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石英玻璃因具有优越的物理、化学性能,越来越多的被广泛作为光电源、光通讯、SiO2薄膜材料、航天、军工等领域的尖端材料。随着高科技的不断发展,对石英玻璃原料-石英砂的纯度要求越来越高。然而石英砂中通常含有大量结构组成性杂质,比如气液包裹体和杂质离子,这些结构组成性杂质是形成石英玻璃气泡、杂质缺陷的主要因素。但是,现有工艺技术难以根本消除此类缺陷。因此,气液包裹体和羟基水(OH)-的去除是实现提纯石英矿石代替水晶制备高端石英玻璃原料的关键与难点。本文首先提出了采用微波和酸蚀共同作用的方法来去除石英砂中的气液包裹体。根据微波选择性加热特点,首先选择适合采用微波和酸蚀工艺的优质石英矿,并在此基础上研究了单独微波辐射对石英砂中的气液包裹体的影响,单独酸蚀作用对石英砂中气液包裹体的影响以及微波和酸蚀共同作用对石英砂中的气液包裹体的影响。同时,进一步研究了微波和酸蚀作用去除石英砂中的气液包裹体机理。主要研究内容有:(1)采用ICPMS和气相色谱仪对天然一级和四级水晶中杂质元素和气液包裹体含量进行了分析,作为优选石英矿的标准。采用ICPMS和气相色谱仪对马达加斯加、河南登封、东海、湖南花垣、湖北麻城,五个不同的矿区中的石英矿中杂质元素和气液包裹体含量进行了分析,结果表明马达加斯加矿区的石英矿中杂质离子的含量较少,低于一级水晶,其次为湖北麻城矿区的石英矿;对于石英矿中的气液包裹体而言,马达加斯加矿区的石英矿中H2O的密度为0.657,仅次于江苏东海地区的石英矿,但由于江苏东海地区石英矿中杂质元素含量较高,不适合采用微波和酸蚀作用。采用偏光显微镜和红外光谱仪以及721分光光度计对石英砂中气液包裹体的形态、水分子的含量以及透光率进行了分析,结果表明马达加斯加矿区的石英矿液相填充度最高且透光率也最高,因此,选用马达加斯加地区的石英矿为本论文的实验原料。(2)采用1000W-30Min的微波辐射石英砂,通过红外光谱仪和偏光显微镜观测石英砂中气液包裹体水分子的含量和显微形态结构变化,结果表明在一定的微波作用下水分子的含量显著增加并且有微小液相包裹体群生成。采用微波和酸蚀共同作用去除石英砂中的气液包裹体,分析不同实验条件下石英砂失重情况和光透过率,确定最佳的工艺参数液固比为10:1、酸浸时间为5h、氢氟酸浓度为30%,微波辐射功率为1200W,微波辐射时间为30Min。研究结果还表明水浴加热能够增加酸蚀效果,随温度的升高酸蚀效果越明显。同时微波能够强化酸蚀效果,经微波-微波强化酸蚀处理后的石英砂,其H2O的含量大幅降低且远小于原料中H2O的含量,在融制成石英玻璃后,在Φ6mm视域内气泡个数为19,低于一级水晶(21)。