在石英砂的各種應(yīng)用領(lǐng)域中，鐵是其中最有害的雜質(zhì)，石英砂的提純一般以除鐵為主要目的。鐵雜質(zhì)在石英砂中的賦存狀態(tài)，決定了用什么方法可將其去除以及去除的程度。由石英砂的具體情況，可以將鐵的賦存狀態(tài)分為5種形式。

鐵在石英砂中的賦存狀態(tài)

（1）黏土礦物中

一般出露地表的礦床中，含有的風(fēng)化黏土較多。這種黏土是由石灰石、長(zhǎng)石、頁(yè)巖等風(fēng)化而成，黏土的主要成分含有石英、云母、褐鐵礦、方解石和綠泥石混合物的天然水成釩土硅酸鹽，其顆粒粒度很小（10um以下）。

（2）重礦物及磁性礦物中

重礦物是指其相對(duì)密度大于2.9的礦物。這些礦物大多具有磁性或弱磁性，鐵是這些礦物中的基本元素。

（3）輕礦物中

輕礦物主要是指長(zhǎng)石。長(zhǎng)石中的Al有時(shí)被Fe給取代，其含量可高達(dá)0.5%-0.7%。此外，還有白云母、高嶺石、白云石、方解石等，在這些礦物中，F(xiàn)e是以類質(zhì)同象形式存在晶格中，由于其密度與石英差不多，所以分離相當(dāng)困難。

（4）薄膜鐵中

石英砂中顆粒在純凈狀況下，呈白色，受到污染后呈褐色、灰色、黃色甚至紅色等。石英顆粒的污染主要是鐵質(zhì)污染和泥質(zhì)污染。在成礦過(guò)程中，某種礦物以薄膜或微粒狀產(chǎn)生于石英礦物內(nèi)部或者表面，這種成礦過(guò)程造成的鐵質(zhì)污染比較難消除。實(shí)際上，所謂的薄膜鐵大多是指這種情況。

（5）連生體或晶格中

石英砂中的不同礦物基本上處于單體解離的狀態(tài)，但石英砂中顆粒與其他含鐵礦物連生在一起的狀況仍然存在，這種連生體多數(shù)是暗色礦物，有的包裹在其顆粒的內(nèi)部，有的鑲嵌在顆粒的邊緣，成為礦物集合體，這就是所謂的包裹鐵。

在石英砂除鐵的各種方法的實(shí)際應(yīng)用中，單獨(dú)使用一種方法就可以生產(chǎn)合格的石英砂的情況是很少的，往往是兩種及以上的方法相結(jié)合，從而達(dá)到提純標(biāo)準(zhǔn)。石英砂除鐵的方法有以下幾種。

石英砂除鐵的方法

（1）水洗和分級(jí)脫泥

因石英砂的粒度一般遠(yuǎn)大于黏土礦物的粒度，簡(jiǎn)單的水洗就可以去除石英砂中的粘土礦物。同時(shí)，隨著石英砂顆粒變細(xì)，顆粒中的重礦物和長(zhǎng)石含量較大，它們不像石英那樣耐風(fēng)化，鐵質(zhì)和鋁質(zhì)等雜質(zhì)品位反而升高，SiO2的品位隨之降低，故石英砂的水選和分級(jí)脫泥，不僅可去除黏土礦物，而且還除去0.1mm以下的細(xì)粒礦物。但對(duì)于石英砂表面的薄膜鐵難以去除。

（2）機(jī)械擦洗除鐵

機(jī)械擦洗是借助外力和砂礫間的碰撞與摩擦，來(lái)除去石英砂表面的鐵質(zhì)薄膜及吸附在石英砂表面的含鐵礦物，進(jìn)而達(dá)到除鐵的目的。機(jī)械擦洗工藝包括棒磨擦洗和傳統(tǒng)機(jī)械擦洗兩類，擦洗機(jī)的結(jié)構(gòu)和配置形式、擦洗工藝等因素共同控制了石英砂的除鐵效果。機(jī)械擦洗除鐵工藝是目前應(yīng)用最為廣泛的石英砂除鐵工藝，其具有質(zhì)量好、產(chǎn)量大、成本低廉、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，能夠滿足浮法玻璃對(duì)優(yōu)質(zhì)硅砂的要求，是小規(guī)模生產(chǎn)加工企業(yè)的首選。

（3）磁選除鐵

石英砂中含鐵的雜質(zhì)礦物具有可磁化的特性，利用外界磁場(chǎng)可以將石英砂中的可磁化礦物與非磁性礦物分離，進(jìn)而達(dá)到除去鐵質(zhì)的目的。磁選除鐵主要針對(duì)石英顆粒間隙及與石英呈聯(lián)生體形式產(chǎn)出的磁性礦物，如赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等，但是對(duì)于表面吸附的鐵質(zhì)薄膜，該種方法的效果并不理想。

（4）超聲波除鐵

超聲波除鐵工藝是利用超聲波在水中發(fā)生空化過(guò)程中產(chǎn)生沖擊波，沖擊波使得石英砂顆粒表面的含鐵雜質(zhì)脫離進(jìn)入溶液，到達(dá)除鐵的目的。超聲波除鐵可以有效去除石英砂顆粒表面的次生鐵質(zhì)薄膜，但其工藝方法比較昂貴，多用于高附加值、精密硅產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

（5）浮選除鐵

根據(jù)不同礦物密度及物理性質(zhì)的差異，可以利用浮選法來(lái)降低石英砂中雜質(zhì)鐵的含量。根據(jù)所采用活化劑的差異，可劃分為三種：第一種是有氟有酸法，該種方法效果好、操作簡(jiǎn)單、指標(biāo)穩(wěn)定，但其污染較為嚴(yán)重，對(duì)生態(tài)破壞較大；第二種是無(wú)氟有酸法，相較第一種方法，減少氟的使用使得其對(duì)生態(tài)的破壞大大降低，但強(qiáng)酸提高了浮選設(shè)備的腐蝕損耗；第三種方法是無(wú)氟無(wú)酸法，這種方法技術(shù)要求較高，工藝流程復(fù)雜，目前應(yīng)用較少。

（6）酸浸除鐵

酸浸除鐵法主要是利用石英不溶于酸（氫氟酸除外），其它雜質(zhì)礦物能被酸溶解的特點(diǎn)，從而達(dá)到對(duì)石英砂的進(jìn)一步提純。酸浸法不僅僅能將鐵質(zhì)從石英砂中去除，同時(shí)對(duì)非金屬雜質(zhì)礦物也有較好的效果。目前，酸浸法主要包括單酸浸法和混合酸浸法兩種。單酸浸法主要針對(duì)雜質(zhì)比較單一的石英砂。混合酸浸法是將不同的酸混合在一起，協(xié)同去除石英砂中的各類雜質(zhì)，去除效率更高，產(chǎn)品純度也較好。酸浸法常用的酸類包括硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸等，亦有采用對(duì)環(huán)境危害較小的草酸進(jìn)行除鐵。影響酸處理效果的主要因素包括石英砂粒度、酸的濃度、溫度、時(shí)間以及各類酸的混合比例、投放時(shí)間等。

（7）微生物法除鐵

微生物法除鐵是最新發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)，目前處于實(shí)驗(yàn)室和小型試驗(yàn)的研究階段。國(guó)外的研究報(bào)告指出，他們?cè)囼?yàn)了細(xì)菌和霉菌等微生物對(duì)石英砂進(jìn)行除鐵取得了較好的效果，黑曲霉菌除鐵效果最佳，它產(chǎn)生一種主要成分為檸檬酸和草酸的細(xì)菌培養(yǎng)液，在二段選礦中，石英砂在90℃溫度下用培養(yǎng)液浸慮，可使石英砂中Fe2O3的含量降至0.012%，非常適合生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玻璃。

來(lái)源：中國(guó)粉體網(wǎng)