据国家知识产权信息显示，江苏德鑫新材料科技有限公司公开了一项名为“一种合成高纯石英砂的方法”的发明专利，公开号CN117945409A，申请日期为2023年12月， 公开日期为2024年4月30日。
摘要
本发明公开了一种合成高纯石英砂的方法，涉及石英砂生产制造技术领域，包括如下步骤：步骤S1、混合溶液的配制；步骤S2、硅凝胶的制备；步骤S3、酸洗、研磨成粉；步骤S4、二次酸洗；步骤S5、高温焙烧。该合成高纯石英砂的方法合成工艺简单，操作控制方便，合成效率和产品纯度高，适于连续规模化生产。
1.一种合成高纯石英砂的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、混合溶液的配制：将液体水溶性有机物与酸溶液混合均匀后，得到混合溶液；步骤S2、硅凝胶的制备：将水玻璃加入混合溶液中，搅拌均匀后，再加入硅酸乙酯，继续搅拌1-3小时后，将得到的分散液静置3-5小时，形成硅凝胶；步骤S3、酸洗、研磨成粉：将经过步骤S2制成的硅凝胶破碎后依次经过酸洗、超纯水冲洗，接着进行干燥，最后研磨成50-200目的细粉；步骤S4、二次酸洗：将经过步骤S3制得的细粉按照步骤S3中酸洗、超纯水冲洗和干燥的工艺再次依次进行酸洗、超纯水冲洗，接着进行干燥；步骤S5、高温焙烧：将经过步骤S4制成的石英粉装入高温马弗炉中，以3-6℃的升温速率升高至1200℃～1300℃，保温10h～30h，自然冷却即得高纯石英砂。
2.根据权利要求1所述合成高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S1中所述液体水溶性有机物为甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种。
3.根据权利要求1所述合成高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S1中所述酸溶液为硫酸水溶液、硝酸水溶液、柠檬酸水溶液、乙酸水溶液、草酸水溶液中的至少一种；所述酸溶液的质量百分浓度为30wt％-60wt％。
4.根据权利要求1所述合成高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S1中所述液体水溶性有机物、酸溶液的质量比为1:(4-8)。
5.根据权利要求1所述合成高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S2中所述水玻璃为工业水玻璃，其中二氧化硅的含量为25wt％-30wt％。
6.根据权利要求1所述合成高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S2中所述水玻璃、混合溶液、硅酸乙酯的质量比为(300-700):(300-500):(0-1500)。
7.根据权利要求1所述合成高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S3中所述酸洗用的酸液为质量百分浓度为10wt％-20wt％的硫酸或磷酸；步骤S3中所述酸洗的次数为5-10次，超纯水冲洗的次数为10-15次。
8.根据权利要求1所述合成高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S3中所述酸洗的温度为60-80℃。
9.根据权利要求1所述合成高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S3中所述干燥具体为：在-25℃～-45℃下冷冻干燥1-2h，化冻后，再在175-185℃下干燥8-12h。
10.根据权利要求1-9任一项所述合成高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S5中所述高温焙烧是在氮气或氩气氛围中进行的。
江苏德鑫科技是2018年成立的高纯硅材料生产企业，其前身为 1992年成立的金达石英。目前拥有年产硅微粉5000余吨，定制光伏坩埚用高纯砂1500多吨。经多年持续不断的研发，2019年投产半导体、光纤等行业使用的超高纯石英砂，年产能约300吨，并逐步稳定扩产。 同年投产硅片等抛光用超高纯硅溶胶，年产能10000吨，打破超高纯石英砂和硅溶胶严重依赖进口的局面。江苏德鑫科技的合成石英砂具有纯度高、包裹体少、低羟基、可进行均匀有效掺杂等特点，是高性能石英玻璃的原料，可将各种金属元素控制在极低水平，亦可对金属元素进行精准杂以满足产品特殊需求。
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