高纯石英砂制备技术与原理

本书阐明高纯石英砂制备技术与原理，内容涵盖石英资源概况、工艺矿物学、预处理、（反）浮选、高温（气氛）焙烧-水淬、常（热）压酸浸等技术，并对焙烧及酸浸的热力学、动力学及机理进行详细阐述，提出高纯石英砂的偏析剥蚀纯化技术及其原理。每种制备技术都是按条件试验、数据分析、机理研究等部分进行介绍，结构清晰完整，尤为注重高纯石英砂制备技术的实用性，使读者能够充分了解高纯石英砂的制备新技术及基础原理，并能最终应用到相关研究及实际生产中。

第1章绪论1
1.1石英资源概况1
1.2石英基本性质2
1.2.1石英矿物学特征2
1.2.2石英物理化学性质3
1.3石英中杂质赋存状态4
1.3.1伴生脉石矿物4
1.3.2微细粒矿物、硅酸盐熔体、流体包裹体杂质5
1.3.3亚微米级、纳米级包裹体杂质6
1.3.4石英晶格结构型杂质6
1.4高纯石英砂8
1.4.1石英砂分类及定义8
1.4.2高纯石英砂用途9
1.4.3高纯石英砂产品标准11
1.5国内外研究现状11
1.5.1国外研究现状11
1.5.2国内研究现状12
1.6高纯石英砂制备方法13
1.6.1破碎与磨矿13
1.6.2重选、磁选与浮选14
1.6.3化学浸出17
1.6.4高温气氛焙烧19
1.6.5其他方法20
1.7偏析剥蚀技术及其设想20
1.7.1扩散与偏析基本理论20
1.7.2石英纯化中的扩散偏析23
第2章工艺矿物学分析26
2.1化学成分分析26
2.2X射线粉末衍射分析26
2.3岩相学与包裹体显微分析27
2.4电子探针微区分析33
2.5激光拉曼光谱与显微镜热台分析42
第3章反浮选除杂技术48
3.1预处理48
3.2反浮选除杂过程50
3.2.1含铁矿物反浮选51
3.2.2云母反浮选55
3.2.3长石反浮选56
3.2.4抑制剂的影响59
3.2.5推荐的反浮选流程60
第4章金属杂质浸出热力学61
4.1浸出过程的热力学研究方法61
4.1.1热力学计算方法61
4.1.2Eh-pH图63
4.1.3络合平衡64
4.1.4组分图65
4.2硅酸盐矿物包裹体分解热力学66
4.2.1硅酸盐矿物酸浸分解过程66
4.2.2迭代法计算酸浸体系溶液平衡70
4.2.3硅酸盐矿物酸浸分解热力学71
4.2.4铝硅酸盐矿物酸浸分解热力学72
4.3含铁杂质矿物酸浸分解热力学77
4.4脉石英酸浸过程热力学78
4.4.1脉石英酸浸反应吉布斯自由能78
4.4.2脉石英酸浸反应埃林厄姆图81
第5章常压酸浸技术及机理83
5.1常压酸浸试验及表征方法83
5.1.1常压酸浸试验方法83
5.1.2常压酸浸表征方法84
5.2不同种类酸对石英砂酸浸的影响86
5.2.1盐酸87
5.2.2氢氟酸88
5.3浸出条件对酸浸的影响89
5.3.1氧化剂90
5.3.2络合剂90
5.3.3辅助浸出剂91
5.3.4搅拌速度92
5.3.5液固比92
5.3.6反应温度93
5.3.7反应时间94
5.4浸出颗粒形貌分析95
5.4.1石英颗粒表面形貌95
5.4.2石英颗粒剖面形貌96
5.5常压酸浸动力学分析99
5.5.1动力学研究方法及宏观动力学模型100
5.5.2杂质矿物浸出动力学104
5.5.3杂质元素浸出动力学105
5.6酸浸纯化机理112
第6章真空高温焙烧技术及机理114
6.1真空高温焙烧试验及表征方法114
6.1.1真空高温焙烧试验方法114
6.1.2真空高温焙烧表征方法115
6.2真空高温焙烧结果分析115
6.2.1焙烧温度的影响115
6.2.2保温时间的影响120
6.3真空高温焙烧机理121
6.3.1石英颗粒剖面形貌分析121
6.3.2石英晶型转变机理124
第7章气氛焙烧技术及机理127
7.1空气焙烧试验127
7.1.1焙烧温度127
7.1.2焙烧时间128
7.1.3晶粒大小130
7.1.4表面浓度132
7.1.5表面蒸发134
7.2惰性气氛焙烧试验138
7.2.1杂质元素纯化效果138
7.2.2石英颗粒表面形貌144
7.2.3晶胞参数149
7.2.4表面化学元素158
7.3氯化焙烧试验160
7.3.1固态氯化剂160
7.3.2气态氯化剂162
7.3.3石英晶型转变163
7.3.4晶胞参数变化165
7.3.5表面杂质含量变化166
7.4气氛焙烧机理167
第8章偏析剥蚀纯化技术172
8.1扩散浓度分布曲线172
8.1.1杂质元素浓度173
8.1.2石英剥蚀量175
8.2剥蚀方法176
8.3剥蚀样品分析178
8.3.1剖面杂质含量178
8.3.2比表面积178
8.3.3颗粒表面形貌180
8.4扩散偏析与剥蚀联合技术182
8.4.1流程与效果182
8.4.2特点与优势184
第9章热压酸浸技术及机理185
9.1热压酸浸研究方法185
9.1.1热压酸浸试验装置185
9.1.2溶液饱和蒸汽压186
9.2热压酸浸影响因素187
9.2.1混酸187
9.2.2液固比189
9.2.3反应时间190
9.2.4反应温度191
9.3热压酸浸固体分析192
9.3.1石英颗粒表面形貌192
9.3.2石英颗粒剖面形貌193
9.4热压酸浸热动力学198
9.4.1酸浸过程Eh-pH图198
9.4.2杂质矿物分解动力学205
9.4.3杂质元素浸出动力学206
参考文献214
附录AHF分解缔合反应电离平衡计算227
附录B硅酸盐矿物分解电离平衡计算228
附录C铝硅酸盐矿物分解电离平衡计算229
附录D各物质反应吉布斯自由能值235
附录E浸出过程宏观动力学模型239