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。
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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
2.2 X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
4.1.2 Eh-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A HF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
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