[发明专利]一种石英玻璃原料的提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产方法，具体涉及一种石英玻璃原料的提纯方法。

背景技术

太阳能是一种可再生能源，国家出台了《中华人民共和国可再生能源法》。根据计算，太阳每秒钟将80万千瓦的能量送到地球，如果把地球表面0.1％的太阳能转为电能，转变率为5％，那么每年发电量可达5.6×1012千瓦时，相当于目前全世界能耗的40倍。太阳能以其环保、经济、能源再生性等优势逐渐走进大众的视野，石英坩埚是太阳能单晶硅熔炼炉的关键配套材料。为越来越多的人们所认识和接受。 

单晶硅熔炼工作原理是：利用电热感应炉快速升温，使装填在石英坩埚内的块状多晶硅原料（硅熔点为1410℃，炉内最高工作温度可达1550℃）熔融后，根据设定使硅溶液结晶形成单晶硅固态制品，这种工作过程要求作为高温硅溶液的盛装容器石英坩埚必须具有以下性能：

1、成分相近，纯度高，耐高温溶液的侵蚀性好，与多晶硅不发生反应从而不污染制品。

2、热膨胀系数小，热震稳定性好。

3、抗高温变形性能好。

4、体积密度高，机械强度大。

5、石英坩埚的铜、镍、铬、锰、锌、硼等有害化学元素小于1×10^－6，原料的料性、颗粒分布和颗粒形状等要与石英玻璃坩埚生产工艺相匹配。

国内现有石英原料生产厂因没有该档原料的生产工艺而无法生产石英玻璃坩埚。目前高质量的半导体产品大多依靠进口，原因是生产半导体材料的高纯石英玻璃质量不过关。解决这个问题的关键，是要提高我国石英玻璃的质量和产量，而提高石英玻璃质量和产量的前提是必须有高纯度的石英原料。

发明内容

本发明的目的是：提供一种石英玻璃原料的提纯方法，该生产方法是在传统石英玻璃原料生产工艺的基础上，利用石英原矿的物理和化学性能进行提纯的一种生产方法。

本发明的技术解决方案是：该提纯方法包括水淬→破碎筛分→磁选→整形→浮选→纯化→物理选→改性处理→清洗→干燥→检验包装，其中具体步骤为：

水淬：根据石英原矿的晶体大小调整水淬炉的炉温在600℃-1200℃；

破碎筛分：用破碎机械和筛分机械对水淬后的石英石进行破碎和筛分；

磁选：磁选机采用高强磁去除石英中包裹的磁性矿物，磁选机的磁场强度大于12000高斯；

整形：用超声波整形控制石英颗粒的颗粒形状与粒径分布范围；

浮选；利用各种矿物的比重不同，采用浮选液选出非石英颗粒；

纯化：在动态处理机内加入表面活化剂和浮选后石英颗粒，充分搅拌，去除石英表面杂质；

物理选：采用工频电选或光电选去除纯化后石英颗粒中的电性包裹体；

改性处理：在物理选后的石英颗粒中掺入化学元素改善其料性达到提纯，当铝氧化物少于0.0001%时需掺入铝氧化物，铝氧化物的掺入量为0.0001%-0.05%； 

清洗：用高纯水清洗改性后石英颗粒至中性，清洗用高纯水电阻为0.5兆欧-15兆欧；

干燥：用高温炉对清洗后的石英颗粒进行干燥，干燥炉温度为600℃-1200℃；

检验包装：根据产品质量要求检验并包装合格品。

其中，初次清洗时用大于0.5兆欧的纯水冲洗，二次以后清洗时高纯水逐次提高至15兆欧。

其中，干燥大颗粒时用低温干燥，温度600℃-700℃；干燥小颗粒时用高温干燥，温度700℃-1200℃。

本发明具有以下优点：

1、依据石英过程，水淬是利用温差的变化使石英的晶型转变，晶型转变后的石英颗粒沿杂质边缝爆碎，有利于杂质暴露和破碎；

2、初次清洗时用大于0.5兆欧的纯水冲洗，二次以后清洗时高纯水逐次提高至15兆欧，节约用水量；

3、干燥大颗粒时用低温干燥，600℃-700℃，干燥小颗粒时用高温干燥，700℃-1200℃，采用不同温度节约用电。

    4、本发明的提纯方法工艺简单，操作容易，提纯彻底，效果显著，节约能源，降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。