石英砂又稱硅砂，是一種常見的非金屬礦物原料，經(jīng)選礦提純后可制成高純石英砂，廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷、冶金、鑄造及耐火材料等行業(yè)。

通常，天然石英砂和石英砂巖的主要礦物是石英，另外通常還伴生有一些其他雜質(zhì)礦物，主要為云母類礦物、長(zhǎng)石類礦物以及鐵鋁金屬氧化礦物等，這些雜質(zhì)的混入大大降低了石英砂的價(jià)值，影響了產(chǎn)品質(zhì)量。因此，為滿足工業(yè)應(yīng)用需求，通常需要對(duì)石英砂進(jìn)行除雜、提純等操作。

石英砂除雜工藝是將原料石英砂，通過擦洗脫泥、磁選、溜槽重選、浮選、酸洗或幾種方法聯(lián)合作業(yè)，去除石英砂中的礦物雜質(zhì)，獲得粒度和雜質(zhì)含量均符合要求的高純石英砂。

一、水洗、分級(jí)脫泥與擦洗

石英砂中的SiO2的品位隨著石英砂粒度的變細(xì)而降低，鐵質(zhì)和鋁制等雜質(zhì)礦物的品位則正好相反，這種現(xiàn)象在含有大量粘土性質(zhì)礦物石英砂中尤為明顯。所以在入選前對(duì)石英砂原礦進(jìn)行水選，分級(jí)脫泥是非常必要的，而且效果也是較為明顯的。

擦洗法主要是借助機(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，以及進(jìn)一步擦碎未成單體的礦物集合體，再經(jīng)分級(jí)作業(yè)達(dá)到石英砂進(jìn)一步提純的效果。

所需設(shè)備：高效攪拌式擦洗機(jī)

二、磁選法

磁選法是去除原料中含鐵雜質(zhì)的有效方法之一。磁選工藝的采用，可以最大限度的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。

由于原料中所含的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等礦物具有弱磁性，利用濕式強(qiáng)磁選機(jī)在磁場(chǎng)強(qiáng)度為8×105A/m（安培/米）以上時(shí)可選出；而對(duì)含雜以磁鐵礦為主的強(qiáng)磁性礦物，則采用弱磁選機(jī)或中磁選機(jī)進(jìn)行選別。為進(jìn)一步去除其他少量的弱磁性礦物（如角閃石、輝石以及磁性礦物與石英的連生體）時(shí)，可再采用磁場(chǎng)強(qiáng)度大于12000高斯的高梯度磁選機(jī)進(jìn)行二級(jí)磁選。

所需設(shè)備：磁選機(jī)

三、浮選

石英砂浮選法主要包括有氟浮選和無氟浮選。其中，有氟浮選是采用陽離子捕收劑和氫氟酸活化劑在酸性pH值范圍內(nèi)進(jìn)行，其缺點(diǎn)是含氟廢水對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，需進(jìn)行處理后排放。

無氟浮選是利用石英、長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)構(gòu)成的差異，合理調(diào)配陰陽離子混合捕收劑的配比和用量，利用它們Zeta電位不同，優(yōu)先浮選出長(zhǎng)石，實(shí)現(xiàn)分離。

采用三級(jí)浮選工藝流程分別去除石英砂中的云母類礦物和長(zhǎng)石類礦物。一級(jí)浮選是在中性或弱酸性環(huán)境下，采用相應(yīng)的藥劑制度從漿體中浮選出含鐵的泥質(zhì)物；二級(jí)浮選是在中性或弱酸性環(huán)境下，采用相應(yīng)的藥劑制度從漿體中浮選出云母類礦物以及云母與石英的連生體；三級(jí)浮選是在中性或弱酸性環(huán)境下，采用相應(yīng)的藥劑制度從漿體中浮選出長(zhǎng)石類礦物以及長(zhǎng)石與石英的連生體。

所需設(shè)備：浮選機(jī)

四、色選

色選是根據(jù)物料光學(xué)特性的差異，利用光電探測(cè)技術(shù)將顆粒物料中的異色顆粒自動(dòng)分揀出來。色選機(jī)主要由給料系統(tǒng)、光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和分離執(zhí)行系統(tǒng)組成。

運(yùn)用該技術(shù)的色選機(jī)，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品業(yè)、工業(yè)、礦業(yè)等，可分選米類、豆類、芝麻、珍珠、玉石、塑料、金屬、礦石等物料。既可以提高物料的品質(zhì)，增加附加值，又可保障食用、使用時(shí)的安全性。而且，當(dāng)異色顆粒與正常顆粒在大小、密度十分接近的情況時(shí)，色選成了唯一可行的分揀方式。

所需設(shè)備：光電色選機(jī)

五、酸洗

酸洗主要是為了消除石英砂原料石英石，硅藻土載體表面吸附，減少色譜峰脫層載體在生產(chǎn)加工前需進(jìn)行酸洗處理。

酸洗法分為單酸酸洗和混酸酸洗，常用的酸類包括硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸等。其原理是利用石英不溶于酸（氫氟酸除外），其它雜質(zhì)礦物均能被酸液溶解的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硅質(zhì)原料進(jìn)行進(jìn)一步提純的化學(xué)處理方法。

酸洗提純會(huì)產(chǎn)生大量的含酸、高鹽度、高色度、高濁度廢水，特別是含氟廢水，不妥善處理勢(shì)必會(huì)造成及其嚴(yán)重的環(huán)境污染。石英砂酸洗廢水中一般含有氫離子、氟離子、固體懸浮物、重金屬離子等，其處理難點(diǎn)就在于如何有效的去除氟離子。

結(jié)語

高純石英已成為新能源、光導(dǎo)纖維、激光、信息技術(shù)、航空航天、微電子等高技術(shù)領(lǐng)域不可替代的關(guān)鍵原材料。隨著中國(guó)制造2025的不斷推進(jìn)，突破高純石英砂加工技術(shù)困境也愈發(fā)重要。

由于不同地區(qū)的石英礦性質(zhì)不同，所含雜質(zhì)、嵌部粒度也不盡相同，因此，在對(duì)預(yù)處理后的石英砂進(jìn)行進(jìn)一步提純制備時(shí)，需要根據(jù)石英砂本身的礦石性質(zhì)采取不同的聯(lián)合工藝流程，才能有針對(duì)性地除雜，得到高純度的石英砂。

參考來源

范培強(qiáng)等.國(guó)內(nèi)高純石英砂選礦與深加工研究現(xiàn)狀

石鈺等.高純石英砂的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展

汪靈等.中國(guó)高純石英技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景

吳逍.高純石英原料選擇評(píng)價(jià)及提純工藝研究