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)?；a(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：中國粉體技術(shù)網(wǎng)