中國粉體網(wǎng)訊  石英玻璃通常能夠耐高溫、可透過光波長(zhǎng)范圍較廣、純度高、化學(xué)性能穩(wěn)定等，因此其被廣泛的應(yīng)用在各種高科技領(lǐng)域，比如應(yīng)用在紅外線燈、高壓水銀燈等的新能源方面，應(yīng)用在石英坩堝、石英鐘罩等的半導(dǎo)體或器件中，應(yīng)用在雷達(dá)上的超聲延遲線、紅外跟蹤測(cè)向等高新技術(shù)領(lǐng)域。

高質(zhì)量石英玻璃的傳統(tǒng)原料是一級(jí)、二級(jí)天然熔煉水晶，但是，水晶資源已接近枯竭，而且在世界各地分布極不平衡，不能滿足現(xiàn)代高科技工業(yè)發(fā)展的需求，使用普通石英代替天然水晶制備高純石英砂、高質(zhì)量的石英玻璃是必然的趨勢(shì)。相對(duì)于水晶，石英礦除含有更多的雜質(zhì)外，還含有大量的氣液包裹體，會(huì)造成石英玻璃中的氣飽，對(duì)石英玻璃的質(zhì)量及性能影響嚴(yán)重。所以去除石英砂中氣液包裹體的研究十分重要。

石英砂中的包裹體

石英中的包裹體主要有四種形成機(jī)制：

1)石英晶體生長(zhǎng)速度發(fā)生變化，這種差異使得主礦物捕獲周圍的流體介質(zhì)形成包裹體。

2)在特殊環(huán)境下石英晶體的生長(zhǎng)機(jī)制發(fā)生改變。

3)石英晶體生長(zhǎng)過程中，周圍流體介質(zhì)濃度發(fā)生變化。

4)微量的固、液、氣三相與石英晶面的生長(zhǎng)作用力相互影響。

石英礦生長(zhǎng)時(shí)所包裹的一部分成礦氣體或溶液稱為流體包裹體或者氣液包裹體。

石英砂中氣液包裹體的存在形式及要成分

去除石英中氣液包裹體的方法

氣液包裹體和羥基水(OH)−的去除是實(shí)現(xiàn)提純石英礦石代替水晶制備高端石英玻璃原料的關(guān)鍵與難點(diǎn)。

幾種去除石英中氣液包裹體的方法

高溫氯化脫氣法：將石英砂加熱到1000-1200℃并在高溫的條件下通入Cl2和HCl氣體，這種方法是利用在高溫條件下Cl2和雜質(zhì)離子發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成的氣態(tài)鹽類可以從石英晶體微裂紋處排出從而達(dá)到提純的效果，這種方法對(duì)石英中的羥基有一定去除效果。

差異腐蝕法：這種方法是在酸或堿的腐蝕下，利用石英晶體與氣液包裹體有著不同的腐蝕速率，從而達(dá)到去除氣液包裹體的目的。

熱或冷爆裂法：當(dāng)石英處于高溫的條件下，石英基體與其中的氣液包裹體界面產(chǎn)生極大的壓力差使得氣液包裹體爆裂，再經(jīng)過清洗工藝可以達(dá)到去除氣液包裹體的效果。

機(jī)械破碎法：石英中的氣液包裹體的大小約為1-50μm之間，從理論上來說只要石英礦被破碎的足夠細(xì)就能去除夾雜在石英基體裂隙之間的大部分氣液包裹體。高科技破碎方式（如高壓電破碎）更容易去除石英裂隙中的氣液包裹體。

微波法：利用微波選擇性加熱特性去除石英礦中氣液包裹體。氣液包裹體主要成分是水，水的介電常數(shù)最高可達(dá)88F/m，易在氣液包裹體界面產(chǎn)生極大的壓強(qiáng)，促使氣液包裹體“開裂”,從而有可能達(dá)到去除石英砂中的氣液包裹體的目的。

以上方法有一定的成果，但也有一定的局限性。需要探尋新的去除氣液包裹體工藝技術(shù)。2019年10月30-31日，中國粉體網(wǎng)將于江蘇徐州舉辦“2019全國石英大會(huì)”，屆時(shí)湖南工業(yè)大學(xué)侯清麟教授將作《剔除石英砂中氣液包裹體的工程化應(yīng)用研究》報(bào)告，重點(diǎn)解說如何有效去除石英砂中氣液包裹體。

侯清麟教授個(gè)人簡(jiǎn)介

國務(wù)院特殊津貼專家，湖南工業(yè)大學(xué)前黨委書記，曾任湖南株洲化工集團(tuán)董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理。長(zhǎng)期從事化工材料的基礎(chǔ)理論和產(chǎn)業(yè)化研究，近年來主持國家自然科學(xué)基金4項(xiàng)，湖南省科技廳重大專項(xiàng)3項(xiàng)，獲湖南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；發(fā)表國內(nèi)外學(xué)術(shù)論文70余篇，發(fā)明專利8項(xiàng)，實(shí)用新型專利6項(xiàng)。

參考資料：

侯清麟等.微波-酸蝕去除石英砂中氣液包裹體優(yōu)選礦研究

李靜.微波和酸蝕作用去除石英砂中氣液包裹體及機(jī)理研究

劉泰榮.酸浸輔助微波場(chǎng)去除石英砂中氣液包裹體的研究

趙動(dòng).去除微小氣液包裹體制備高純石英砂的研究

銀銳明等.微波和酸蝕作用下石英砂中氣液包裹體的去除機(jī)理

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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