CN116969470A - 由废弃石英坩埚生产方石英砂和熔融石英砂的方法及产品 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂和/或高纯熔融石英玻璃砂的方法，包括1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分；2)第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；3)对混合物料进行自磨和第二筛分；4)对粗制第一方石英砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第三筛上物，取第三筛下物进行处理后获得高纯方石英砂，以及对第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第四筛下物，取第四筛上物进行处理后获得高纯熔融石英玻璃砂。本申请还涉及利用上述方法制备的高纯方石英砂和/或高纯熔融石英玻璃砂。
Description
技术领域
本申请涉及晶体生长技术领域，具体地，涉及利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂或高纯熔融石英玻璃砂的方法，还涉及利用废弃石英坩埚同时制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂，以及由此制备的高纯方石英砂或高纯熔融石英玻璃砂。
背景技术
石英坩埚是采用SiO2含量高于99.997％的高纯石英砂为原料生产的石英玻璃坩埚，被广泛用于制备晶体硅产品，作为新能源和半导体产业中的关键耗材，在晶体硅的制备过程中，高纯石英坩埚的内外壁都会产生析晶层，析晶层会导致石英坩埚破裂。现有技术中，破裂的石英坩埚一般被废弃，进行堆放处理或填埋，堆放处理或填埋的成本不仅高昂，且对于环境和空间带来了巨大的压力。
方石英具有高白度、较高的散射能力，良好的消光效果，抗腐蚀、耐刻划、耐擦洗，耐高温等良好的性质。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。当前方石英材料的制备，主要通过石英原矿高温煅烧制成，高品质的石英原矿在我国是很稀有的，同时进口价格非常高，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。
高纯熔融石英玻璃砂的纯度高，膨胀系数低是重要的工业矿物原料，用于玻璃、铸造、陶瓷及防火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂冶金建筑、化工、塑料、橡胶、磨料、滤料等工业。随着我国高新产业的发展，对于高纯石英玻璃砂也有着一定的需求。
发明内容
本申请意在提供如下方案：
1.一种利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分，除去第一筛下物，取第一筛上物；
2)对步骤1)获得的第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；
3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第二筛分，除去第二筛上物，取第二筛下物获得第一方石英砂；
4)对步骤3)第一方石英砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第三筛上物，取第三筛下物进行处理后获得高纯方石英砂。
2.一种利用废弃石英坩埚制备高纯熔融石英玻璃砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分，除去第一筛下物，取第一筛上物；
2)对步骤1)获得的第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；
3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第二筛分，除去第二筛下物，取第二筛上物获得第一熔融石英玻璃砂；
4)对步骤3)第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第四筛下物，取第四筛上物进行处理后获得高纯熔融石英玻璃砂。
3.一种利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分，除去第一筛下物，取第一筛上物；
2)对步骤1)获得的第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；
3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第二筛分，取第二筛下物获得第一方石英砂，以及取第二筛上物获得第一熔融石英玻璃砂；
4)对步骤3)粗制第一方石英砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第三筛上物，取第三筛下物进行处理后获得高纯方石英砂，以及对步骤3)第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第四筛下物，取第四筛上物进行处理后获得高纯熔融石英玻璃砂。
4.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，
所述废弃石英坩埚为在采用提拉法生产晶体硅产品中使用的石英坩埚。
5.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，通过步骤1)中的破碎将所述废弃石英坩埚破碎至粒度为小于10mm的颗粒料；
优选步骤1)中的破碎为采用锤式破碎机或对辊破碎机。
6.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，
所述第一筛分采用直径为0.7～0.9mm，优选0.80～0-85mm，进一步优选为0.83mm筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
7.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，
步骤2)所述的焙烧处理是在300～500℃温度下进行焙烧，优选焙烧时间为1分钟以上，优选焙烧1分钟至1小时，进一步优选焙烧1分钟至20分钟。
8.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，
所述方法的步骤2)还包括对进行了焙烧后的第一筛上物进行水冷，并在干燥后回收作为所述混合物料，优选对所述冷却用水进行沉淀除杂后用于所述自磨。
9.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，
步骤3)中的自磨选自干法自磨或湿法自磨，优选自磨为在不加磨球的条件下在转速为300～500r/min条件下进行研磨，进一步优选所述自磨时间为1分钟以上，进一步优选所述自磨为1分钟至30分钟，进一步优选所述自磨为1分钟至20分钟。
10.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，
所述第二筛分采用直径为0.1～0.2mm，优选为0.15～0.18mm的筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
11.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，
所述步骤4)中的擦洗是通过超声对步骤3)获得的第一方石英砂或第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，优选所述超声频率为10～40kHz，进一步优选所述超声温度在20～80℃，进一步优选所述超声时间为10～20min，
进一步优选用于进行擦洗的擦洗液的加入量为第一方石英砂或第一熔融石英玻璃砂质量的5～10倍，
进一步优选对所述第一方石英砂进行擦洗的所述擦洗液按质量份计包括：冰乙酸1～20份，水100～200份；或者对所述第一熔融石英玻璃砂进行擦洗的所述擦洗液按质量份计包括：草酸1～20份，水100～200份。
12.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，
所述步骤4)中的湿法筛分是将擦洗后的物料采用直径为0.1～0.2mm，优选为0.15～0.18mm的筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
13.根据项1～3中任一项所述的方法，其中，
对湿法筛分后的第三筛下物或第四筛上物进行处理是指利用超纯水洗涤至冲洗液pH呈为7；通过烘干，获得高纯方石英砂或高纯熔融石英玻璃砂。
14.一种高纯方石英砂，其中，所述高纯方石英砂的平均粒度小于0.18mm，SiO2含量为98％～99.9％，Ba的含量低于15mg/每kg方石英砂，优选是通过项1、3～13中任一项所述的方法制备的。
15.一种高纯方石英砂，其是通过项1、3～13中任一项所述的方法制备的。
16.一种高纯熔融石英玻璃砂，其中，所述高纯熔融石英玻璃砂的平均粒度为0.18mm～0.83mm，SiO2含量为98％～99.9％，Ba的含量低于15mg/每kg熔融石英玻璃砂，优选是通过项2、3～13中任一项所述的方法制备的。
17.一种高纯熔融石英玻璃砂，其是通过项2、3～13中任一项所述的方法制备的。
18.一种利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
1)对废弃石英坩埚进行破碎和第五筛分，除去第五筛下物，取第五筛上物；
2)对步骤1)获得的第五筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；
3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第六筛分，除去第六筛下物，取第六筛上物获得第一粗制熔融石英玻璃砂；
4)对步骤3)粗制第一粗制熔融石英玻璃砂进行擦洗、烘干，获得第二粗制熔融石英玻璃砂；
5)对步骤4)获得的第二粗制熔融石英玻璃砂进行高温晶相转化，获得所述第一粗制方石英砂；
6)对步骤5)获得的第一粗制方石英砂进行酸浸处理后获得高纯方石英砂。
19.根据项18所述的方法，其中，
所述废弃石英坩埚为在采用提拉法生产晶体硅产品中使用的石英坩埚。
20.根据项18或19所述的方法，其中，通过步骤1)中的破碎将所述废弃石英坩埚破碎至粒度为小于10mm的颗粒料优选步骤1)中的破碎为采用锤式破碎机或对辊破碎机。
21.根据项18～20中任一项所述的方法，其中，
所述第一筛分采用直径为0.1-0.3mm，优选为0.15-0.25mm，进一步优选为0.18mm筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
22.根据项18～21中任一项所述的方法，其中，
步骤2)所述的焙烧处理是在300～500℃温度下进行焙烧，优选焙烧时间为1分钟以上，优选焙烧1分钟至1小时，进一步优选焙烧1分钟至20分钟。
23.根据项18～22中任一项所述的方法，其中，
所述方法的步骤2)还包括对进行了焙烧后的第一筛上物进行水冷，并在干燥后回收作为所述混合物料，优选对所述冷却用水进行沉淀除杂后用于所述自磨。
24.根据项18～23中任一项所述的方法，其中，
步骤3)中的自磨选自干法自磨或湿法自磨，优选自磨为在不加磨球的条件下在转速为300～500r/min条件下进行研磨，进一步优选所述自磨时间为1分钟以上，进一步优选所述自磨为1分钟至30分钟，进一步优选所述自磨为1分钟至20分钟。
25.根据项18～24中任一项所述的方法，其中，
所述第二筛分采用直径为0.1-0.3mm，优选为0.15-0.25mm，进一步优选为0.15mm的筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
26.根据项18～25中任一项所述的方法，其中，
所述步骤4)中的擦洗是通过超声对步骤3)获得的第一粗制熔融石英玻璃砂进行擦洗，优选所述超声频率为10～40kHz，进一步优选所述超声温度在20～80℃，进一步优选所述超声时间为10～20min，
进一步优选用于进行擦洗的擦洗液的加入量为第一粗制高纯度方石英砂或第一粗制熔融石英玻璃砂质量的5～10倍，
进一步优选对所述第一粗制熔融石英玻璃砂进行擦洗的所述擦洗液按质量份计包括：草酸1～20份，水100～200份。
27.根据项18～26中任一项所述的方法，其中，
步骤5)所述的高温晶相转化是采用高温焙烧炉窑在温度1470℃～1700℃下进行焙烧，优选焙烧时间为1小时以上，进一步优选焙烧时间为1～20h。
28.根据项18～27中任一项所述的方法，其中，
步骤6)所述的酸浸处理是利用浓度为0.1～2mol/L的盐酸溶液对步骤5)所述的第一粗制方石英砂进行酸浸，优选在搅拌转速为200～500r/min，搅拌酸浸时间1小时以上；
进一步优选所述盐酸溶液的加入量与第一粗制方石英砂的体积质量比为3～6L/Kg。
29.根据项18～28中任一项所述的方法，其中，
对步骤5)获得的第一粗制高纯方石英砂进行酸浸处理后对酸浸反应的产物进行过滤，用超纯水冲洗至冲洗液的pH为7；通过烘干并获得精制高纯方石英。
30.一种高纯方石英砂，其中，所述高纯方石英砂的平均粒度大于0.15mm，SiO2含量为99％～99.9％，Ba的含量低于10mg/每kg方石英砂，优选是通过项18～29中任一项所述的方法制备的。
31.一种高纯方石英砂，其是通过项18～29中任一项所述的方法制备的。
发明效果
本申请的原料从废弃石英坩埚出发，采用高温处理剥离废弃石英坩埚的析晶层，减少了人工的成本，同时也去除表面附着的有机杂质。
本申请中通过高温处理，将废弃石英坩埚进行回收利用，制备出不同粒径的高纯熔融石英玻璃砂和高纯方石英砂，可以不需要使用石英矿制备，大大节省了资源的浪费实现了废弃材料的有效回收再利用。
本申请生产出的高纯熔融石英玻璃砂的SiO2纯度均可达到98％。本申请生产出的高纯方石英砂SiO2纯度均可达到98％及以上。
附图说明
图1示出废石英坩埚的图片；
图2A和B示出废石英坩埚在焙烧温度200℃时的图片；
图3A和B示出废石英坩埚在焙烧温度300℃时的图片；
图4A和B示出废石英坩埚在焙烧温度400℃时的图片；
图5A和B示出废石英坩埚在焙烧温度450℃时的图片；
图6示出实施例9的废石英坩埚晶化处理前后的XRD图谱；
图7示出实施例10的废石英坩埚晶化处理前后的XRD图谱；
图8示出实施例11的废石英坩埚晶化处理前后的XRD图谱；
图9示出实施例12的废石英坩埚晶化处理前后的XRD图谱；
图10示出对比例5的废石英坩埚晶化处理前后的XRD图谱；
图11示出对比例6的废石英坩埚晶化处理前后的XRD图谱。
具体实施方式
本申请的以下实施方式仅用来说明实现本申请的具体实施方式，这些实施方式不能理解为是对本申请的限制。其他的任何在未背离本申请的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均视为等效的置换方式，落在本申请的保护范围之内。
下面将参照附图更详细地描述本申请的具体实施例。虽然附图中显示了本申请的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
如本文所用，就特定组分而言“基本上不含”在本文中用于表示特定组分未被有目的地配制到组合物中和/或仅作为污染物或以痕量存在。因此，由组合物的任何意外污染导致的特定组分的总量低于0.05％，优选低于0.01％。最优选的是其中特定组分的量用标准分析方法检测不到的组合物。
如在本说明书中所使用的，“一”或“一个”可以表示一个或多个。如权利要求中所使用的，当与单词“包含”一起使用时，单词“一”或“一个”可以表示一个或多于一个。
在权利要求中使用术语“或”用于表示“和/或”，除非明确指出仅指代替代方案或者替代方案是相互排斥的，尽管本公开内容支持仅指代替代方案和“和/或”的定义。如本文所用，“另一个”可以表示至少第二个或更多个。
本申请提供了一种利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分，除去第一筛下物，取第一筛上物；2)对步骤1)获得的第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第二筛分，除去第二筛上物，取第二筛下物获得第一方石英砂；4)对步骤3)第一方石英砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第三筛上物，取第三筛下物进行处理后获得高纯方石英砂。利用本申请的方法能够对废弃石英坩埚进行有效利用，利用废弃石英坩埚制备出高纯方石英砂。
本申请提供了一种利用废弃石英坩埚制备高纯熔融石英玻璃砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分，除去第一筛下物，取第一筛上物；2)对步骤1)获得的第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第二筛分，除去第二筛下物，取第二筛上物获得第一熔融石英玻璃砂；4)对步骤3)第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第四筛下物，取第四筛上物进行处理后获得高纯熔融石英玻璃砂。利用本申请的方法能够对废弃石英坩埚进行有效利用，利用废弃石英坩埚制备出高纯熔融石英玻璃砂满足不同行业的需求，同时对于析晶层进行循环再利用。
本申请提供了一种利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分，除去第一筛下物，取第一筛上物；2)对步骤1)获得的第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第二筛分，取第二筛下物获得第一方石英砂，以及取第二筛上物获得第一熔融石英玻璃砂；4)对步骤3)粗制第一方石英砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第三筛上物，取第三筛下物进行处理后获得高纯方石英砂，以及对步骤3)第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第四筛下物，取第四筛上物进行处理后获得高纯熔融石英玻璃砂。利用本申请的方法能够对废弃石英坩埚进行综合利用，利用本申请生产出的高纯熔融石英玻璃砂和含有方石英的高纯熔融石英玻璃砂SiO2纯度均可达到98％，废弃坩埚的利用率达到95％以上。
在本申请中，高纯方石英砂是指具有方石英晶相的某种粒度规格的高纯非金属原料，具体可指二氧化硅含量在95.0％或者优选在96.0％或者优选在97.0％以上或者优选在98.0％以上的优质石英原料。
在本申请中，高纯熔融石英玻璃砂是指氧化硅(例如石英、硅石)含量在95.0％或者优选在96.0％或者优选在97.0％以上或者优选在98.0％以上的优质非晶态的玻璃，其原子结构长程无序，通过三维结构交叉链接提供其高使用温度和低热膨胀系数。
在本申请中，粒度是指在其在筛分过程中能够通过的筛网的孔径。例如，某一颗粒的粒度为大于0.83mm，即其在采用直径为0.83mm的筛网进行筛分时无法通过该筛网而作为筛上物留下，粒度小于0.83mm的颗粒则可以通过该筛网。在本申请中，平均粒度则是用来表征整个粉末体的一种粒度参数。通常认为采用直径为0.83mm的筛网进行筛分时得到的筛下物的平均粒度小于0.83mm，筛上物的平均粒度大于0.83mm。
在本申请中，废弃石英坩埚可以来源于任何工艺产生的废弃石英坩埚，例如可以为在采用提拉法生产晶体硅产品过程中由于析晶、破裂和其他应力导致破损的废弃的石英坩埚。
在本申请中，破碎可以为本领域技术人员可以想到的任何的破碎方式，不限于机器破碎或人工破碎，机器破碎可在任何市购或自己加工的机械破碎机中完成，例如，锤式破碎机、颚式破碎机、对辊破碎机或圆锥破碎机，例如，可以采用锤式破碎机、对辊破碎机将废弃石英坩埚破碎至粒度为小于10mm的颗粒料。在破碎过程中，通过破碎能够将颗粒料破碎至粒径0.83mm左右的石英砂，将低于该粒径的颗粒收集起来，这是因为破碎过程的主要作用力为挤压剪切，且破碎机有其固定排矿口尺寸，熔融石英层会满足正态分布。从而使得目的物料的粒径分布范围主要集中在0.83mm之间。
在本申请中，筛分是采用一定直径的孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉收集起来。孔的形状不限，只要满足其功能即可，例如可以为方形、圆形、三角形及多边形，也可以为圆柱孔、圆锥孔、形孔、花键孔及其他特形孔。本申请的一些优选实施方式中，采用0.83mm的方孔或圆孔筛或0.15～0.18mm的方孔或圆孔筛。
在一些具体的方式中，所述第一筛分采用直径为0.7～0.9mm，优选0.80～0-85mm，进一步优选为0.83mm筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。例如，第一筛分直径可以为0.7mm、0.71mm、0.72mm、0.73mm、0.74mm、0.75mm、0.76mm、0.76mm、0.78mm、0.79mm、0.80mm、0.81mm、0.82mm、0.83mm、0.84mm、0.85mm、0.86mm、0.86mm、0.88mm、0.89mm、0.90mm或其之间的任意范围。
在一些具体的方式中，所述的焙烧处理是将获得的废弃石英坩埚颗粒料置于高温焙烧炉窑中进行焙烧，步骤2)所述的焙烧处理是在300～500℃温度下进行焙烧，优选焙烧时间为1分钟以上，优选焙烧1分钟至1小时，进一步优选焙烧1分钟至20分钟。例如，焙烧处理温度可以为300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃或其之间的任意范围；焙烧时间可以为1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟、60分钟或其之间的任意范围。
在本申请中，高温焙烧的温度范围是因为该温度可以满足方石英层脱落的最低温度条件，由于两类物相不同，硬度不同，体膨胀不同，因此可以采用高温焙烧分离两种物质，然后再通过筛分区分开，且过高的脱离温度会增加不必要的能耗。
在一些具体的方式中，所述方法的步骤2)还包括对进行了焙烧后的第一筛上物进行水冷，并在干燥后回收作为所述混合物料，优选对所述冷却用水进行沉淀除杂后用于所述自磨。取出后迅速放入水中进行冷却，热风回收作为颗粒料预热使用/热水经沉淀除杂后作为湿法自磨用水使用。
在一些具体的方式中，步骤3)中的自磨选自干法自磨或湿法自磨，优选自磨为在不加磨球的条件下在转速为300～500r/min条件下进行研磨，进一步优选自磨时间为1分钟以上，进一步优选自磨为1分钟至30分钟，进一步优选所述自磨为1分钟至20分钟。例如，自磨的转速可以为300r/min、310r/min、320r/min、330r/min、340r/min、350r/min、360r/min、370r/min、380r/min、390r/min、400r/min、410r/min、420r/min、430r/min、440r/min、450r/min、460r/min、470r/min、480r/min、490r/min、500r/min或其之间的任意范围；自磨时间可以为1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、16分钟、17分钟、18分钟、19分钟、20分钟、21分钟、22分钟、23分钟、24分钟、25分钟、26分钟、27分钟、28分钟、29分钟、30分钟或其之间的任意范围。
在本申请中，自磨可分为干法或湿法自磨。选择不加磨球的自磨一方面减少磨球由于磨损而引入杂质，另一方面是磨球为球形，其在高速旋转下，主要生成的磨剥作用力，不利于高硬度物料的解离，而样品本身形状各异，在高速运动下异形结构相互碰撞，就使得物料优先从应力集中区破裂，而该物料的应力点集中在气泡，就会沿气泡边缘破裂，能起到更好的研磨效果。同时，由于本申请中的目标物料为方石英析晶层和熔融石英，其硬度和脆性有较大的差异，选择自磨工艺可以使得硬度高的熔融石英对硬度低的方石英析晶层形成选择性磨矿作用，优先将方石英析晶层样磨至较细的粒度，便于后续处理。
在本申请中，干法自磨采用搅拌罐，转速为300～500r/min，自磨时间为1～15min。选择该干法自磨的范围的目的是为了既满足选择性磨矿的作用，又避免磨矿时间过长而降低筛上熔融石英的产率。
在本申请中，湿法自磨采用搅拌罐，转速为300～500r/min，自磨时间为10～30min，采用自磨用水为自来水。采用自磨用水为自来水，选择该范围的目的是为了既满足选择性磨矿的作用，又避免磨矿时间过长而降低筛上熔融石英的产率。
在一些具体的方式中，所述第二筛分采用直径为0.1～0.2mm，优选为0.15～0.18mm的筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛；例如，直径可以为0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm、0.2mm或其之间的任意范围。
在本申请中，所述擦洗为本领域技术人员熟知的任一擦洗方式，只要达到目的即可。擦洗方式可以为超声擦洗，也可以为机械擦洗，或其它擦洗方式。在擦洗的参数选择上，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，只要达到其目的即可。
在一些具体的方式中，所述步骤4)中的擦洗是通过超声对步骤3)获得的第一方石英砂或第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，优选所述超声频率为10～40kHz，进一步优选所述超声温度在20～80℃，进一步优选所述超声时间为10～20min；例如，超声频率可以为10kHz、11kHz、12kHz、13kHz、14kHz、15kHz、16kHz、17kHz、18kHz、19kHz、20kHz、21kHz、22kHz、23kHz、24kHz、25kHz、26kHz、27kHz、28kHz、29kHz、30kHz、31kHz、32kHz、33kHz、34kHz、35kHz、36kHz、37kHz、38kHz、39kHz、40kHz或其之间的任意范围；超声温度可以20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或其之间的任意范围；超声时间可以为10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min、20min或其之间的任意范围。
在本申请中，步骤4)中的超声的频率和温度选择的依据是结合相关实验和考虑到工业上较好实现。擦洗具有初步提纯的效果，可去除去自磨过程中引入的杂质或物料本身携带的杂质。超声可以起到去除悬浮性杂质与其中的粉尘。擦洗和超声清洗同步进行可以起到更好的去除效果。考虑冰乙酸的目的一方面是为了减少对环境的污染而采用有机弱酸，另一方面是冰乙酸同样对铁、钙、钡等有溶解效果，可以起到一定的除杂效果。
在一些具体的方式中，用于进行擦洗的擦洗液的加入量为第一方石英砂或第一熔融石英玻璃砂质量的5～10倍，例如，可以为5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍或其之间的任意范围。
在本申请中，所述擦洗液中使用的酸介质不做任何限制，可以为弱酸，例如可以为冰乙酸、草酸、抗坏血酸、柠檬酸、氢硫酸、氰化氢、氢氟酸、磷酸、硼酸、甲酸或其他弱酸。
在一些具体的方式中，对所述第一方石英砂进行擦洗的所述擦洗液按质量份计包括：冰乙酸1～20份，水100～200份；例如，冰乙酸可以为1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份或其之间的任意范围；水可以为100份、110份、120份、130份、140份、150份、160份、170份、180份、190份、200份或其之间的任意范围；或者对所述第一熔融石英玻璃砂进行擦洗的所述擦洗液按质量份计包括：草酸1～20份，水100～200份；例如，草酸可以为1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份或其之间的任意范围；水可以为100份、110份、120份、130份、140份、150份、160份、170份、180份、190份、200份或其之间的任意范围。
擦洗液的选择，满足擦洗条件的同时，使其成本更加经济且避免过量冰乙酸难以溶解而导致的药剂浪费，冰乙酸用量可根据物料量和杂质含量而变化。
在一些具体的方式中，所述步骤4)中的湿法筛分是将擦洗后的物料采用直径为0.1～0.2mm，优选为0.15～0.18mm的筛网进行筛分，例如，可以为0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm、0.2mm或其之间的任意范围；优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
在一些具体的方式中，对湿法筛分后的第三筛下物或第四筛上物进行处理是指利用超纯水洗涤至冲洗液pH呈为7；通过烘干，获得高纯方石英砂或高纯熔融石英玻璃砂。
本申请提供了一种高纯方石英砂，其中，所述高纯方石英砂的平均粒度小于0.18mm，SiO2含量为98％～99.9％，Ba的含量低于15mg/每kg方石英砂，优选是通过本申请提及的利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法制备的。
本申请提供了一种高纯方石英砂，其是通过本申请提及的利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法制备的。
本申请提供了一种高纯熔融石英玻璃砂，其中，所述高纯熔融石英玻璃砂的粒度为0.18mm～0.83mm，SiO2含量为98％～99.9％，Ba的含量低于15mg/每kg熔融石英玻璃砂，优选是通过本申请提及的利用废弃石英坩埚制备高纯熔融石英玻璃砂的方法制备的。
本申请提供了一种高纯熔融石英玻璃砂，其是通过本申请提及的利用废弃石英坩埚制备高纯熔融石英玻璃砂的方法制备的。
本申请提供了一种利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：1)对废弃石英坩埚进行破碎和第五筛分，除去第五筛下物，取第五筛上物；2)对步骤1)获得的第五筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第六筛分，除去第六筛下物，取第六筛上物获得第一粗制熔融石英玻璃砂；4)对步骤3)粗制第一粗制熔融石英玻璃砂进行擦洗、烘干，获得第二粗制熔融石英玻璃砂；5)对步骤4)获得的第二粗制熔融石英玻璃砂进行高温晶相转化，获得所述第一粗制方石英砂；6)对步骤5)获得的第一粗制方石英砂进行酸浸处理后获得高纯方石英砂。
步骤1)-步骤4)可参照前面的描述，其中不同的是：所述第一筛分采用直径为0.1-0.3mm，优选为0.15-0.25mm，进一步优选为筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛；所述第二筛分采用直径为0.1-0.3mm，优选为0.15-0.25mm，进一步优选为0.18mm的筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛；第一粗制熔融石英玻璃砂进行擦洗的所述擦洗液按质量份计包括：草酸1～20份，水100～200份。
第一筛分采用直径为0.18mm筛网进行筛分，破碎出粒径在0.18mm～10mm的石英砂，将低于该粒径范围的颗粒直接筛分抛尾，这是因为破碎过程的主要作用力为挤压剪切，且破碎机有其固定排矿口尺寸，熔融石英层会满足正态分布。从而使得目的物料的粒径分布范围主要集中在0.25mm～10mm之间。在这一流程中，该粒径范围以下的破碎产物，主要为方石英析晶层，与在本实施方式中的目的物料不同，故对筛下产物进行抛尾，并且通过光学显微镜观察破碎至该粒径范围，可有效去除熔融石英层大部分的大尺寸气泡。
擦洗液考虑草酸的目的一方面是为了减少对环境的污染而采用有机弱酸，另一方面是草酸同样对废石英坩埚中的主要碱金属杂质：铝、铁、钙等有溶解效果，可以起到一定的除杂效果。
在一些具体的方式中，步骤5)所述的高温晶相转化是采用高温焙烧炉窑在温度1470℃～1700℃下进行焙烧，优选焙烧时间为1小时以上，进一步优选焙烧时间为1～20h。例如，高温焙烧温度可以为1470℃、1480℃、1490℃、1500℃、1510℃、1520℃、1530℃、1540℃、1550℃、1560℃、1570℃、1580℃、1590℃、1600℃、1610℃、1620℃、1630℃、1640℃、1650℃、1660℃、1670℃、1680℃、1690℃、1700℃或其之间的任意范围；焙烧时间可以为1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h或其之间的任意范围。
采用高温转化处理，一方面可以起到使气泡破裂，使气泡中的杂质暴露出来，与其他金属杂质由内向外的迁移，使其富集在表面或排出，有利于后续的除去，另一面方面高温下，可以促进石英坩埚的析晶，包括成核与晶体生长两个阶段，引起成核的原因是碱金属或其他杂质促进析晶，同时，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一定的相似性，在高温状态下使这种相似性表现更为显著，从而促进SiO2的相变行为，由无定形转变为方石英晶型。选择该温度范围，是因为1470℃石英矿向方石英转化的转化点，低于这个范围，达不到晶相转化的效果，高于这个范围，使其熔融，不利于结晶，同时会消耗太多不必要的能量，在这个范围内，保温不同时间可以将废弃石英坩埚的晶相转化率达到95％以上。
在一些具体的方式中，步骤6)所述的酸浸处理是利用浓度为0.1～2mol/L的盐酸溶液对步骤5)所述的第一粗制方石英砂进行酸浸，优选在搅拌转速为200～500r/min，搅拌酸浸时间1小时以上；例如，盐酸溶液的浓度可以为0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1.7mol/L、1.8mol/L、1.9mol/L、2mol/L或其之间的任意范围；进一步优选所述盐酸溶液的加入量与第一粗制方石英砂的体积质量比为3～6L/Kg，例如，可以为3L/Kg、4L/Kg、5L/Kg、6L/Kg或其之间的任意范围。其中，酸浸处理，采用耐酸反应釜为反应容器。
在一些具体的方式中，对步骤5)获得的第一粗制高纯方石英砂进行酸浸处理后对酸浸反应的产物进行过滤，用超纯水冲洗至冲洗液的pH为7；通过烘干并获得精制高纯方石英。
本申请提供了一种高纯方石英砂，其中，所述高纯方石英砂的平均粒度大于0.15mm，SiO2含量为99％～99.9％，Ba的含量低于10mg/每kg方石英砂，优选是通过上述利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法制备的。
本申请提供了一种高纯方石英砂，其是通过上述利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法制备的。
在本申请中，每一步骤中得到的物料或产品都可以通过X-射线粉末衍射(XRD)来检测对应物料或产品的类别及晶型；在本申请中获得产品可以通过ICP-OES方法来测定其纯度。
在本申请的一个具体实施方式中，一种废弃石英坩埚分离析晶层制备高纯方石英砂的方法，所述方法包括以下步骤：废弃石英坩埚是由于析晶，破裂和应力破坏而被废弃的石英坩埚，其SiO2的纯度在97％以上，析晶层主要为方石英相，其他为非晶相的熔融石英。
S1：将废弃石英坩埚置于机械破碎机中，将废弃石英坩埚破碎至小于0.83mm。
可选地，机械破碎机可选锤式破碎机、颚式破碎机、圆锥破碎机等。
S2：将废弃石英坩埚置于高温焙烧炉窑中焙烧，使析晶层与熔融石英完全分离，温度设置为300～500℃，保温时间在1～20min。
可选地，高温焙烧炉窑可用其他高温炉，高温窑等高温设备进行替代，温度设置为300～500℃，例如300、350、400、450℃，保温时间在1～20min，例如1、5、10、15、20min。
S3：将废弃石英坩埚进行自磨，可选择干法自磨或者湿法自磨，干法自磨是将废弃石英坩埚砂置于搅拌罐中，利用离心力，带动硬度低的析晶层方石英与硬度高的熔融石英相互摩擦，从而通过筛分得到粒径在0.18mm粗制高纯方石英砂，搅拌罐的转速设置为300～500r/min，自磨时间为1～20min。
可选地，搅拌罐可用其他具有搅拌、自转功能的设备进行替代，自磨时间在1～20min，例如1、5、10、15、20min。
湿法自磨是将废弃石英坩埚置于搅拌罐中，加入利用离心力，进一步使硬度低的析晶层方石英与硬度高的熔融石英相互摩擦，进而得到粒径0.18mm的精制高纯方石英砂，转速设置为600r/min，自磨时间为10～30min。
可选地，搅拌罐可用其他具有搅拌，自转功能的设备进行替代，自磨时间在10～30min，例如10、15、20、30min。
S4：将废弃石英坩埚进行超声擦洗，采用的擦洗液取冰乙酸5～10份，水100～200份。将废弃石英坩埚浸泡在擦洗液中，将其置于超声波清洗器中，可使析晶层与熔融石英界面松散，超声频率在10～40KHZ，超声温度在20～80℃，超声时间为10～20min，擦洗结束后通过0.18mm的方孔或圆孔筛，将擦洗和清洗过程中磨削和清洗下来的析晶层细粉收集的。
可选地，擦洗液中的冰乙酸可选用草酸、抗坏血酸等一类弱有机酸代替。超声波擦洗也可选择机械擦洗。擦洗时间可为10～20min，例如10、15、20min；超声频率在10～40kHz，温度为20～80℃，例如20、40、80℃。
S5：将通过擦洗的精制高纯方石英砂，进行冲洗，直至冲洗液的pH为中性后，通过热风烘干后得到成品高纯方石英砂，成品高纯方石英砂平均粒度为0.1～0.15mm，SiO2含量为99％～99.9％，Ba的含量低于15mg/kg。
在本申请中，针对得到方石英砂和熔融石英玻璃砂中的晶相占比的检测采用X射线衍射仪来进行检测，本领域技术人员可以基于仪器的说明书来进行。
在本申请中，针对得到方石英砂和熔融石英玻璃砂中的非晶相占比的检测采用X射线衍射仪来进行检测，本领域技术人员可以基于仪器的说明书来进行。
在本申请中，针对方石英砂和熔融石英玻璃砂中的各元素的含量利用ICP-OES方法检测，当然也可以采用本领域技术人员已知的其他的方法进行。
利用本申请的方法可以以非常低廉的成本回收利用废弃石英坩埚，经初步计算每日运行能耗费用能够控制在150元也以内，并且可以有效地实现变废为宝，生产出SiO2纯度均可达到98％以上的高纯熔融石英玻璃砂和高纯方石英砂。解决了需要利用石英矿来制备的高纯熔融石英玻璃砂和高纯方石英砂的问题。此外，本申请中还意外地发现控制焙烧温度在合理的范围内能够使废石英坩埚的析晶层与熔融石英分离，从而为本申请方法的快速、充分回收提供了可能。
实施例
本申请对试验中所用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述，在下面的实施例中，如果无其他特别的说明，％表示wt％，即重量百分数。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
高温焙烧实验
在高温焙烧实验中，针对废弃石英坩埚，如图1所示，在设计高温焙烧的温度时，尝试了很多次试验。具体如下：选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要成分为方石英相。首先将废弃石英坩埚置于颚式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm以内，然后经过对辊破碎机，进一步将其破碎，并且收集未通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛的破碎过程中剥离破碎的筛上物，得到粒度大于0.83mm的废弃石英坩埚析晶层细粉，将废弃石英坩埚析晶层细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为200℃，焙烧时间为20min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。申请人发现当高温焙烧为200℃时，最终未分离析晶层与熔融石英，如图2所示；图2A表示在高温炉工作到200℃，保温20min，图2B表示200℃状态下保温20min，废石英坩埚的析晶层与熔融石英并未分离。
同样的，申请人发现当高温焙烧为300℃时，最终未分离析晶层与熔融石英，如图3所示；图3A表示在高温炉工作到300℃，保温20min，图3B表示300℃状态下保温20min，废石英坩埚的析晶层与熔融石英并未分离。
同样的，申请人发现当高温焙烧为400℃时，最终可以分离析晶层与熔融石英，如图4所示；图4A表示在高温炉工作到400℃，保温10min，图4B表示400℃状态下保温10min，废石英坩埚的析晶层与熔融石英分离。
同样的，申请人发现当高温焙烧为450℃时，最终可以分离析晶层与熔融石英，如图5所示；图5A表示在高温炉工作到450℃，保温5min，图5B表示450℃状态下保温5min，废石英坩埚的析晶层与熔融石英分离。
实施例1一种废弃石英坩埚分离析晶层制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法，其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，利用ICP-OES方法检测的主要杂质元素含量如表1所示。
表1废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 58.97 | 48.3 | 3.13 | 27.71 | 9.5 | 0.34 | 12.54 | 20.1 | 98.13 |
| 熔融石英 | 47.46 | 41.1 | 2.14 | 25.79 | 8.54 | 0.5 | 17.49 | 13.04 | 98.81 |
其中，在表1以及下表2-42中除SiO2之外的元素的单位为ppm。
首先将废弃石英坩埚置于颚式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且收集未通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的筛上物，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚析晶层细粉。
将废弃石英坩埚析晶层细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为300℃，焙烧时间为20min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将上述经过高温焙烧的废弃石英坩埚析晶层细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚方石英砂放入搅拌罐中，设置转速为300r/min，自磨时间为5min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集；
第一部分：
取经自磨后的直径小于0.18mm的筛下物，即为粗制高纯方石英砂(即第一方石英砂)550g。
将粗制高纯方石英砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的草酸，2000ml的水，擦洗液的加入量为粗制高石英砂质量的5倍，设置温度为60℃，擦洗时间为10min，超声功率为10Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集，取筛下物，即为精制高纯方石英砂500g。
将精制高纯方石英砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯方石英砂498g，成品高纯方石英砂的SiO2含量为98.71％，Ba含量为9.51mg/kg；
第二部分：取经自磨后的直径大于0.18mm的筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一熔融石英玻璃砂)450g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的草酸，2000ml的水，擦洗液的加入量为粗制熔融石英玻璃砂质量的5倍，设置温度为60℃，擦洗时间为10min，超声功率为10Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集，取筛上物，即为精制熔融石英玻璃砂447g。
将精制熔融石英玻璃砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯熔融石英玻璃砂445g，成品高纯熔融石英玻璃砂的SiO2含量为98.91％，Ba含量为11.11mg/kg；
利用ICP-OES方法检测的杂质含量可见表2。
表2高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
实施例2一种废弃石英坩埚分离析晶层制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法
其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，利用ICP-OES方法检测的主要杂质元素含量如表3所示。
表3废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 43.2 | 38.13 | 4.23 | 30.01 | 6.37 | 1.91 | 13.94 | 19.71 | 98.43 |
| 熔融石英 | 36.7 | 30.11 | 2.13 | 27.71 | 5.01 | 1 | 9.95 | 10.2 | 98.87 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉富集，取筛上物，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂。
将废弃石英坩埚析晶层细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为320℃，焙烧时间为15min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将上述经过高温焙烧的废弃石英坩埚析晶层细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚方石英砂放入搅拌罐中，设置转速为300r/min，自磨时间为10min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集；
第一部分：
取经自磨后的直径小于0.18mm的筛下物，即为粗制高纯方石英砂(即第一方石英砂)545g。
将粗制高纯方石英砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的柠檬酸，2000ml的水，擦洗液的加入量为粗制高纯方石英砂质量的5倍，设置温度为65℃，擦洗时间为12min，超声功率为10Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集，取筛下物，即为精制高纯方石英砂543g。
将精制高纯方石英砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯方石英砂540g，成品高纯方石英砂的SiO2含量为98.78％，Ba含量为9.13mg/kg。
第二部分：
取经自磨后的直径大于0.18mm的筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一熔融石英玻璃砂)455g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的柠檬酸，2000ml的水，擦洗液的加入量为粗制熔融石英玻璃砂质量的5倍，设置温度为65℃，擦洗时间为12min，超声功率为10Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集，取筛上物，即为精制熔融石英玻璃砂452g。
将精制熔融石英玻璃砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯熔融石英玻璃砂450g，成品高纯熔融石英玻璃砂的SiO2含量为99.15％，Ba含量为12.52mg/kg。
利用ICP-OES方法检测的杂质含量可见表4。
表4高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
实施例3一种废弃石英坩埚分离析晶层制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法
其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，利用ICP-OES方法检测的主要杂质元素含量如表5所示。
表5废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 47.3 | 37.13 | 2.2 | 23.91 | 6 | 0.99 | 14.88 | 17.98 | 98.37 |
| 熔融石英 | 36.7 | 32.32 | 2.4 | 19.41 | 4.99 | 0.99 | 11.01 | 11.41 | 98.79 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉富集，取筛上物，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂细粉，
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为10min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行湿法自磨，加入5000ml的水在搅拌罐中，设置转速为600r/min，自磨时间为18min，自磨时间结束后，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集；
第一部分：
取经自磨后的直径小于0.18mm的筛下物，即为粗制高纯方石英砂(即第一方石英砂)570g。将方石英砂转移到超声清洗仪中。
将粗制高纯方石英砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的冰乙酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为15min，超声功率为20Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集，取筛下物，即为精制高纯方石英砂567g。
将精制高纯方石英砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯方石英砂565g，成品高纯方石英砂的SiO2含量为99.61％，Ba含量为8.71mg/kg。
第二部分：
取经自磨后的直径大于0.18mm的筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一熔融石英玻璃砂)430g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的冰乙酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为15min，超声功率为20Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集，取筛上物，即为精制熔融石英玻璃砂425g。
将精制熔融石英玻璃砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯熔融石英玻璃砂418g，成品高纯熔融石英玻璃砂的SiO2含量为99.81％，Ba含量为11.71mg/kg。
利用ICP-OES方法检测的杂质含量可见表6。
表6高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
实施例4一种废弃石英坩埚分离析晶层制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法
其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，利用ICP-OES方法检测的主要杂质元素含量如表7所示。
表7废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 47 | 32.1 | 2.12 | 20.92 | 5.1 | 1.02 | 14.1 | 16.99 | 98.66 |
| 熔融石英 | 35.41 | 29.74 | 2 | 17.41 | 4.78 | 0.87 | 9.01 | 10 | 98.81 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉富集，取筛上物，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂细粉，
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为500℃，焙烧时间为3min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚方石英砂放入搅拌罐中，设置转速为300r/min，自磨时间为20min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉富集；
第一部分：
取经自磨后的直径小于0.18mm的筛下物，即为粗制高纯方石英砂(即第一方石英砂)570g。
将粗制高纯方石英砂进行湿法自磨，加入5000ml的水在搅拌罐中，设置转速为500r/min，自磨时间为20min，自磨时间结束后，将方石英砂转移到超声清洗仪中。
将废弃石英坩埚置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的冰乙酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为20min，超声功率为30Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛下物，即为精制高纯方石英砂574g。
将精制高纯方石英砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯方石英砂570g，成品高纯方石英砂的SiO2含量为99.96％，Ba含量为8.13mg/kg。
第二部分：
取经自磨后的直径大于0.18mm的筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一熔融石英玻璃砂)420g。
将粗制熔融石英玻璃砂进行湿法自磨，加入5000ml的水在搅拌罐中，设置转速为500r/min，自磨时间为20min，自磨时间结束后，将粗制熔融石英玻璃砂转移到超声清洗仪中。
配置擦洗液，添加200g的冰乙酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为20min，超声功率为30Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为精制熔融石英玻璃砂415g。
将精制精制熔融石英玻璃砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯熔融石英玻璃砂413g，成品高纯熔融石英玻璃砂的SiO2含量为99.98％，Ba含量为8mg/kg。
利用ICP-OES方法检测的其杂质含量可见表8。
表8高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
实施例5一种废弃石英坩埚分离析晶层制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法，
其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，利用ICP-OES方法检测的主要杂质元素含量如表9所示。
表9废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 58.2 | 47.3 | 3 | 28 | 8.95 | 0.3 | 9.9 | 18.1 | 99.39 |
| 熔融石英 | 44.7 | 42.4 | 1 | 25.8 | 8.65 | 0.5 | 17.69 | 11.1 | 99.85 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，取筛上物，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂细粉。
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧炉窑中进行焙烧，焙烧温度为300℃，焙烧时间为20min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英玻璃砂放入搅拌罐中，设置转速为200r/min，自磨时间为5min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去；
第一部分：
取经自磨后的直径大于0.18mm的筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一熔融石英玻璃砂)950g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的柠檬酸，2000ml的水，加入擦洗液的加入量为粗制熔融石英玻璃砂质量的5倍，设置温度为60℃，擦洗时间为15min，超声功率为10Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为精制熔融石英玻璃砂930g，
将精制熔融石英玻璃砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯熔融石英玻璃砂925g，成品高纯熔融石英玻璃砂的SiO2含量为99.91％，Ba含量为9.5mg/kg。
第二部分：
取经自磨后的直径小于0.18mm的筛下物，即为粗制高纯方石英砂(即第一方石英砂)50g。
将粗制高纯方石英砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的柠檬酸，2000ml的水，加入擦洗液的加入量为粗制高纯方石英砂质量的5倍，设置温度为60℃，擦洗时间为15min，超声功率为10Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛下物，即为精制高纯方石英砂48g，
将精制高纯方石英砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯方石英砂46g，成品高纯方石英砂的SiO2含量为99.83％，Ba含量为14.78mg/kg。
利用ICP-OES方法检测的杂质含量可见表10。
表10高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 高纯熔融石英玻璃砂 | 35.10 | 27.5 | 0.53 | 20.30 | 6.45 | 0.49 | 13.33 | 9.50 | 99.91 |
| 高纯方石英砂 | 36.98 | 30.56 | 1.19 | 24.61 | 7.98 | 0.77 | 14.92 | 12.10 | 99.83 |
实施例6一种废弃石英坩埚分离析晶层制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法，其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，利用ICP-OES方法检测的主要杂质元素含量如表11所示。
表11废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 52.20 | 46.13 | 2.71 | 28.13 | 8.55 | 0.60 | 10.97 | 17.45 | 99.16 |
| 熔融石英 | 46.70 | 39.92 | 1.71 | 23.78 | 8.77 | 0.53 | 16.95 | 11.20 | 99.85 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，取筛上物，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂细粉，
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧炉窑中进行焙烧，焙烧温度为300℃，焙烧时间为15min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英玻璃砂放入搅拌罐中，设置转速为200r/min，自磨时间为10min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去；
第一部分：
取经自磨后的直径大于0.18mm的筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一熔融石英玻璃砂)975g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的草酸，2000ml的水，擦洗液的加入量为粗制熔融石英玻璃砂质量的5倍，设置温度为70℃，擦洗时间为15min，超声功率为10Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为精制熔融石英玻璃砂955g。
将精制熔融石英玻璃砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯熔融石英玻璃砂950g，成品高纯熔融石英玻璃砂的SiO2含量为99.93％，Ba含量为9.11mg/kg。
第二部分：
取经自磨后的直径小于0.18mm的筛下物，即为粗制高纯方石英砂(即第一方石英砂)25g。
将粗制高纯方石英砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的草酸，2000ml的水，擦洗液的加入量为粗制高纯方石英砂质量的5倍，设置温度为70℃，擦洗时间为15min，超声功率为10Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛下物，即为精制高纯方石英砂23g。
将精制高纯方石英砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯方石英砂22g，成品高纯熔融石英玻璃砂的SiO2含量为99.74％，Ba含量为13.16mg/kg。
利用ICP-OES方法检测的杂质含量可见表12。
表12高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
实施例7一种废弃石英坩埚分离析晶层制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法，其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，利用ICP-OES方法检测的主要杂质元素含量如表13所示。
表13废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 48.2 | 45.77 | 3.13 | 27.91 | 7.77 | 1 | 11.37 | 18.45 | 99.17 |
| 熔融石英 | 44.7 | 37.44 | 2.22 | 24.01 | 5.34 | 0.7 | 17.44 | 11.2 | 99.79 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，取筛上物，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂细粉，
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧炉窑中进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为10min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行湿法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英玻璃砂放入搅拌罐中，加入2000ml的自来水，设置转速为500r/min，自磨时间为15min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去；
第一部分：
取经自磨后的直径大于0.18mm的筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一熔融石英玻璃砂)960g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的冰乙酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为15min，超声功率为20Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为精制熔融石英玻璃砂950g。
将精制熔融石英玻璃砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯熔融石英玻璃砂940g，成品高纯熔融石英玻璃砂的SiO2含量为99.94％，Ba含量为10.75mg/kg。
第二部分：
取经自磨后的直径小于0.18mm的筛下物，即为粗制高纯方石英砂(即第一方石英砂)40g。
将粗制高纯方石英砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的冰乙酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为15min，超声功率为20Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛下物，即为精制高纯方石英砂39g。
将精制高纯方石英砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯方石英砂37g，成品高纯方石英砂的SiO2含量为99.83％，Ba含量为9.61mg/kg。
利用ICP-OES方法检测的杂质含量可见表14。
表14高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 高纯熔融石英玻璃砂 | 33.43 | 20.94 | 0.5 | 17.43 | 3.12 | 0.51 | 9.71 | 10.75 | 99.94 |
| 高纯方石英砂 | 29.11 | 19.51 | 0.15 | 18.1 | 5.41 | 0.77 | 10.71 | 9.61 | 99.83 |
实施例8一种废弃石英坩埚分离析晶层制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法，其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，利用ICP-OES方法检测的主要杂质元素含量如表15所示。
表15废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 41.2 | 40.77 | 2.51 | 24.13 | 5.41 | 1 | 12.1 | 17.3 | 99.73 |
| 熔融石英 | 39.7 | 37.41 | 1.79 | 20.43 | 3.91 | 0.68 | 15.44 | 11.12 | 99.91 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂细粉。
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧炉窑中进行焙烧，焙烧温度为500℃，焙烧时间为5min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英玻璃砂放入搅拌罐中，设置转速为200r/min，自磨时间为15min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去；
第一部分：
取经自磨后的直径大于0.18mm的筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一熔融石英玻璃砂)980g。
将粗制熔融石英玻璃砂进行湿法自磨，加入5000ml的水在搅拌罐中，设置转速为500r/min，自磨时间为20min，自磨时间结束后，将石英玻璃砂转移到超声清洗仪中。
配置擦洗液，添加200g的草酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为20min，超声功率为20Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为精制熔融石英玻璃砂970g
将精制熔融石英玻璃砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯熔融石英玻璃砂965g，成品高纯熔融石英玻璃砂的SiO2含量为99.98％，Ba含量为6.73mg/kg。
第二部分：
取经自磨后的直径小于0.18mm的筛下物，即为粗制高纯方石英砂(即第一方石英砂)21g。
将粗制高纯方石英砂进行湿法自磨，加入5000ml的水在搅拌罐中，设置转速为500r/min，自磨时间为20min，自磨时间结束后，将石英砂转移到超声清洗仪中。
配置擦洗液，添加200g的草酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为20min，超声功率为20Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛下物，即为精制高纯方石英砂20g
将精制高纯方石英砂用超纯水进行冲洗，直至冲洗液的pH显示为中性后，将其热风烘干后得到成品高纯方石英砂19g，成品高纯方石英砂的SiO2含量为99.96％，Ba含量为9.51mg/kg。
利用ICP-OES方法检测的杂质含量可见表16。
表16高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
实施例9利用废弃石英坩埚熔融石英深度处理制备高纯方石英砂的方法，其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，SiO2含量在98.61％，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，气泡孔隙率在10.12％。利用ICP-OES方法检测的主要杂质元素含量如表17所示。
表17废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 40.7 | 30.4 | 1 | 18.8 | 8.5 | 0.5 | 18.3 | 11.1 | 98.61 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，得到粒径大于0.18mm的废弃石英坩埚砂细粉，
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为300℃，焙烧时间为20min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英砂放入搅拌罐中，设置转速为400r/min，自磨时间为5min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.15mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一粗制熔融石英玻璃砂)960g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的草酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为40℃，擦洗时间为15min，超声功率为20Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第二粗制熔融石英玻璃砂)955g，超声擦洗后的熔融石英玻璃砂杂质元素含量可见表18(利用ICP-OES方法检测)，采用草酸可以。
表18粗制高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 39.6 | 30.1 | 1 | 15.13 | 7.5 | 0.5 | 17.54 | 10.9 | 98.63 |
将粗制熔融石英玻璃砂装入熔金坩埚中并放入高温炉中进行高温转化处理，升温至1550℃，保温6h，待自然冷却后取出，获得粗制高纯方石英砂(即第一粗制方石英砂)，晶化效果可见图6，图6示出了熔融石英在1550℃晶相转化前后的XRD图谱，转化前，废弃石英坩埚主要为非晶相的熔融石英，在1550℃保温6h后，熔融石英基本转变为方石英晶相，以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。废弃石英坩埚的熔融石英的晶相基本转化，但有部分非晶相背底；其中杂质元素略有升高，说明内部气泡被打开，释放出所含杂质，通过计算得出该第一粗制方石英砂的孔隙率为2.66％，杂质元素可见表19(利用ICP-OES方法检测)。
表19第一粗制方石英砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 47.1 | 32.5 | 1.19 | 19.3 | 10.5 | 2.5 | 19.65 | 11.9 | 98.61 |
将粗制高纯方石英砂置于耐酸反应釜中，边搅拌边加入浓度为0.1mol/L的盐酸溶液进行酸浸，搅拌转速为300r/min，搅拌酸浸时间为3h；酸浸反应后，将反应产物进行过滤，滤渣用超纯水冲洗至冲洗液的pH呈中性；将滤渣进行烘干，获得高纯方石英砂。
表20高纯方石英砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 30.1 | 17..5 | 0.53 | 15..3 | 6.45 | 0.47 | 15.33 | 9.57 | 99.1 |
将滤渣进行烘干，获得950g高纯方石英砂。高纯方石英砂的SiO2含量在99.10％，Ba含量在9.57mg/kg。可通过研磨分级获得不同粒径的高纯方石英砂成品。
实施例10废弃石英坩埚熔融石英晶相转化制备高纯方石英砂的方法，其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，SiO2含量在98.73％，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，气泡孔隙率在10.12％。主要杂质元素含量如表21所示(利用ICP-OES方法检测)。
表21废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 38.57 | 33.7 | 1.66 | 25.3 | 9.4 | 0.87 | 16.39 | 13.1 | 98.73 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，取筛上物，得到粒径大于0.18mm的废弃石英坩埚砂细粉，
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为350℃，焙烧时间为15min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英砂放入搅拌罐中，设置转速为400r/min，自磨时间为10min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.15mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一粗制熔融石英玻璃砂)978g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加200g的草酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为60℃，擦洗时间为12min，超声功率为20Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第二粗制熔融石英玻璃砂)高纯熔融石英玻璃砂975g。经过超声擦洗后的样品，可见表22(利用ICP-OES方法检测)。
表22粗制高纯熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 36.14 | 31.23 | 1.54 | 20.3 | 7.73 | 0.71 | 16.29 | 13.1 | 98.76 |
将粗制熔融石英玻璃砂装入熔金坩埚中并放入高温炉中进行高温转化处理，升温至1600℃，保温3h，待自然冷却后取出，获得粗制高纯方石英砂(即第一粗制方石英砂)，晶化效果可见图7，图7示出了熔融石英在1600℃晶相转化前后的XRD图谱，转化前，废弃石英坩埚主要为非晶相的熔融石英，在1600℃保温3h后，与1550℃保温6h后的转化效果基本相同，熔融石英基本转变为方石英晶相，以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。杂质元素含量可见表23(利用ICP-OES方法检测)，废弃石英坩埚的熔融石英的晶相基本转化，但有部分非晶相背底，通过计算得出该方石英的孔隙率为2.12％。
表23粗制高纯方石英砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 39.0 | 33.43 | 1.68 | 21.96 | 7.83 | 0.76 | 16.47 | 12.91 | 98.75 |
将粗制高纯方石英砂置于耐酸反应釜中，边搅拌边加入浓度为0.5mol/L的盐酸溶液进行酸浸，搅拌转速为300r/min，搅拌酸浸时间为3h；酸浸反应后，将反应产物进行过滤，滤渣用超纯水冲洗至冲洗液的pH呈中性；将滤渣进行烘干，获得高纯方石英砂，可见表24(利用ICP-OES方法检测)。
表24废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 31.51 | 24.47 | 1.56 | 13.3 | 6.64 | 0.31 | 11.7 | 9.1 | 99.53 |
将滤渣进行烘干，获得970g高纯方石英砂。高纯方石英砂的SiO2含量在99.53％，Ba含量在9.10mg/kg。可通过研磨分级获得不同粒径的高纯方石英砂成品。
实施例11利用废弃石英坩埚熔融石英晶相转化制备高纯方石英砂的方法，其方法包括以下步骤：选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，SiO2含量在98.88％，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，气泡孔隙率在10.12％。主要杂质元素含量如表25所示(利用ICP-OES方法检测)。
表25废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 39.14 | 30.79 | 2.1 | 20.31 | 11.01 | 2.11 | 17.15 | 10.9 | 98.88 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，取筛上物，得到粒径大于0.18mm的废弃石英坩埚砂细粉，
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为10min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英砂放入搅拌罐中，设置转速为400r/min，自磨时间为10min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.15mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一粗制熔融石英玻璃砂)980g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加400g的草酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为70℃，擦洗时间为10min，超声功率为20Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第二粗制熔融石英玻璃砂)985g。粗制熔融石英玻璃砂杂质元素可见表26(利用ICP-OES方法检测)。
表26粗制熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 36.04 | 26.5 | 1.48 | 17.76 | 9.01 | 1.12 | 14.1 | 8.91 | 99.1 |
将粗制熔融石英玻璃砂装入熔金坩埚中并放入高温炉中进行高温转化处理，升温至1600℃，保温4h，待自然冷却后取出，获得粗制高纯方石英砂(即第一粗制方石英砂)，晶化效果可见图8，图8示出了熔融石英在1600℃晶相转化前后的XRD图谱，转化前，废弃石英坩埚主要为非晶相的熔融石英，在1600℃保温4h后，与1600℃保温3h后的转化效果相比，结晶效果更加好，熔融石英基本转变为方石英晶相，以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。杂质元素含量可见表27(利用ICP-OES方法检测)。废弃石英坩埚的熔融石英的晶相基本转化，但有部分非晶相背底，通过计算得出该方石英的孔隙率为2.01％。
表27粗制高纯方石英砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 37.83 | 27.13 | 1.73 | 19.76 | 10.81 | 1.31 | 14.9 | 9.35 | 98.96 |
将粗制高纯方石英砂置于耐酸反应釜中，边搅拌边加入浓度为1mol/L的盐酸溶液进行酸浸，搅拌转速为300r/min，搅拌酸浸时间为2.5h；酸浸反应后，将反应产物进行过滤，滤渣用超纯水冲洗至冲洗液的pH呈中性；将滤渣进行烘干，获得高纯方石英砂，杂质元素含量可见表28(利用ICP-OES方法检测)。
表28精制高纯方石英砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 25.37 | 17.13 | 1.01 | 10.1 | 5.49 | 0.64 | 6.89 | 9.02 | 99.81 |
将滤渣进行烘干，获得983g高纯方石英砂。高纯方石英砂的SiO2含量在99.81％，Ba含量在9.02mg/kg。可通过研磨分级获得不同粒径的高纯方石英砂成品。
实施例12利用废弃石英坩埚熔融石英晶相转化制备高纯方石英砂的方法，其方法包括以下步骤：选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，SiO2含量在98.88％，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，气泡孔隙率在10.12％。主要杂质元素含量如表29所示(利用ICP-OES方法检测)。
表29废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 40.51 | 28.31 | 1.93 | 19.77 | 10.31 | 1.08 | 15.15 | 11.1 | 98.83 |
首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，取筛上物，得到粒径大于0.18mm的废弃石英坩埚砂细粉，
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为500℃，焙烧时间为5min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英砂放入搅拌罐中，设置转速为400r/min，自磨时间为10min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.15mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一粗制熔融石英玻璃砂)990g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加400g的草酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为10min，超声功率为40Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第二粗制熔融石英玻璃砂)985g。粗制熔融石英玻璃砂杂质元素可见表30(利用ICP-OES方法检测)。
表30粗制熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 32.04 | 24.5 | 0.99 | 14.96 | 6.96 | 1.31 | 12.99 | 9.93 | 98.97 |
将粗制熔融石英玻璃砂装入熔金坩埚中并放入高温炉中进行高温转化处理，升温至1650℃，保温4h，待自然冷却后取出，获得粗制高纯方石英砂(即第一粗制方石英砂)，晶化效果可见图9，图9示出了熔融石英在1650℃晶相转化前后的XRD图谱，转化前，废弃石英坩埚主要为非晶相的熔融石英，在1650℃保温4h后，与1600℃保温4h后的转化效果相比，结晶效果更加突出，熔融石英基本完全转变为方石英晶相。杂质元素含量可见表31(利用ICP-OES方法检测)。废弃石英坩埚的熔融石英的晶相基本转化，但有部分非晶相背底，通过计算得出该高纯方石英砂的孔隙率为1.98％。
表31粗制高纯方石英砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 34.56 | 27.13 | 1.33 | 17.71 | 7.71 | 1.43 | 13.79 | 9.96 | 98.95 |
将粗制高纯方石英砂置于耐酸反应釜中，边搅拌边加入浓度为2mol/L的盐酸溶液进行酸浸，搅拌转速为300r/min，搅拌酸浸时间为1h；酸浸反应后，将反应产物进行过滤，滤渣用超纯水冲洗至冲洗液的pH呈中性；将滤渣进行烘干，获得高纯方石英砂。杂质元素含量可见表32(利用ICP-OES方法检测)。
表32高纯方石英砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 23.17 | 12.23 | 0.51 | 8.33 | 4.19 | 0.29 | 4.14 | 8.15 | 99.95 |
将滤渣进行烘干，获得983g高纯方石英砂。高纯方石英砂的SiO2含量在99.95％，Ba含量在8.51mg/kg。可通过研磨分级获得不同粒径的高纯方石英砂成品。
通过分析可以得到废弃石英坩埚的晶相含量会随温度高低和保温时间的延长而增加，因此适当提升高温温度，延长保温时间有利于增加废弃石英坩埚中熔融石英转化的晶相含量。本申请采用废弃石英坩埚通过晶相转化的方法制备方石英，不但可以使废弃石英坩埚资源化利用，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。
对比例1其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，主要杂质元素含量如表33所示(利用ICP-OES方法检测)。
表33废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 54.5 | 42.21 | 2.45 | 25.4 | 9.34 | 0.22 | 19.43 | 15.67 | 99.36 |
| 熔融石英 | 41.34 | 45.65 | 1.73 | 24.04 | 5.61 | 0.36 | 17.67 | 17.95 | 99.55 |
首先将废弃石英坩埚置于颚式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至15mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉收集，取筛上物，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂细粉。
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧炉窑中进行焙烧，焙烧温度为200℃，焙烧时间为60min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将500g的废弃石英坩埚石英玻璃砂放入搅拌罐中，设置转速为200r/min，自磨时间为5min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉收集，对其进行过筛并分析，筛网上仍含大部分玻璃砂，未能实现析晶层与熔融石英的完全分离。
对比例2其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，主要杂质元素含量如表34所示(利用ICP-OES方法检测)。
表34废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 53.64 | 43.57 | 2.78 | 21.36 | 5.31 | 0.44 | 18.42 | 16.35 | 99.47 |
| 熔融石英 | 42.37 | 36.59 | 1.67 | 23.75 | 5.96 | 0.37 | 16.77 | 19.67 | 99.51 |
首先将废弃石英坩埚置于颚式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉收集，取筛上物，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂细粉。
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧炉窑中进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为10min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行湿法球磨，将500g的废弃石英坩埚石英砂放入搅拌罐中，加入100g玛瑙球，设置转速为230r/min，球磨时间为15min，球磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉并收集，收集到析晶层细粉347g。
筛选出的析晶层细粉，未能实现析晶层与熔融石英的分离。
对比例3其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，主要杂质元素含量如表35所示(利用ICP-OES方法检测)。
表35废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 54.5 | 42.21 | 2.45 | 25.4 | 9.34 | 0.22 | 19.43 | 15.67 | 99.36 |
| 熔融石英 | 41.34 | 45.65 | 1.73 | 24.04 | 5.61 | 0.36 | 17.67 | 17.95 | 99.55 |
首先将废弃石英坩埚置于颚式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至15mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚砂细粉，
将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧炉窑中进行焙烧，焙烧温度为200℃，焙烧时间为30min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将500g的废弃石英坩埚石英玻璃砂放入搅拌罐中，设置转速为200r/min，自磨时间为5min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，为含有方石英粗制高纯熔融石英玻璃砂420g。
筛网上仍含有部分方石英砂，未能实现析晶层与熔融石英的分离。
对比例4其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相，主要杂质元素含量如表36所示(利用ICP-OES方法检测)。
表36废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 析晶层 | 53.64 | 43.57 | 2.78 | 21.36 | 5.31 | 0.44 | 18.42 | 16.35 | 99.47 |
| 熔融石英 | 42.37 | 36.59 | 1.67 | 23.75 | 5.96 | 0.37 | 16.77 | 19.67 | 99.51 |
首先将废弃石英坩埚置于颚式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.83mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，得到粒径大于0.83mm的废弃石英坩埚玻璃砂，
将废弃石英坩埚玻璃砂放入高温焙烧炉窑中进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为10min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温。
将废弃石英坩埚玻璃砂进行干法球磨，将500g的废弃石英坩埚石英玻璃砂放入搅拌罐中，加入200g玛瑙球，设置转速为200r/min，球磨时间为15min，球磨时间结束后，使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，为含有方石英粗制高纯熔融石英玻璃砂347g。
筛网上仍含有部分方石英砂，未能实现析晶层与熔融石英的分离。且含有方石英粗制高纯熔融石英玻璃砂SiO2纯度降低为98.94％。
对比例5其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，SiO2含量在98.92％，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相。主要杂质元素含量如表37所示(利用ICP-OES方法检测)。
表37废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 45.41 | 38.11 | 2.01 | 20.05 | 11.7 | 2.41 | 17.11 | 12.41 | 98.92 |
(1)首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，得到粒径大于0.18mm的废弃石英坩埚砂细粉，
(2)将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为350℃，焙烧时间为10min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温，仍有部分析晶层附着在玻璃砂上。
(3)将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英砂放入搅拌罐中，设置转速为400r/min，自磨时间为10min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.15mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物为熔融石英玻璃砂990g。
将废弃石英坩埚置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加50g的草酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为80℃，擦洗时间为10min，超声功率为40Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一粗制熔融石英玻璃砂)985g。粗制熔融石英玻璃砂杂质元素可见表38(利用ICP-OES方法检测)。
表38粗制熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 40,01 | 35.41 | 1.71 | 18.31 | 9.31 | 2,41 | 16.68 | 11.72 | 98.97 |
将粗制熔融石英玻璃砂装入熔金坩埚中并放入高温炉中进行高温转化处理，升温至1440℃，保温1h，待自然冷却后取出，获得粗制高纯方石英砂(即第一粗制方石英砂)，晶化效果可见图10，图10示出了熔融石英在1440℃晶相转化前后的XRD图谱，转化前，废弃石英坩埚主要为非晶相的熔融石英，在1440℃保温1h后，样品基本呈非晶相，但出现一个方石英的特征峰，结晶效果差。杂质元素含量可见表39。废弃石英坩埚的熔融石英未转化完成，仍为非晶相背底，且未能使内部杂质析出，未能使气泡破裂。
表39粗制高纯方石英砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 38.44 | 31.44 | 1.61 | 17.71 | 8.13 | 2.03 | 14.92 | 10.31 | 98.99 |
对比例6
本对比例，利用上述废弃石英坩埚熔融石英晶相转化制备方石英的方法未能制备出高纯方石英，其方法包括以下步骤：
选取的废弃石英坩埚主要为熔融石英，SiO2含量在98.81％，外壁有析晶层，析晶层的主要为方石英相。主要杂质元素含量如表40所示(利用ICP-OES方法检测)。
表40废弃石英坩埚的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 50.41 | 43.35 | 3.61 | 29.71 | 12.99 | 3.12 | 19.12 | 13,11 | 98.81 |
(1)首先将废弃石英坩埚置于锤式破碎机中，将大部分废弃石英坩埚破碎至10mm，然后经过对辊破碎机，进一步将进行破碎，并且通过直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将破碎过程中剥离破碎的析晶层细粉除去，取筛上物，得到粒径大于0.18mm的废弃石英坩埚砂细粉，
(2)将废弃石英坩埚砂细粉放入高温焙烧窑中进行焙烧，焙烧温度为300℃，焙烧时间为30min，焙烧结束后迅速取出，并且将其倒入冷却水中进行冷却降温，大部分析晶层附着在玻璃砂上。
(3)将经过高温焙烧的废弃石英坩埚砂细粉进行干法自磨，将1000g的废弃石英坩埚石英砂放入搅拌罐中，设置转速为400r/min，自磨时间为10min，自磨时间结束后，使其通过采用直径为0.15mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第一粗制熔融石英玻璃砂)990g。
将粗制熔融石英玻璃砂置于超声清洗仪中，配置擦洗液，添加100g的草酸，2000ml的水，加入擦洗液没过样品，设置温度为25℃，擦洗时间为10min，超声功率为40Khz，超声清洗结束后使其通过采用直径为0.18mm的方孔或圆孔筛将加热焙烧和自磨过程中剥离、磨削下来的析晶层细粉除去，取筛上物，即为粗制熔融石英玻璃砂(即第二粗制熔融石英玻璃砂)985g。粗制熔融石英玻璃砂杂质元素可见表41(利用ICP-OES方法检测)。
表41粗制熔融石英玻璃砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 47.12 | 39.11 | 3.12 | 25.01 | 1.43 | 3 | 17.41 | 12.87 | 98.87 |
将粗制熔融石英玻璃砂装入熔金坩埚中并放入高温炉中进行高温转化处理，升温至1300℃，保温8h，待自然冷却后取出，获得粗制高纯方石英砂(即第一粗制方石英砂)，晶化效果可见图11，图11示出了熔融石英在1300℃晶相转化前后的XRD图谱，转化前，废弃石英坩埚主要为非晶相的熔融石英，在1300℃保温8h后，样品基本呈非晶相，但出现三个方石英的特征峰，结晶效果差。杂质元素含量可见表42。废弃石英坩埚的熔融石英未转化完成，仍为非晶相背底，且未能使内部杂质析出，未能使气泡破裂。
表42粗制高纯方石英砂的杂质元素含量(ppm)
| 成分 | Al | Ca | Cu | Fe | K | Li | Mg | Ba | SiO2(％) |
| 熔融石英 | 38.44 | 31.44 | 1.61 | 17.71 | 8.13 | 2.03 | 14.92 | 10.31 | 98.94 |
表43实施例1-8及对比例1-4的主要条件列表
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表44实施例9-12及对比例5-6
实验例试行性提纯工艺费用计算
处理废弃石英坩埚过程使用的设备如下：卧式选矿细磨机、超声波清洗机/擦洗机、颚式破碎机、球磨机、振动筛、板框压滤机、高温炉和反应釜，以上这些设备的金额、处理量和功率可以参照目前市场上常用的设备的参数。
试剂费用(参考市购药品信息)如下：
按一天处理1吨废弃石英坩埚计算(各步骤处理量随上一步骤产率不同有所区别，表45已换算)：
表45使用药品及费用情况
| 药品(工业级) | 金额(元/吨) | 用量(吨/周) | 费用(万元) |
| H2C2O4 | 5600 | 5 | 2.8 |
| HCl | 1400～1700 | 10 | 1.4～1.7 |
| 总计 | 7000～7300 | / | 4.2～4.5 |
注：因选用药品的纯度不同，所示药品用量、价格与实际情况存在一定出入。
能耗费用如下：
根据上述各设备功率参考，按每日工作8h计算，运行一次耗费能量约为115～145.2kW，以每千瓦时1.025元的价格计算，每日运行能耗费用约为117.875～148.83元。可见，利用上述本申请方法进行估算，可以以非常经济和节省能耗的方式回收利用废弃石英坩埚。
尽管以上结合对本申请的实施方案进行了描述，但本申请并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本申请权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本申请保护之列。
Claims (26)
1.一种利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分，除去第一筛下物，取第一筛上物；
2)对步骤1)获得的第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；
3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第二筛分，除去第二筛上物，取第二筛下物获得第一方石英砂；
4)对步骤3)第一方石英砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第三筛上物，取第三筛下物进行处理后获得高纯方石英砂。
2.一种利用废弃石英坩埚制备高纯熔融石英玻璃砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分，除去第一筛下物，取第一筛上物；
2)对步骤1)获得的第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；
3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第二筛分，除去第二筛下物，取第二筛上物获得第一熔融石英玻璃砂；
4)对步骤3)第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第四筛下物，取第四筛上物进行处理后获得高纯熔融石英玻璃砂。
3.一种利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂和高纯熔融石英玻璃砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
1)对废弃石英坩埚进行破碎和第一筛分，除去第一筛下物，取第一筛上物；
2)对步骤1)获得的第一筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；
3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第二筛分，取第二筛下物获得第一方石英砂，以及取第二筛上物获得第一熔融石英玻璃砂；
4)对步骤3)粗制第一方石英砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第三筛上物，取第三筛下物进行处理后获得高纯方石英砂，以及对步骤3)第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，并进行湿法筛分除去第四筛下物，取第四筛上物进行处理后获得高纯熔融石英玻璃砂。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
所述废弃石英坩埚为在采用提拉法生产晶体硅产品中使用的石英坩埚。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，通过步骤1)中的破碎将所述废弃石英坩埚破碎至粒度为小于10mm的颗粒料；
优选步骤1)中的破碎为采用锤式破碎机或对辊破碎机。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
所述第一筛分采用直径为0.7～0.9mm，优选0.80～0-85mm，进一步优选为0.83mm筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
步骤2)所述的焙烧处理是在300～500℃温度下进行焙烧，优选焙烧时间为1分钟以上，优选焙烧1分钟至1小时，进一步优选焙烧1分钟至20分钟。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
所述方法的步骤2)还包括对进行了焙烧后的第一筛上物进行水冷，并在干燥后回收作为所述混合物料，优选对所述冷却用水进行沉淀除杂后用于所述自磨；或者，
步骤3)中的自磨选自干法自磨或湿法自磨，优选自磨为在不加磨球的条件下在转速为300～500r/min条件下进行研磨，进一步优选所述自磨时间为1分钟以上，进一步优选所述自磨为1分钟至30分钟，进一步优选所述自磨为1分钟至20分钟。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
所述第二筛分采用直径为0.1～0.2mm，优选为0.15～0.18mm的筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
所述步骤4)中的擦洗是通过超声对步骤3)获得的第一方石英砂或第一熔融石英玻璃砂进行擦洗，优选所述超声频率为10～40kHz，进一步优选所述超声温度在20～80℃，进一步优选所述超声时间为10～20min，
进一步优选用于进行擦洗的擦洗液的加入量为第一方石英砂或第一熔融石英玻璃砂质量的5～10倍，
进一步优选对所述第一方石英砂进行擦洗的所述擦洗液按质量份计包括：冰乙酸1～20份，水100～200份；或者对所述第一熔融石英玻璃砂进行擦洗的所述擦洗液按质量份计包括：草酸1～20份，水100～200份。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
所述步骤4)中的湿法筛分是将擦洗后的物料采用直径为0.1～0.2mm，优选为0.15～0.18mm的筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
12.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
对湿法筛分后的第三筛下物或第四筛上物进行处理是指利用超纯水洗涤至冲洗液pH呈为7；通过烘干，获得高纯方石英砂或高纯熔融石英玻璃砂。
13.一种高纯方石英砂，其中，所述高纯方石英砂的平均粒度小于0.18mm，SiO2含量为98％～99.9％，Ba的含量低于15mg/每kg方石英砂，优选是通过权利要求1、3～12中任一项所述的方法制备的。
14.一种高纯熔融石英玻璃砂，其中，所述高纯熔融石英玻璃砂的平均粒度为0.18mm～0.83mm，SiO2含量为98％～99.9％，Ba的含量低于15mg/每kg熔融石英玻璃砂，优选是通过权利要求2、3～12中任一项所述的方法制备的。
15.一种利用废弃石英坩埚制备高纯方石英砂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
1)对废弃石英坩埚进行破碎和第五筛分，除去第五筛下物，取第五筛上物；
2)对步骤1)获得的第五筛上物进行高温焙烧处理，获得含方石英砂的表面析晶层与熔融石英玻璃砂分离的混合物料；
3)对步骤2)获得的混合物料进行自磨和第六筛分，除去第六筛下物，取第六筛上物获得第一粗制熔融石英玻璃砂；
4)对步骤3)粗制第一粗制熔融石英玻璃砂进行擦洗、烘干，获得第二粗制熔融石英玻璃砂；
5)对步骤4)获得的第二粗制熔融石英玻璃砂进行高温晶相转化，获得所述第一粗制方石英砂；
6)对步骤5)获得的第一粗制方石英砂进行酸浸处理后获得高纯方石英砂。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，
所述废弃石英坩埚为在采用提拉法生产晶体硅产品中使用的石英坩埚。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，通过步骤1)中的破碎将所述废弃石英坩埚破碎至粒度为小于10mm的颗粒料优选步骤1)中的破碎为采用锤式破碎机或对辊破碎机。
18.根据权利要求15～17中任一项所述的方法，其中，
所述第一筛分采用直径为0.1-0.3mm，优选为0.15-0.25mm，进一步优选为0.18mm筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
19.根据权利要求15～18中任一项所述的方法，其中，
步骤2)所述的焙烧处理是在300～500℃温度下进行焙烧，优选焙烧时间为1分钟以上，优选焙烧1分钟至1小时，进一步优选焙烧1分钟至20分钟。
20.根据权利要求15～19中任一项所述的方法，其中，
所述方法的步骤2)还包括对进行了焙烧后的第一筛上物进行水冷，并在干燥后回收作为所述混合物料，优选对所述冷却用水进行沉淀除杂后用于所述自磨；或者，
步骤3)中的自磨选自干法自磨或湿法自磨，优选自磨为在不加磨球的条件下在转速为300～500r/min条件下进行研磨，进一步优选所述自磨时间为1分钟以上，进一步优选所述自磨为1分钟至30分钟，进一步优选所述自磨为1分钟至20分钟。
21.根据权利要求15～20中任一项所述的方法，其中，
所述第二筛分采用直径为0.1-0.3mm，优选为0.15-0.25mm，进一步优选为0.15mm的筛网进行筛分，优选所述筛网为方孔筛或圆孔筛。
22.根据权利要求15～21中任一项所述的方法，其中，
所述步骤4)中的擦洗是通过超声对步骤3)获得的第一粗制熔融石英玻璃砂进行擦洗，优选所述超声频率为10～40kHz，进一步优选所述超声温度在20～80℃，进一步优选所述超声时间为10～20min，
进一步优选用于进行擦洗的擦洗液的加入量为第一粗制高纯度方石英砂或第一粗制熔融石英玻璃砂质量的5～10倍，
进一步优选对所述第一粗制熔融石英玻璃砂进行擦洗的所述擦洗液按质量份计包括：草酸1～20份，水100～200份。
23.根据权利要求15～22中任一项所述的方法，其中，
步骤5)所述的高温晶相转化是采用高温焙烧炉窑在温度1470℃～1700℃下进行焙烧，优选焙烧时间为1小时以上，进一步优选焙烧时间为1～20h。
24.根据权利要求15～23中任一项所述的方法，其中，
步骤6)所述的酸浸处理是利用浓度为0.1～2mol/L的盐酸溶液对步骤5)所述的第一粗制方石英砂进行酸浸，优选在搅拌转速为200～500r/min，搅拌酸浸时间1小时以上；
进一步优选所述盐酸溶液的加入量与第一粗制方石英砂的体积质量比为3～6L/Kg。
25.根据权利要求15～24中任一项所述的方法，其中，
对步骤5)获得的第一粗制高纯方石英砂进行酸浸处理后对酸浸反应的产物进行过滤，用超纯水冲洗至冲洗液的pH为7；通过烘干并获得精制高纯方石英。
26.一种高纯方石英砂，其中，所述高纯方石英砂的平均粒度大于0.15mm，SiO2含量为99％～99.9％，Ba的含量低于10mg/每kg方石英砂，优选是通过权利要求15～25中任一项所述的方法制备的。
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