一种方石英及其制备方法

1.本发明属于石英制备技术领域，具体来讲，涉及一种方石英及其制备方法。


背景技术：

2.石英玻璃是采用sio2含量高于95％甚至高达99.9％以上的石英砂为原料生产的。石英玻璃是生产和日常生活中消费量很大的一种材料，使用退役后废弃的石英玻璃在我国利用率只有13％左右，这导致大量的有用资源被浪费，并对环境有害。
3.方石英具有高白度、较高的散射能力、良好的消光效、抗腐蚀、耐刻划、耐擦洗、耐高温等优良性能。近年来已广泛用于精密铸造、电子材料、生物化工、航空航天等领域。当前方石英材料主要通过石英原料高温煅烧制备，而高品质的石英原料在我国仍主要依靠进口，随着我国高新产业的不断扩大发展，对于方石英的需求也越来越大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明目的之一在于提供一种短流程、高效率、低成本的方石英制备方法，目的之二在于解决废弃石英玻璃难处理的问题。
5.为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种方石英的制备方法。所述制备方法可包括以下步骤：对废弃石英玻璃进行预处理，得到80～200目的粗制石英玻璃砂；对粗制石英玻璃砂进行碱浸处理，得到精制石英玻璃砂；对所述精制石英玻璃砂进行高温晶化处理，以使得非晶相的熔融石英完全转化为晶相，得到粗制方石英砂；以及对粗制方石英砂进行酸浸处理，得到精制方石英。
6.在本发明的一个示例性实施例中，对废弃石英玻璃进行预处理的步骤可包括：将废弃石英玻璃进行破碎至0.2～0.5cm，得到废弃石英玻璃渣；和对废弃石英玻璃渣进行清洗并烘干；可将烘干后的废弃石英玻璃渣研磨至80～200目，并擦洗得到粗制石英玻璃砂。
7.在本发明的一个示例性实施例中，研磨可采用球磨机、棒磨机等机械磨机进行研磨，研磨时间可为10～15min，转速可为300～600r/min。
8.在本发明的一个示例性实施例中，研磨步骤中所采用的磨矿介质可采用一类莫氏硬度大于7的物质，磨矿介质可为氧化锆球、玛瑙球一种或多种。
9.在本发明的一个示例性实施例中，擦洗步骤可包括：将研磨后的废弃石英玻璃浸泡在擦洗液中，并放入清洗器，进行擦洗，擦洗时间可为10～20min；所述擦洗液可包括草酸、抗坏血酸、柠檬酸和水。所述擦洗液包括不同浓度的草酸、抗坏血酸、柠檬酸等的酸性溶液，擦洗液中酸与工业用水的质量比为(0～10):(10～100)。石英玻璃渣和擦洗液的固液质量比为(1～5):(5～25)。
10.在本发明的一个示例性实施例中，碱浸处理所采用的碱液的浓度可为0.1～3mol/l，碱浸处理温度可为60～90℃，碱浸处理时间可为8～15h，所述碱液可包括氢氧化钾、氢氧化钠等的一种或两种。
11.在本发明的一个示例性实施例中，高温晶化处理的温度可为1400℃～1600℃，保温时间可为1～10h。
12.在本发明的一个示例性实施例中，所述酸浸处理是将所述煅烧后的粗制方石英砂置于带加热和搅拌功能的耐酸反应装置中，加入混酸，混酸与粗制方石英砂的固液比为(1～5):(5～25)，在60℃～90℃进行酸浸处理，搅拌速率为100～200r/min，酸浸处理时间为8～20h。
13.所述酸浸处理还可以包括对酸浸处理后的粗制方石英砂进行过滤、清洗至ph为6.5～7，以及对清洗后的粗制熔融石英砂进行烘干。
14.在本发明的一个示例性实施例中，制备方法还可包括对所述精制方石英进行清洗，直到过滤液的ph值呈中性，烘干后可获得sio2含量大于99％的方石英。
15.本发明另一方面提供了一种方石英。所述方石英可以由如上所述的方石英的制备方法制得，所述方石英中的sio2含量大于99％；所述方石英的粒径为80～200目。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下中的至少一项：
17.(1)本发明利用废弃石英玻璃作为原料，与传统的利用石英矿石原料制备方石英的方法不同。本发明是将非晶质体石英玻璃通过晶化处理，由玻璃相转变为方石英相；而利用石英矿石原料是将晶相的α－石英在固态下转变为方石英相。
18.(2)本发明采用破碎—高温工艺联合针对废弃石英玻璃中的杂质进行去除，同时可使内部气泡破裂，有利于实现高纯方石英的制备。
19.(3)本发明采用高温焙烧的方法解决晶相转变、去除羟基、气泡的问题，同时简化工艺流程，使生产工艺更加节能高效，提高产品的品质质量。
20.(4)本发明采用废弃石英玻璃通过晶相转化和深度提纯的方法制备高纯方石英，工艺流程短，操作简便，晶相转化在90％以上。
21.(5)本发明能够实现废弃石英玻璃的资源化利用，保护环境；提高企业生产的经济效益，节约生产成本。
附图说明
22.图1示出了本发明的示例性实施例的方石英的制备方法的工艺流程图；
23.图2示出了本发明的示例性实施例的方石英的制备方法的预处理步骤图；
24.图3示出了本发明的示例1的经过1470℃晶相转化前后废弃石英玻璃的xrd图谱；
25.图4示出了本发明的示例2的经过1470℃晶相转化前后废弃石英玻璃的xrd图谱；
26.图5示出了本发明的示例3的经过1500℃晶相转化前后废弃石英玻璃的xrd图谱；
27.图6示出了本发明的示例4的经过1500℃晶相转化前后废弃石英玻璃的xrd图谱。
28.附图标记说明：
29.a01-石英玻璃转化前，a02-方石英，a03-石英玻璃转化后；b01-石英玻璃转化前，b02-方石英，b03-石英玻璃转换后；c01-石英玻璃转化前，c02-方石英，c03-石英玻璃转化后；d01-石英玻璃转化前，d02-方石英，d03-石英玻璃转化后。
具体实施方式
30.在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的一种方石英及其制备
方法。
31.需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅仅为了便于区别和描述，而并非指示或暗示重要性或顺序性。
32.石英玻璃是采用sio2含量高于95％的石英砂为原料生产的。在生活或工业上石英玻璃需求量与日俱增，其消耗和废弃量也越来越大，并且废弃石英玻璃难以回收，常作为废料堆放或填埋，对于环境和空间带来巨大的压力，也是二次资源的浪费。但是废石英玻璃中的石英玻璃sio2含量保持在95％，所受污染情况较轻，仍具有较高的利用潜力。同时，当前的方石英材料主要采用纯度较高的石英原矿制备而来。
33.针对废弃石英玻璃的循环再利用，根据本发明的一方面，提供了一种方石英的制备方法，该方法为一种废弃石英玻璃制备高纯方石英的绿色加工工艺。
34.图1示出了根据本发明示例性实施例的方石英的制备方法的工艺流程图。图2示出了根据本发明示例性实施例的方石英的制备方法的预处理步骤图。
35.如图1和图2中所示，在示例性实施例中，方石英的制备方法可包括以下步骤：
36.s1、对废弃石英玻璃进行预处理，得到80～200目的粗制石英玻璃砂；
37.本实施例中，废弃石英玻璃是由于析晶，破裂和应力破坏而被废弃的石英玻璃，其sio2的纯度在95％以上。具体来说，对废弃石英玻璃进行预处理的步骤可包括：
38.s101、将废弃石英玻璃进行破碎至0.2～0.5cm，得到废弃石英玻璃渣。
39.具体地，可利用氧化锆内衬的颚式破碎机将其破碎为0.2～0.5cm的玻璃渣，可选地，破碎机可用锤式破碎机、对辊破碎机等。
40.s102、对废弃石英玻璃渣进行清洗并烘干。
41.具体地，将废弃石英玻璃渣用清水进行冲洗，洗去表面扬尘或悬浮性杂质，随后将其烘干进行研磨。
42.s103、将烘干后的废弃石英玻璃渣研磨至80～200目。
43.研磨可采用球磨机、棒磨机等机械磨机进行研磨，研磨时间可为10～15min，转速可为300～600r/min。
44.例如，研磨时间可为12.5min、13.6min、14min、14.8min，转速可为300r/min、400r/min、500r/min、600r/min。
45.可选地，球磨机可选用粉体制样机等，研磨所采用的磨矿介质可采用一类莫氏硬度大于7的物质，例如，磨矿介质可为氧化锆球和玛瑙球中的一种或多种。
46.s104、将废弃石英玻璃进行擦洗，获得无悬浮性杂质，无有机杂质的粗制石英玻璃。
47.擦洗步骤可包括：将研磨后的废弃石英玻璃浸泡在擦洗液中，并放入超声波清洗器，进行擦洗，擦洗时间可为10～20min。例如，擦洗时间可为10min、15min、20min。
48.擦洗液可包括不同浓度的草酸、抗坏血酸、柠檬酸等的酸性溶液，擦洗液中酸与工业用水的质量比可以为(0～10):(10～100)。例如，擦洗液的比例可为1:1、(1～5):(5～25)、1:10。
49.石英玻璃渣和擦洗液的固液质量比为(1～5):(5～25)。
50.在实施例中，采用的擦洗液取草酸5～10份，水100～200份。但本发明不限于此，擦洗液中的草酸可选用抗坏血酸、柠檬酸等一类弱有机酸代替草酸。超声波擦洗也可选择机
械擦洗。
51.s2、对粗制石英玻璃砂进行碱浸处理，得到精制石英玻璃砂。
52.具体来说，可以采用氢氧化钾或氢氧化钠作为碱液对石英玻璃颗粒进行碱浸处理。氢氧化钾或氢氧化钠的纯度为优级纯，氢氧化钾的浓度可为0.1～3mol/l，碱浸处理温度可为60～90℃，碱浸处理时间可为8～15h。碱浸处理可以在石英颗粒表面腐蚀出一定的空洞，并且有效去除部分碱金属杂质。
53.例如，氢氧化钾的浓度可以为0.1mol/l、1mol/l、2mol/l、3mol/l，碱浸处理温度可以为60℃、70℃、80℃、90℃，碱浸处理时间可以为8h、10h、12h、15h。
54.s3、对精制石英玻璃砂进行高温晶化处理，以使得非晶相的熔融石英完全转化为晶相，得到粗制方石英砂。
55.具体来说，高温晶化的温度可为1400℃～1600℃，保温时间可为1～10h。一方面通过高温煅烧，煅烧可以活化杂质位点，使杂质富集迁移至腐蚀的空洞附近。并可以去除部分悬浮性杂质。另一方面，使非晶态sio2的中程有序结构与方石英动态无序结构之间存在相似性，在高温状态下一方面为晶体内部提供越来越多的能量更有利于方石英的成核；另一方面，增强了石英的活性并产生一定量的液相，增强了体系中粘性流动，有利于表现出这种相似性，从而促进sio2的相变行为，最终转化为方石英。
56.例如，炉温可为1450℃、1500℃、1550℃、1600℃；保温时间可为1h、3h、5h、7h、10h，直至非晶相的熔融石英基本完全转化为晶相的方石英相。
57.s4、对粗制方石英砂进行酸浸处理，得到精制方石英。
58.采用有机弱混酸进行酸浸处理，将由于煅烧迁移至表面的杂质进行处理，酸浸处理温度为60～90℃，酸浸处理时间为8～20h。
59.例如，酸浸处理温度可为60℃、70℃、80℃，酸浸处理时间可为8h、10h、15h、20h。
60.具体来说，酸浸处理步骤可包括，将粗制方石英砂置于带加热和搅拌功能的耐酸反应装置并加入混酸，混酸以固液比1:5，在60℃～90℃进行处理，搅拌速率可为100～200r/min，酸浸处理时间可为8～20h。
61.例如，搅拌速率可为115r/min、123r/min、138r/min、146r/min、157r/min、168r/min，酸浸处理的恒温设备温度可为60℃、70℃、80℃，酸浸的浸泡处理时间可为8h、10h、15h、20h。
62.可选地，酸浸处理采用的酸为优级纯或者莫斯纯。以质量比采用的混酸为草酸、乙酸，按照质量份计包括：草酸0～10份、冰乙酸0～30份、水100～200份。
63.可选的，制备方法还可包括对精制方石英进行清洗，直到过滤液的ph值呈中性，烘干后可获得sio2含量大于99％的高纯方石英。
64.本发明的示例性实施例是一种短流程、高效率、低成本的利用废弃石英玻璃制备高纯方石英的方法，具有晶相转化高、环境污染小、成品质量高的优点，缓解废弃石英玻璃对环境污染和空间的压力，对于制备高纯方石英方面的研究具有深远意义。
65.本发明的另一方面提供了一种方石英，在示例性实施例中，方石英由如上所述的方石英的制备方法制得，该石英sio2含量大于99％；石英的粒径为80～200目。
66.为了更好地理解本发明的上述的示例性实施例，下面结合具体示例来说明一种方石英及其制备方法。
67.示例1
68.本示例中选取的废弃石英玻璃主要为石英玻璃，主要杂质元素含量如表1所示，表中元素含量的单位为：
×
10-6
；sio2含量为质量百分含量(％)。
69.表1示例1废弃石英玻璃的杂质元素含量
70.成分alcacrcufekmgsio2(％)石英玻璃124.762.42.2125.88.518.394.77
71.具体包括以下步骤：
72.(1)将废弃石英玻璃置于氧化锆内衬的颚式破碎机中，将废弃石英玻璃块破碎至0.2～0.5cm的玻璃渣，用超纯水冲刷玻璃渣，并烘干。
73.(2)将废弃石英玻璃渣放入球磨机进行研磨，可以选择选择玛瑙球作为磨矿介质，球磨时间10min，利用尼龙筛网，选择粒径在80～200目中的废石英玻璃砂。
74.(3)将废石英玻璃砂置于装有柠檬酸溶液的烧杯中，其中包括草酸20g，水200g，放入超声清洗仪中，超声频率为10khz，超声时间为10min，得到粗制石英玻璃砂。
75.(4)筛选100g粗制石英玻璃砂置于聚四氟乙烯的搅拌槽中，加入500ml0.1mol/l氢氧化钾溶液，碱浸处理温度为60℃，碱浸处理时间为10h，碱浸处理过后将其进行超纯水清洗，过滤至过滤液呈中性，得到精制石英玻璃砂。
76.(5)将精制石英玻璃砂装入熔金坩埚中，并放入高温炉中进行晶化处理，升温至1470℃，保温1h，待自然冷却后取出，得到粗制方石英砂。图3示出了本示例中经过1470℃晶相转化前后废弃石英玻璃的xrd图谱，图中横坐标表示2θ角度，以2θ的角度扫描整个衍射区域；纵坐标表示衍射峰强度；a01为石英玻璃转化前，a02为方石英，a03为石英玻璃转化后。
77.由图3可以看出，在高温转化前，废弃石英玻璃主要为非晶相的熔融石英，在1470℃保温1h后，石英玻璃基本转变为方石英晶相，但衍射峰低角度区衍射峰背底稍高，说明样品仍含有极少量非晶sio2。
78.(6)配置混酸，并对粗制方石英砂进行酸浸处理。取100g粉末装入置于带加热和搅拌功能的耐酸反应装置中，加入配置好的500ml混酸，在60℃的水浴锅中进行水浴加热，酸浸处理时间500min，得到精制方石英砂。其中，混酸的配方为：0.6mol/l草酸溶液和0.8mol/l乙酸溶液各250ml与去离子水500ml混合均匀。
79.(7)将酸浸处理后的样品进行过滤，利用超纯水进行清洗，直至过滤液呈中性，将样品放入干燥箱中进行烘干处理，获得sio2含量99.59％的高纯方石英。
80.表2示出了本示例中方石英杂质元素含量，表中杂质元素含量的单位为：
×
10-6
；sio2含量为质量百分含量(％)。
81.表2示例1的方石英杂质元素含量
82.成分alcacrcufekmgsio2(％)方石英40.237.30.90.3106.58.799.59
83.示例2
84.本示例选用的废弃石英玻璃主要为石英玻璃，其主要杂质元素含量如表3所示，表中杂质元素含量的单位为：
×
10-6
；sio2含量为质量百分含量(％)。
85.表3示例2废弃石英玻璃的杂质元素含量
86.成分alcacrcufekmgsio2(％)石英玻璃188.247.31.43188.59.994.73
87.具体包括以下步骤：
88.(1)将废弃石英玻璃置于氧化锆内衬的颚式破碎机中，将废弃石英玻璃块破碎至0.2～0.5cm的玻璃渣，用超纯水进行冲刷，并烘干。
89.(2)将废弃石英玻璃渣放入球磨机进行研磨，选择玛瑙球作为磨矿介质，球磨时间10min，利用尼龙筛网，选择粒径在80～200目中的废石英玻璃砂。
90.(3)将废石英玻璃砂置于装有柠檬酸溶液的烧杯中，其中草酸30g，水200g，放入超声清洗仪中，超声频率为20khz，超声时间为10min，得到粗制石英玻璃砂。
91.(4)筛选100g粗制石英玻璃砂置于聚四氟乙烯的搅拌槽中，加入500ml0.5mol/l koh溶液，碱浸处理温度70℃，碱浸处理时间10h，碱浸处理过后将其进行超纯水清洗，过滤至过滤液呈中性，得到精制石英玻璃砂。
92.(5)将精制石英玻璃砂装入熔金杯中并放入高温炉中进行晶化处理，升温至1470℃，保温1h，待自然冷却后取出，得到粗制方石英砂。
93.图4示出了本示例中经过1470℃晶相转化前后废弃石英玻璃的xrd图谱，图中横坐标表示2θ角度，以2θ的角度扫描整个衍射区域；纵坐标表示衍射峰强度；b01为石英玻璃转化前，b02为方石英，b03为石英玻璃转化后。从图中可以看出，废弃石英玻璃的石英玻璃的晶相基本转化，但有部分非晶相背底。
94.(6)配置混酸，并对粗制方石英砂进行酸浸处理。取100g粉末装入置于带加热和搅拌功能的耐酸反应装置中，加入500ml混酸，在70℃进行反应，酸浸处理时间600min，得到精制方石英砂。其中，混酸的配方为1mol/l草酸和1mol/l乙酸各200ml去离子水100ml混合均匀。
95.(7)将酸浸处理后的样品进行过滤，利用超纯水进行清洗，直至过滤液呈中性，将样品放入干燥箱中进行烘干处理，获得sio2含量99.79％的高纯方石英，其杂质元素含量如表4所示，其中杂质元素含量的单位为：
×
10-6
；sio2含量为质量百分含量(％)。
96.表4示例2方石英杂质元素含量
97.成分alcacrcufekmgsio2(％)方石英40.237.30.90.3106.58.799.79
98.示例3
99.本示例具体包括以下步骤：
100.(1)将废弃石英玻璃置于氧化锆内衬的颚式破碎机中，将废弃石英玻璃块破碎至0.2～0.5cm的玻璃渣，用超纯水进行冲刷，并烘干。
101.(2)将废弃石英玻璃渣放入球磨机进行研磨，选择氧化锆球作为磨矿介质，球磨时间10min，利用尼龙筛网，选择粒径在80～200目中的废石英玻璃砂。
102.(3)将废石英玻璃砂置于装有柠檬酸溶液的烧杯中，其中草酸30g，水200g，放入超声清洗仪中，设置温度在80℃，超声频率为30khz，超声时间为10min，得到粗制石英玻璃砂。
103.(4)筛选100g粗制石英玻璃砂置于聚四氟乙烯的搅拌槽中，加入500ml1mol/l氢氧化钾溶液，碱浸处理温度为80℃，碱浸处理时间为12h，碱浸处理过后将其进行超纯水清洗，过滤至过滤液呈中性，得到精制石英玻璃砂。
104.(5)将精制石英玻璃砂装入熔金杯中并放入高温炉中进行晶化处理，升温至1500℃，保温1h，待自然冷却后取出，得到粗制方石英砂。图5示出了本示例中经过1500℃晶相转化前后废弃石英玻璃的xrd图谱，图中横坐标表示2θ角度，以2θ的角度扫描整个衍射区域；纵坐标表示衍射峰强度；c01为石英玻璃转化前，c02为方石英，c03为石英玻璃转化后。
105.从图5中可以看出，转化前废弃石英玻璃主要为非晶相的熔融石英，在1500℃保温1h后，石英玻璃基本转变为方石英晶相，转化率达到98％。
106.通过分析可以得到，废弃石英玻璃的杂质含量会随反应时间的延长而减少，因此适当延长反应时间有利于去除废弃石英玻璃中的杂质含量。
107.(6))配置混酸，并对粗制方石英砂进行酸浸处理。取100g粉末装入置于带加热和搅拌功能的耐酸反应装置中，加入500ml混酸，在70℃的加热处理，酸浸处理时间600min，得到精制方石英砂。本示例中的混酸配方为1mol/l草酸和1mol/l乙酸各200ml去离子水100ml混合均匀。
108.(7)将酸浸处理后的样品进行过滤，利用超纯水进行清洗，直至过滤液呈中性，将样品放入干燥箱中进行烘干处理，获得sio2含量99.91％的高纯方石英，其杂质元素含量如表5所示，表中元素含量的单位为：
×
10-6
；sio2含量为质量百分含量(％)。
109.表5方石英杂质元素含量
110.成分alcacrcufekmgsio2(％)方石英35.232.30.450.137.125.778.1199.91
111.示例4
112.本示例中采用的废弃石英玻璃的主要杂质元素含量如表6所示，表中元素含量的单位为：
×
10-6
；sio2含量为质量百分含量(％)。
113.表6示例4废弃石英玻璃的杂质元素含量
114.成分alcacrcufekmgsio2(％)石英玻璃190.257.31.43188.59.994.73
115.具体包括以下步骤：
116.(1)将废弃石英玻璃置于氧化锆内衬的颚式破碎机中，将废弃石英玻璃块破碎至0.2～0.5cm的玻璃渣，用超纯水进行冲刷，并烘干。
117.(2)将废弃石英玻璃渣放入球磨机进行研磨，选择氧化锆球作为磨矿介质，球磨时间10min，利用尼龙筛网，选择粒径在80～200目中的废石英玻璃砂。
118.(3)将废石英玻璃砂置于装有柠檬酸溶液的烧杯中，其中草酸30g，水200g，放入超声清洗仪中，设置温度在90℃，超声频率为40khz，超声时间为20min，得到粗制石英玻璃砂。
119.(4)筛选100g粗制石英玻璃砂置于聚四氟乙烯的搅拌槽中，加入500ml3mol/l koh溶液，碱浸处理温度90℃，碱浸处理时间15h，碱浸处理过后将其进行超纯水清洗，过滤至过滤液呈中性，得到精制石英玻璃砂。
120.(5)将精制石英玻璃砂装入熔金杯中并放入高温炉中进行晶化处理，升温至1500℃，保温1h，待自然冷却后取出，得到粗制方石英砂。图6示出了本示例中经过1500℃晶相转化前后废弃石英玻璃的xrd图谱，图中横坐标表示2θ角度，以2θ的角度扫描整个衍射区域；纵坐标表示衍射峰强度；d01为石英玻璃转化前，d02为方石英，d03为石英玻璃转化后。
121.从图6中可以看出，转化前废弃石英玻璃主要为非晶相的熔融石英，在1500℃保温
1h后，废弃石英玻璃的熔融石英的晶相基本转化，但有部分非晶相背底。
122.(6)按配置混酸，并对粗制方石英砂进行酸浸处理。取100g粉末装入置于带加热和搅拌功能的耐酸反应装置中，加入500ml混酸，在70℃的加热处理，酸浸处理时间600min，得到精制方石英砂。本示例中的混酸配方为2mol/l草酸和2mol/l乙酸各200ml去离子水100ml混合均匀。
123.(7)将酸浸处理后的样品进行过滤，利用超纯水进行清洗，直至过滤液呈中性，将样品放入干燥箱中进行烘干处理，获得sio2含量99.97％的高纯方石英，其杂质元素含量如表7所示，表中元素含量的单位为：
×
10-6
；sio2含量为质量百分含量(％)。
124.表7示例4方石英的杂质元素含量
125.成分alcacrcufekmgsio2(％)方石英35.232.30.450.137.125.778.1199.97
126.本发明采用废弃石英玻璃通过晶相转化和深度提纯的方法制备高纯方石英，不但可以使废弃石英玻璃资源化利用，节约空间资源，保护环境，而且操作简便，晶相转化在90％以上，sio2的含量在99.9％以上。
127.与传统的方石英制造工艺相比，本发明的回收废石英玻璃制取高纯方石英材料的方法，能实现废弃石英玻璃的回收再利用，能够显著缓解对石英原矿的过度开采，实现石英砂的循环利用，有利于对国土资源的保护，大大降低高纯方石英材料的制造成本，同时也解决了石英玻璃的生产及使用企业的固体废弃物的污染与排放问题。
128.尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

技术特征：
1.一种方石英的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：对废弃石英玻璃进行预处理，得到80～200目的粗制石英玻璃砂；对粗制石英玻璃砂进行碱浸处理，得到表面被腐蚀的精制石英玻璃砂；对所述精制石英玻璃砂进行高温晶化处理，以使非晶相的熔融石英玻璃完全转化为晶相，得到粗制方石英砂；以及对粗制方石英砂进行酸浸处理，得到精制方石英。2.根据权利要求1所述的方石英的制备方法，其特征在于，所述对废弃石英玻璃进行预处理的步骤包括：将废弃石英玻璃进行破碎至0.2～0.5cm，得到废弃石英玻璃渣；和对废弃石英玻璃渣进行清洗并干燥；将干燥后的废弃石英玻璃渣研磨至80～200目，并擦洗得到粗制石英玻璃砂。3.根据权利要求2所述的方石英的制备方法，其特征在于，所述将干燥后的废弃石英玻璃渣进行研磨加工时所采用的磨矿机械内衬与磨矿介质为氧化锆、玛瑙的一种或多种。4.根据权利要求2所述的方石英的制备方法，其特征在于，所述擦洗步骤包括：将研磨后的废弃石英玻璃渣和擦洗液置于带氧化锆内衬的砂石擦洗机中进行擦洗加工，石英玻璃渣和擦洗液的固液质量比为(1～5):(5～25)；擦洗时间为10～20min；所述擦洗液包括草酸、抗坏血酸、柠檬酸的酸性溶液，擦洗液中酸与工业用水的质量比为(0～10):(10～100)。5.根据权利要求1所述的方石英的制备方法，其特征在于，所述碱浸处理所采用的碱液的浓度为0.1～3mol/l，碱浸处理温度为60～90℃，碱浸处理时间为8～15h，所述碱液包括氢氧化钾和/或氢氧化钠水溶液，所述碱液与所述粗制石英玻璃砂的固液比为(1～5):(5～25)。6.根据权利要求1所述的方石英的制备方法，其特征在于，所述碱浸处理还包括对碱浸处理后的石英玻璃砂进行过滤、清洗至ph值为7～7.5和烘干处理。7.根据权利要求1所述的方石英的制备方法，其特征在于，所述高温晶化是将所述精制石英玻璃砂置于石英坩埚中，在温度为1400℃～1600℃高温装置中保温1～10h。8.根据权利要求1所述的方石英的制备方法，其特征在于，所述酸浸处理是将所述煅烧后的粗制方石英砂置于带加热和搅拌功能的耐酸反应装置中，加入混酸，混酸与粗制方石英砂的固液比为(1～5):(5～25)，在60℃～90℃进行酸浸处理，搅拌速率为100～200r/min，酸浸处理时间为8～20h。9.根据权利要求1所述的方石英的制备方法，其特征在于，所述酸浸处理还包括对酸浸处理后的精制方石英砂进行过滤、清洗至ph为中性，以及对清洗后的方石英砂进行烘干。10.一种方石英，其特征在于，所述方石英通过如权利要求1～9中任意一项所述的制备方法得到，所述方石英的sio2含量大于99％；所述方石英的粒径为80～200目。

技术总结
本发明提供了一种方石英及其制备方法，所述制备方法包括步骤：对废弃石英玻璃进行预处理，得到80～200目的粗制石英玻璃砂；对粗制石英玻璃砂进行碱浸处理，得到精制石英玻璃砂；对所述精制石英玻璃砂进行高温晶化处理，以使得非晶相的熔融石英完全转化为晶相，得到粗制方石英砂；以及对粗制方石英砂进行酸浸处理，得到精制方石英。本发明的方法具有晶相转化高、环境污染小、成品质量高的优点，同时利用废弃石英玻璃做原料，缓解了废弃石英玻璃对环境污染和空间的压力，有利于节约资源。有利于节约资源。有利于节约资源。


技术研发人员：孙红娟 游敦翰 刘波 彭同江
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15