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。

一、鐵在石英砂中賦存狀態(tài) 

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。石英砂中的鐵含量會(huì)隨粒度的降低而上升，這是因?yàn)榱６刃〉念w粒中含重礦物和長(zhǎng)石較多，與石英相比，它們不耐風(fēng)化。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：

（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(lèi)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。

二 石英砂的除鐵提純方法

對(duì)于鐵的幾種賦存狀態(tài)，包裹鐵是無(wú)法分離的。如果要去除，需進(jìn)一步降低其粒度，使呈單體解離狀態(tài)，這與石英砂應(yīng)用的粒級(jí)要求不一致。從石英砂中除鐵提純有很多方法，但有一些目前只在實(shí)驗(yàn)室范圍獲得成功，尚未應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。目前，石英砂除鐵方法可分為三大類(lèi)：物理-機(jī)械方法、化學(xué)方法和微生物選礦法。

2.1物理-機(jī)械方法

物理-機(jī)械方法主要有擦洗、重選、浮選、超聲波選礦、磁選和水洗等，這些方法主要處理粗粒雜質(zhì)。

(1)水洗和分級(jí)脫泥

因石英砂的粒度一般大于黏土礦物粒度，簡(jiǎn)單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)，顆粒中重礦物和長(zhǎng)石含量較大，它們不像石英耐風(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)磁選

磁選法的優(yōu)點(diǎn)是選擇性強(qiáng)，在保持有效地去除雜質(zhì)的同時(shí)，還能獲得很高的石英砂產(chǎn)量。去除的雜質(zhì)主要有以磁鐵礦為主的強(qiáng)磁性礦物和以赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等為主的弱磁性雜質(zhì)礦物。對(duì)于強(qiáng)磁性雜質(zhì)的礦物，采用弱磁機(jī)、中磁機(jī)進(jìn)行磁選；對(duì)于弱磁性雜質(zhì)礦物，常選用在106e 以上的強(qiáng)磁機(jī)。不過(guò)石英砂中強(qiáng)磁性礦物含量是很少的，很少有砂礦可以用弱磁機(jī)來(lái)降低鐵量，所以，適用于石英砂選礦的主要的強(qiáng)磁機(jī)。 

(3)擦洗

目前，擦洗主要有攪拌擦洗和棒磨擦洗。攪拌擦洗主要依靠葉片的劇烈攪拌造成顆粒之間的摩擦。其影響擦洗效果的主要因素是攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)和配置以及工藝流程中的擦洗濃度和擦洗時(shí)間。因其影響因素太多，同時(shí)砂子的強(qiáng)磨性，對(duì)設(shè)備的耐磨性提出了很高的要求。故攪拌擦洗的提純效果不太理想。然而與攪拌擦洗相比，棒磨擦洗不僅可以去除石英砂表面的雜質(zhì)，而且可去除不均勻處及微小縫隙處的雜質(zhì)，幾乎是攪拌擦洗的兩倍，然而對(duì)于石英砂表面的薄膜鐵難以去除，故它只是石英砂預(yù)處理的一種方法。

2.2 化學(xué)方法

化學(xué)方法處理主要用無(wú)機(jī)酸或還原劑來(lái)處理，適合于獲得較高的提純效果。 酸浸及酸洗是普通化學(xué)處理方法。酸浸法可分為冷酸浸法和熱酸浸法，常用酸類(lèi)有鹽酸、硫酸和氫氟酸，這些酸對(duì)石英砂中的金屬雜質(zhì)礦物均有較好的去除效果，特別對(duì)Fe 和Al 的去除效果明顯。影響酸浸提純效果的主要因素是酸的組成、酸的濃度及用量、溫度、時(shí)間等。經(jīng)過(guò)酸浸，可得到純度達(dá)99.99%的高純石英砂甚至超高純石英砂。

絡(luò)合法是利用石英砂在酸浸過(guò)程中，酸能與雜質(zhì)離子形成絡(luò)合物再溶于水，從而達(dá)到提純效果。絡(luò)合法常用的酸類(lèi)主要是草酸和醋酸。國(guó)外曾報(bào)道過(guò)，F(xiàn)·維格里奧等人使用草酸作浸出劑來(lái)除去石英砂中的鐵雜質(zhì)，石英砂中的 Fe2O3含量從 110ppm 降低至 10ppm，其除鐵率達(dá)到 80～90%以上，不過(guò)其對(duì)石英砂的粒度有一定的要求（平均粒徑20um）。

2.3 微生物法

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。保加利亞S.N.Grudev等人的報(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，主要它產(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。

石英砂的提純技術(shù)除了常見(jiàn)的幾種外，還有靜電提純技術(shù)，輻射提純技術(shù)等。靜電提純技術(shù)是以礦物的不同電導(dǎo)率為基礎(chǔ)進(jìn)行提純，主要是為分離長(zhǎng)石和石英。輻射提純技術(shù)是以礦物中的一些元素的特殊性質(zhì)，作為一種新方法，特別適用于塊狀物的分選。

在實(shí)際應(yīng)用中，只單獨(dú)使用一種方法就可以達(dá)到生產(chǎn)合格石英砂的情況是很少的，往往是物理方法和化學(xué)方法相結(jié)合，從而達(dá)到提純標(biāo)準(zhǔn)。