要求在0.2~2mm之间，而作为石油炼制催化剂的固体泡花碱则要求严格些，SiO2的含量高于99%，Fe2O3的含量低于0.03%
工业填料
石英砂作为工业填料是其又一个重要的应用领域，受到了普遍的重视。主要用于有机高分子材料中，比如塑料及其塑料薄膜、橡胶、涂料、油漆和粘结剂等，以改善它们的物化特性或者提高某一方面的特性，例如加入石英砂后可以提高塑料的抗压和抗拉强度。一般对石英砂质量的要求比较高，SiO2的含量达到99%以上，Fe2O3的含量要在0.05%以下。有时对石英砂质量的要求可以达到高纯石英的要求。
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