差别石英原料的矿石本质分歧较大，提纯潜力受矿石的化学因素、嵌布粒度特点、脉石矿物、包裹体和晶格杂质等本质的影响。高纯石英的提纯方式紧要分为物理法和化学法。差别的共伴生矿物采用差别的分选技艺，物理法提纯紧要有擦洗、重选、磁选、色选和浮选等工艺，能够去除险些完全以单体存正在的矿物杂质，除杂后杂质元素的含量处于较低秤谌。

　　此时，气液包裹体和晶格内部类质同象杂质是紧要的杂质出处，而这些杂质是限制高纯石英产物制备的枢纽性成分。比方碱金属元素杂质K、Na会消重石英玻璃的运用温度和板滞强度，正在高温下对石英玻璃的析晶起催化效力，导致石英玻璃闪现失透、高温变形等局面。消重碱金属元素的含量有利于降低高纯石英坩埚的软化点，巩固石英坩埚的抗变形性，降低单晶的制品率。

　　IOTA准绳砂恳求碱金属元素总和2.4×10-6，用于工艺管、硅片治理、石英块、提单晶硅用的半导体坩埚所需高纯石英恳求其总和1.4×10-6，CZ型坩埚恳求其总和0.5×10-6，而用于12英寸或更大尺寸硅片所需超高纯石英砂恳求其总和0.08×10-6。

　　物理法提纯无法去除这些杂质，需求实行化学法深度提纯。化学深度提纯紧要搜罗酸（碱、盐）治理法和热治理法，酸（碱、盐）治理紧要去除以包裹体体式存正在石英砂颗粒外面或镶嵌于颗粒中的杂质，热治理法紧要是愚弄高温去除包裹体或晶格中类质同象类杂质。相看待物理提纯方式而言，化学提纯操作杂乱、本钱较高，但正在制备高纯石英时，化学治理是最有用的，也是必弗成少的。

　　个中，氯化焙烧是去除石英晶格杂质、碱金属等间隙原子类杂质最紧要的方式，氯化焙烧是正在肯定温度和气氛前提下，将杂质组区别子转化为低沸点的氯化物，进而将杂质组分区别的经过。

　　氯化焙烧法不是一种新兴的矿物冶炼方式，很早以前即正在宝贵、难选金属矿物以及矿物接收愚弄方面有了获胜的利用。跟着矿物加工工艺商量的深切，氯化焙烧的利用起头向非金属矿物加工兴盛。

　　现阶段，美邦Unimin公司是唯逐一个正在高纯石英提纯中达成了氯化焙烧工业利用的外洋企业。针对Al、Ti、Fe、Ca、Mg、K、Na、Li等8种常睹的高纯石英杂质，氯化焙烧对碱金属K、Na的去除率最好，1200℃时K、Na可降至最低；氯化焙烧对Fe、Li有肯定的去除效力，其他杂质Al、Ti、Ca、Mg未睹光鲜的去除成效。

　　湖北菲利华的研发职员采用高温氯化工艺对邦外里3种石英砂试样实行了提纯试验，结果讲明，干燥的HCl气体、Cl2、Cl2和HCl的羼杂气体均对Na、Fe、K等金属杂质有光鲜的去除成效，个中干燥HCl气体对石英砂的提纯成效最好。别的，还具体商量了氯化时分、氯化温度等参数对石英砂提纯成效的影响，结果讲明，氯化时分2h、氯化温度1000℃对石英砂中Na、Fe、K等杂质的去除成效最佳。

　　氯化焙烧提纯工艺中，常用的氯化剂有氯气、氯化氢、氯化铵、氯化钠、氯化钾和氯化钙等，氯化焙烧按产品状态可分为高温焙烧（氯化挥发法）、中温焙烧（氯化焙烧-浸出法）、氯化-离析。差别的氯化剂和焙烧温度与晶格杂质效力的体例和成效存正在较大分歧。

　　正在守旧的氯化焙烧纯化技艺中，石英砂每每正在Cl2或HCl气体氛围中被加热到1000～1200℃。紧要微量金属元素（比方正在石英晶格中纠合的Al3+、Fe3+和Ti4+）扩散到石英晶粒的外面/界面，然后与电离出的Cl-反响，造成低沸点氯化物得以被火速去除。尽管正在1000～1200℃，硅氧四面体的纠合技能仍旧很大，金属元素仍以极低的扩散速度向石英外面/界面扩散，庄重地限度了氯化反响的反响速度。

　　正在较高的温度（1200～1500℃）下，固体石英砂光鲜熔化造成固溶体，因为总孔隙率的消重，石英颗粒的体积密度大大扩大；正在这种温度下，假使金属元素曾经被活化，但固溶体石英落空了很众批准晶格杂质与Cl-反响的活性界面。正在较高的温度下，氯化率本质上更低kb官网。于是，高温前提下石英中的晶格杂质正在扩散速度与反响速度之间的抵触是殷切需求治理的最枢纽题目之一。

　　因为守旧氯化焙烧纯化技艺温度较高，极少盐类氯化剂被引入到石英提纯中以消重焙烧温度并擢升区别效劳。采用搜罗NaCl和KCl正在内的高效氯化剂对高品德石英实行提纯，石英的晶体构造能够被阳离子紧张摧残，从而促使从α-石英到β-石英或方晶石的急速相变。急速相变会以介孔和活性界面的体式造成富厚的晶体缺陷，为相区别供给不妨的活性位点。氯化剂中的阳离子（K或Na）能够被氯气或氯化氢气体去除，从而达成对构造性和面网间碱金属元素杂质的归纳去除。同时，应当防卫的是，NaCl和KCl正在石英加工中的用量必需庄重限度。

　　张海啟等：高纯石英中杂质特点及深度化学提纯技艺商量发扬，中邦地质科学院郑州矿产归纳愚弄商量所

　　林敏等：高纯石英（SiO2）评述（二）：晶格杂质的活化与区别技艺，武汉京东方光电科技有限公司