石英中的元素雜質(zhì)主要為氧化鐵及氧化鋁等金屬氧化物，其中，部分Fe2O3以氧化膜的形式附著在石英顆粒表面，Al2O3則以黏土礦物（如高嶺土、伊利石、云母等）的形式混入。另外，對(duì)用于生產(chǎn)高純石英玻璃的天然石英而言，流體包裹體也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要雜質(zhì)。因此，石英砂的選礦提純主要是鐵雜質(zhì)、鋁雜質(zhì)和流體包裹體的有效脫除，其方法包括擦洗、磁選、浮選、酸浸、熱處理、微生物浸出等。

1、擦洗

擦洗是借助機(jī)械力和砂粒間的磨剝力來除去石英砂表面的薄膜鐵、粘結(jié)及泥性雜質(zhì)礦物和進(jìn)一步擦碎未成單體的礦物集合體，擦洗可以擦碎未成單體的礦物集合體，再經(jīng)過分級(jí)作業(yè)達(dá)到對(duì)原料的初步提純效果。目前，主要有機(jī)械擦洗和超聲波擦洗。

影響機(jī)械擦洗法效果的主要因素是來自擦洗機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和配置形式，其次為工藝因素（主要包括擦洗時(shí)間和擦洗固體濃度）。

超聲波擦洗是用超聲波對(duì)液體中的石英顆粒進(jìn)行猛烈沖擊，從而使顆料表面的微量雜質(zhì)或水化膜迅速地從石英顆粒表面剝落，在分散劑的作用下成為微細(xì)的懸浮物，脫離石英砂，經(jīng)洗滌分離后，使石英砂純度大大地提高。

2、磁選

磁選工藝可最大限度地清除包括連生體顆粒在內(nèi)的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦物。一般而言，對(duì)含雜以褐鐵礦、赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦物為主的石英砂，利用濕式強(qiáng)磁機(jī)在8×105A/m以上可以選出；對(duì)含雜以磁鐵礦為主的強(qiáng)磁性礦物，則采用弱磁機(jī)或中磁機(jī)進(jìn)行選別效果比較好。

磁選次數(shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁選除鐵效果有重要影響，隨磁選次數(shù)的增加，含鐵量逐漸減少；而一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度下可除去大部分的鐵質(zhì)，但此后磁場(chǎng)強(qiáng)度即使提高很多，除鐵率也無多大變化。另外，石英砂粒度越細(xì)，除鐵效果越好，其原因是細(xì)粒石英砂中含鐵雜質(zhì)礦物量高的緣故。

3、浮選

浮選除去石英中的伴生礦物長(zhǎng)石與云母最典型的工藝流程是以氫氟酸為活化劑，在強(qiáng)酸條件下（pH=2-3）采用胺類陽離子捕收劑進(jìn)行浮選。但隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，現(xiàn)在多采用無氟浮選法。

例如：在強(qiáng)酸（一般為H2SO4）性pH=2-3的條件下，用陰陽離子混合捕收劑優(yōu)先浮選長(zhǎng)石。這種工藝在內(nèi)蒙古的通遼和新疆的昌吉已獲得廣泛應(yīng)用。

美國(guó)硅砂選廠在酸性條件下，以石油磺酸鈉和煤油為捕收劑，分離出黑云母及含鐵礦物，使Fe2O3含量從0.12%-0.18%降至0.06%-0.065%。

在高堿性介質(zhì)條件下（pH=11-12）以堿土金屬離子為活化劑，以烷基磺酸鹽為捕收劑，可優(yōu)先浮選石英，實(shí)現(xiàn)石英與長(zhǎng)石的分離，同時(shí)加入非離子表面活性劑，如1-十二烷醇，可使石英回收率急劇上升，而對(duì)長(zhǎng)石影響不大，從而有利于二者分離。

4、酸浸

酸浸是利用石英不溶于酸（HF除外），其他雜質(zhì)礦物能被酸液溶解的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)石英的進(jìn)一步提純。

酸浸常用酸類有硫酸、鹽酸、硝酸、醋酸和氫氟酸。還原劑有亞硫酸及其鹽類等。上述酸類對(duì)石英中的非金屬雜質(zhì)礦物均有較好的去除效果。各種稀酸對(duì)Fe和Al的去除效果明顯，而對(duì)Ti和Cr的去除則主要利用較濃的硫酸、王水和氫氟酸處理。

影響酸處理效果的主要因素是酸濃度、溫度、時(shí)間、以及洗滌過程等。通常使用上述酸類組成的混合酸進(jìn)行雜質(zhì)礦物的酸浸脫除，考慮到HF酸對(duì)石英的溶解作用，故HF酸濃度一般不超過10%。酸浸各種因素的控制應(yīng)根據(jù)石英最終品位要求，盡量降低酸的濃度、溫度和用量，減少酸浸時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)在較低的選礦成本下進(jìn)行石英提純。

根據(jù)酸浸溫度不同，酸浸試驗(yàn)可分為熱酸處理和冷酸處理。冷酸處理采用浸泡間歇攪拌浸出法，時(shí)間一般為24h。熱酸處理一般時(shí)間較短，采用攪拌浸出。

5、熱處理

石英中的流體雜質(zhì)通常采用熱處理方法去除，如高溫氯化脫氣法、熱或冷爆裂法、微波-酸浸法等。

6、微生物浸出

用微生物浸出石英砂顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵，是最近發(fā)展起來的一種除鐵技術(shù)。國(guó)外研究表明，用黑曲霉、青霉、假單胞菌、多黏菌素桿菌等微生物對(duì)石英表面薄膜鐵浸除時(shí)，均取得了較好的效果，其中以黑曲霉菌浸除鐵的效果最佳。目前，微生物除鐵處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，規(guī)模化生產(chǎn)尚需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

石英砂提純方法及工藝流程由原砂中雜質(zhì)礦物的賦存狀態(tài)、選礦成本及精砂制品工業(yè)用途所確定。同時(shí)，在生產(chǎn)過程中要嚴(yán)防二次污染，如提純水應(yīng)采用去離子水，各種專業(yè)設(shè)備及工具盡可能不污染最終產(chǎn)品。

高純石英砂作為大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路、光纖、激光、航天、軍事中的基礎(chǔ)材料，其需求量越來越大，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略性產(chǎn)品。結(jié)合化學(xué)、物理、微生物學(xué)、電磁（波）等專業(yè)知識(shí)，研究高純石英砂的提純技術(shù)是今后重要的發(fā)展方向。

來源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)