中國(guó)粉體網(wǎng)訊 石英的主要成分為二氧化硅，化學(xué)式為SiO2，屬于氧化礦物，是一種親水性礦物。根據(jù)硅氧四面體連結(jié)方式不同，石英可分為島狀、架狀、環(huán)狀、鏈狀及層狀五種結(jié)構(gòu)類型。石英包括低溫石英（α-石英）、高溫石英（β-石英），低溫石英是石英族中分布最廣的礦物種，因此通常所說(shuō)的石英為低溫石英。
二氧化硅相圖
石英礦中的雜質(zhì)
石英礦中雜質(zhì)大致分兩大類：結(jié)構(gòu)性雜質(zhì)與非結(jié)構(gòu)性雜質(zhì)。其中結(jié)構(gòu)性雜質(zhì)也被稱為元素雜質(zhì)、晶格雜質(zhì)；非結(jié)構(gòu)性雜質(zhì)，則包括礦物雜質(zhì)（固體包裹體）和氣液包裹體（流體包裹體）。在眾多雜質(zhì)之中，元素雜質(zhì)最難去除，氣液包裹體次之。
石英晶格內(nèi)的結(jié)構(gòu)雜質(zhì)
石英礦中常見(jiàn)的礦物雜質(zhì)為與石英共生的含鋁的硅酸鹽礦物如長(zhǎng)石、云母，它們之間的物理、化學(xué)性質(zhì)類似，用重選、酸洗、磁選不能分離，行之有效的方法一般是浮選分離工藝。
石英礦浮選與浮選機(jī)理
浮選主要是通過(guò)利用各礦物密度的不同以及各礦物表面潤(rùn)濕性的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)的。浮選可以除去大多數(shù)的除石英以外的礦物顆粒，并實(shí)現(xiàn)富集石英的目的。
浮選機(jī)理流程圖
不同礦物表面對(duì)水潤(rùn)濕性的差異性是浮選的基礎(chǔ)。疏水的顆粒傾向于與氣泡粘附，顆粒依附氣泡浮升至液面，而親水的顆粒與氣泡碰撞后，仍然會(huì)脫離懸浮或沉入在水中，如此一來(lái)，根據(jù)礦物顆粒親疏水的差異就能起到分選不同礦物的作用。
疏水顆粒被氣泡捕收
浮選法主要用于除去與石英礦共生的云母、長(zhǎng)石類礦物，也能浮選含磷、含鐵礦物，另外用浮選也可脫除破碎和研磨時(shí)混入的次生鐵。
影響浮選的因素
浮選是一項(xiàng)會(huì)被很多因素影響的技術(shù)，主要有三類影響因素：第一類是機(jī)械因素，如浮選機(jī)類型、空氣流動(dòng)狀態(tài)、礦漿流動(dòng)狀態(tài)及槽列組成等；第二類因素是人為操作因素，如給礦速度和溫度等；第三類因素則是化學(xué)因素，即浮選藥劑。
粒度控制
當(dāng)?shù)V物的顆粒太大，伴隨浮選藥劑產(chǎn)生的氣泡承載礦物顆粒的能力不足，即表現(xiàn)為氣泡的承載能力弱。當(dāng)?shù)V物顆粒粒度太小，氣泡對(duì)顆粒承載能力是足夠了，但是對(duì)礦物的品位會(huì)造成影響，使得品位降低，即目標(biāo)礦物在浮選出來(lái)的礦物中的含量比降低，同樣也達(dá)不到好的浮選效果。
浮選溫度
調(diào)節(jié)浮選溫度主要來(lái)自兩個(gè)方面：第一是給藥劑一個(gè)適宜的作用與反應(yīng)環(huán)境，因?yàn)椴煌乃巹┬枰倪m宜溫度是不同的；第二是由于礦物浮選分離需要在適宜的溫度下進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)V漿溫度設(shè)置為40～45℃時(shí)，石英浮選效果最佳。
水質(zhì)因素
一般采用去離子水和軟水較好，因?yàn)橛菜泻兴艿牡V物質(zhì)（如Ca2+、Mg2+、Fe3+等）較多，這些金屬離子會(huì)破壞或者消耗某些浮選藥劑。
浮選機(jī)
石英的浮選一般是在機(jī)械攪拌式浮選機(jī)中進(jìn)行，機(jī)械攪拌式浮選機(jī)是外氣自吸式的浮選機(jī)，機(jī)器不僅可以對(duì)礦漿充氣，而且還可以同時(shí)攪拌，這對(duì)多級(jí)浮選有較大的優(yōu)越性，同時(shí)也能讓浮選達(dá)到好的效果。
浮選藥劑
捕收劑：其效果主要是使得目的礦物或者待去除的礦物表面疏水，增加其可浮性，從而使得被選物由氣泡附著并浮出礦漿。
調(diào)整劑：其效果主要是調(diào)整捕收劑的作用反應(yīng)環(huán)境即礦漿介質(zhì)的條件，以及對(duì)捕收劑與礦物作用的調(diào)節(jié)。
起泡劑：其效果主要是促使礦漿中氣泡產(chǎn)生的更多，從而使得泡沫對(duì)礦物的承載能力更強(qiáng)，從而結(jié)合礦物的粒度，更好的從礦漿中浮出礦物。
浮選藥劑分類
石英與長(zhǎng)石浮選分離
石英和長(zhǎng)石是兩種常見(jiàn)的硅酸鹽礦物，兩者的晶體結(jié)構(gòu)非常相似。目前，分離石英與長(zhǎng)石最有效的方法是浮選法。
氫氟酸法
“氫氟酸法”是一種分離石英與長(zhǎng)石的傳統(tǒng)方法。氫氟酸溶液是一種強(qiáng)酸性溶液，可以用作浮選礦漿中的 p H 調(diào)整劑，同時(shí)也可作為長(zhǎng)石的活化劑，并采用胺類捕收劑（陽(yáng)離子捕收劑），組合藥劑可以從礦漿中優(yōu)先浮選出長(zhǎng)石，從而實(shí)現(xiàn)石英與長(zhǎng)石的浮選分離。
隨著人們環(huán)保意識(shí)以及國(guó)家對(duì)環(huán)境的保護(hù)力度均不斷加強(qiáng)，同時(shí)氟離子對(duì)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的危害，所以從 70 年代開(kāi)始，美國(guó)、日本等國(guó)家開(kāi)始對(duì)礦物的“無(wú)氟”浮選法進(jìn)行研究。
無(wú)氟有酸法
所謂無(wú)氟有酸法是指在 pH =2~3 的條件下，以烷基丙撐二胺醋酸鹽和石油磺酸鹽為捕收劑優(yōu)先浮選長(zhǎng)石，達(dá)到長(zhǎng)石與石英的分離。
強(qiáng)酸性介質(zhì)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕，給實(shí)際操作帶來(lái)了諸多不便。為了排除強(qiáng)酸性條件的影響，人們開(kāi)始專注于中性條件下或堿性條件下石英長(zhǎng)石浮選分離新工藝的研究，通常稱為無(wú)氟無(wú)酸法。
無(wú)氟無(wú)酸法
“無(wú)氟無(wú)酸法”顧名思義就是進(jìn)行礦物浮選時(shí)不引入對(duì)環(huán)境造成危害的氟離子，以及浮選時(shí)礦漿不顯酸性（中性或堿性）。
（1）中性浮長(zhǎng)石法
在自然的中性介質(zhì)條件下，不引入氟離子，僅采用陰陽(yáng)離子混合捕收劑并添加長(zhǎng)石活化劑及石英抑制劑，即可優(yōu)先浮選出長(zhǎng)石，實(shí)現(xiàn)石英和長(zhǎng)石的有效分離。
（2）堿性浮石英法
在堿性的介質(zhì)條件下，不引入氟離子，通過(guò)金屬離子作為活化劑活化石英，再采用陰離子捕收劑優(yōu)選浮選出石英，實(shí)現(xiàn)石英與長(zhǎng)石的有效分離。
結(jié)語(yǔ)
隨著石英原料礦—天然水晶資源日漸枯竭，探索替代水晶的石英原料礦種迫在眉睫。通常在特殊自然條件下形成的石英和長(zhǎng)石共生礦物，更有可能通過(guò)浮選提純生產(chǎn)出高純石英砂，從而替代天然水晶。石英與長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)相似，利用浮選法可實(shí)現(xiàn)兩者分離。由于氟離子會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，強(qiáng)酸性條件對(duì)設(shè)備腐蝕也是非常嚴(yán)重，因此無(wú)氟浮選是石英和長(zhǎng)石浮選分離的重要研究方向。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）
