中國(guó)粉體網(wǎng)訊 高純石英砂是高檔石英制品的原材料，是硅產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于光伏、電子信息、電光源和光通訊等行業(yè)，在新材料、新能源等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和作用。
大多數(shù)高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)κ⑸暗募兌扔兄^高的要求，且限制鐵雜質(zhì)的含量必須控制在很低，因此，石英砂的除鐵技術(shù)非常關(guān)鍵。石英砂中鐵元素的雜質(zhì)礦物主要包括：針鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、電氣石、角閃石、黑云母、石榴子石等。雜質(zhì)的主要賦存形式包括節(jié)理面上的氧化鐵薄膜、節(jié)理面上次生淋濾的鐵泥質(zhì)、細(xì)小石英顆粒表面及裂隙中的鐵質(zhì)、含鐵質(zhì)的礦物等。目前，石英砂除鐵工藝一般先把顏料進(jìn)行水洗脫泥，再通過(guò)選擇機(jī)械擦洗、磁選、超聲波、浮選、酸洗、微生物等方法。
機(jī)械擦洗除鐵
用機(jī)械力和砂粒之間的剝離力去除石英砂表面的雜質(zhì)鐵、粘結(jié)和礦物泥。擦洗使石英砂礦物前期可以有效地排出一部分雜質(zhì)，清潔石英砂顆粒的表面，從而順利進(jìn)行后面的提純工作。目前，擦洗技術(shù)主要有棒磨擦洗和機(jī)械擦洗。對(duì)于機(jī)械擦洗，一般認(rèn)為影響擦洗效果的主要因素是來(lái)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，包括擦洗時(shí)間和擦洗濃度。
浮選除鐵
浮選是通過(guò)加入表面活性劑來(lái)改變不同礦物顆粒表面的物理和化學(xué)性質(zhì)，使它們的差異擴(kuò)大，從而在溶液中把不同的雜質(zhì)浮選上來(lái)。浮選法主要用以清除石英砂中的長(zhǎng)石、云母和次生鐵以及各種非磁性伴生雜質(zhì)為主。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。
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，達(dá)到除鐵的目的。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。
酸浸除鐵
酸浸除鐵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)，從而實(shí)現(xiàn)從石英砂中除去含鐵礦物的目的。酸浸法不僅能將鐵質(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。
但是，酸浸法工藝的常用的酸一般為多種酸的混合物，主要有硫酸、硝酸和氫氟酸等，這些混合酸的腐蝕性很強(qiáng)，同時(shí)具有很強(qiáng)的氧化性、較高的腐蝕介質(zhì)溫度，提高了設(shè)備的腐蝕損耗。另外，酸洗可能會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，隨著各國(guó)對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重視逐年提高，國(guó)內(nèi)對(duì)礦區(qū)廢水尾礦渣排放要求日益嚴(yán)格，化學(xué)酸浸的使用受到限制。
微生物除鐵
微生物除鐵法是利用其分解的有機(jī)酸（檸檬酸、草酸、葡萄糖酸）和代謝產(chǎn)物與鐵雜質(zhì)發(fā)生絡(luò)合作用，從而使其除去。這類(lèi)微生物主要有青霉菌、黑曲霉菌、多粘芽孢桿菌、假單胞菌梨形毛菌、乳酸小球菌、環(huán)狀芽孢桿菌等。微生物浸出由于其需要很高的要求，如微生物的培養(yǎng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的選擇和溫度的控制都有嚴(yán)格要求，其工藝的復(fù)雜程度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有的提純工藝。
磁選除鐵
磁選法是利用磁力將磁性礦物和非磁性礦物分離的方法，利用這種方法，可以把原砂中與砂粒表面緊緊黏結(jié)著的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母、鈦鐵礦、黃鐵礦和石榴石等弱磁性雜質(zhì)礦物去除，也可去除帶有磁性礦物包裹體的雜質(zhì)。為了達(dá)到此目的，磁選機(jī)必須滿(mǎn)足作用在磁性礦物上的磁力大于作用于磁性礦粒上的所有機(jī)械力的合力，才能使磁性礦物與非磁性礦物分離。
磁選通常采用的設(shè)備是濕式強(qiáng)磁選機(jī)和高梯度磁選機(jī)。濕式強(qiáng)磁選機(jī)可以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)含雜以弱磁性雜質(zhì)礦物為主的石英砂，利用濕式強(qiáng)磁機(jī)在10000奧斯特以上可以選出；對(duì)含雜質(zhì)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)行選取效果比較好。濕式強(qiáng)磁選機(jī)除鐵效果受給料量、沖洗水量、磁場(chǎng)強(qiáng)度等參數(shù)影響，其中以磁場(chǎng)強(qiáng)度影響最大。另外，磁選次數(shù)越多，石英砂粒度越細(xì)，除鐵效果越好。但濕式強(qiáng)磁選機(jī)的耗電量大、易磨損、成本高，且生產(chǎn)過(guò)程中用水量較大。而干式磁選多采用干式強(qiáng)磁機(jī)進(jìn)行除雜，其工藝操作方便，運(yùn)行和維修成本比濕式磁選機(jī)低。
在實(shí)際生產(chǎn)中磁選法環(huán)保、操作簡(jiǎn)單，對(duì)石英分離磁性礦物有著較好的效果。目前在工業(yè)生產(chǎn)中磁選是必不可少的一段工藝，通過(guò)調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度可以有效去除強(qiáng)磁性礦物，如磁鐵礦，也可以將弱磁性元素K、Na等元素去除。影響磁選效果的因素有：磁場(chǎng)強(qiáng)度、礦漿濃度、礦石粒度等，控制好這幾個(gè)因素可以將雜質(zhì)有效去除。
華特磁電6米智能立環(huán)高梯度磁選機(jī)
山東華特磁電科技股份有限公司是創(chuàng)新型試點(diǎn)企業(yè)，高新技術(shù)企業(yè)，國(guó)家制造業(yè)單項(xiàng)冠軍、國(guó)家專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范企業(yè)，是磁力應(yīng)用設(shè)備專(zhuān)業(yè)制造基地。華特磁電有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)為客戶(hù)提供EPC總承包。從工程咨詢(xún)、選礦試驗(yàn)、選廠設(shè)計(jì)、制造采購(gòu)、安裝調(diào)試、運(yùn)營(yíng)與管理等方面不斷滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，為客戶(hù)提供一條龍服務(wù)。目前華特磁電已經(jīng)研發(fā)并成功推廣非礦加工設(shè)備30余種、磁選除雜設(shè)備20余系列供不同客戶(hù)選擇使用。并通過(guò)礦山實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)成功應(yīng)用了多種干法、濕法特色加工工藝。
2023年9月15日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在江蘇東海舉辦“2023全國(guó)集成電路及光伏用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)”。屆時(shí)，山東華特磁電科技股份有限公司董事長(zhǎng)兼總裁王兆連將帶來(lái)題為《高純石英除鐵提純新技術(shù)新裝備的研究》的報(bào)告，華特磁電在磁選裝備領(lǐng)域深耕30年，有著豐富的選礦經(jīng)驗(yàn)。屆時(shí)，王董將為我們介紹哪些新的除鐵工藝和裝備呢？讓我們拭目以待。
參考來(lái)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
謝兵等.超白玻璃用石英原料深加工技術(shù)進(jìn)展
石鈺等.高純石英砂的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展
魏奎先等.高純石英砂制備技術(shù)研究進(jìn)展
張大朋等.石英砂除鐵方法
胡宏坤等.石英砂除鐵方法簡(jiǎn)述——以鳳陽(yáng)縣石英砂礦企為例
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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