石英砂是一種重要的非金屬礦物原料，用途廣泛。而石英砂鐵元素的含量直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，本文綜述了機(jī)械擦洗除鐵、磁選除鐵、超聲波除鐵、浮選除鐵、酸浸除鐵、微生物除鐵等方法優(yōu)缺點(diǎn)。隨著微電子、光電等行業(yè)的發(fā)展，高純石英砂的優(yōu)良性能使其他粉末無(wú)法替代的，市場(chǎng)前景較為廣闊。

石英砂又稱硅砂，是一種重要的非金屬礦物原料，廣泛用于玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料等工業(yè)。石英砂主要用于制造玻璃，而石英砂中鐵元素的含量直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)κ⑸暗募兌纫筝^為苛刻：一般要求SiO₂含量大于99.99%，雜質(zhì)含量，尤其是鐵雜質(zhì)含量，被限制在較低范圍內(nèi)，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中提高石英砂的品味，降低鐵元素的含量就顯得非常重要。

石英砂中主要礦物是石英，另外還含有一些其他雜質(zhì)礦物，其中含鐵元素的雜質(zhì)礦物有：赤鐵礦、磁鐵礦、針鐵礦等。這些含鐵雜質(zhì)或鑲嵌于石英顆粒中，或附于石英表面。由于這些含鐵雜質(zhì)的存在大大降低了石英砂的使用價(jià)值，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，如在玻璃生產(chǎn)中，含鐵雜質(zhì)對(duì)玻璃的生產(chǎn)和質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生較大的危害，特別是對(duì)玻璃熔制過(guò)程中的熱力學(xué)性質(zhì)和玻璃成品的透光性。

目前用于石英砂除鐵技術(shù)主要有以下方法：

1、機(jī)械擦洗除鐵

機(jī)械擦洗是借助機(jī)械外力和砂粒間的碰撞與摩擦來(lái)除去石英砂表面的薄膜鐵及粘附在石英砂表面的含鐵礦物，從而達(dá)到除鐵的目的。目前，擦洗技術(shù)主要是棒磨擦洗和機(jī)械擦洗。

與其它除鐵工藝相比較該工藝具有以下特點(diǎn)：一是產(chǎn)品質(zhì)量好、可以達(dá)到浮法玻璃對(duì)優(yōu)良硅砂的質(zhì)量要求；二是產(chǎn)量大。現(xiàn)在一些小規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)和加工企業(yè)使用這種方法除鐵的較多，因?yàn)樗杀镜筒僮骱?jiǎn)單，但除鐵率相對(duì)較低。

2、磁選除鐵

磁選分為干選和濕選。干選和濕選兩種工藝進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，濕式強(qiáng)磁選存在磁選機(jī)耗電量大、介質(zhì)易磨損、生產(chǎn)用水量大、運(yùn)行和維修成本高等缺陷。干式強(qiáng)磁選工藝操作方便，運(yùn)行和維修成本比濕式低。

在磁選工藝中，濕式強(qiáng)磁選機(jī)可以較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。

在生產(chǎn)中采用濕式強(qiáng)磁機(jī)較佳，可獲得Fe₂O₃為0.036%的優(yōu)良石英砂精礦。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)度影響較大。另外，磁選次數(shù)越多，石英砂粒度越細(xì)，除鐵效果越好。

3、超聲波除鐵

超聲波除鐵主要是除去顆粒表面的次生鐵薄膜（即“薄膜鐵”）。鐵質(zhì)薄膜結(jié)合牢固，在選礦中使用的機(jī)械擦洗方法不能使其分離出來(lái)。

用超聲波技術(shù)處理含“薄膜鐵”的天然硅砂，具有時(shí)間短、效率高的特點(diǎn)。在處理十分鐘時(shí)，除鐵率一般可達(dá)46%-70%。在采用超聲波除鐵應(yīng)注意及時(shí)排除廢液，防止因二次粘附而降低除鐵效果。超聲波清洗與化學(xué)藥劑（分散劑）相結(jié)合，除鐵率可以提高15%-30%。

超聲波除鐵對(duì)于硅砂這種廉價(jià)資源來(lái)說(shuō)，目前還顯得比較昂貴，在大型選礦廠應(yīng)用仍有困難，但用于那些要求純度高、用量少的生產(chǎn)領(lǐng)域是可能的。

4、浮選除鐵

浮選法可分為三種：

一種是有氟有酸法。這種方法因其浮選效果好、容易控制、指標(biāo)穩(wěn)定而被廣泛采用。但氟離子對(duì)土地的侵蝕作用及對(duì)周圍環(huán)境的破壞很大。

二種是無(wú)氟有酸法。這種方法的較大優(yōu)點(diǎn)是避免使用對(duì)環(huán)境有破壞性作用的氟離子，生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)定，但強(qiáng)酸對(duì)選礦設(shè)備的腐蝕作用不容忽視。對(duì)浮選設(shè)備有較高要求。

三種是無(wú)氟無(wú)酸法。在自然pH條件下，通過(guò)對(duì)陰陽(yáng)離子捕捉劑的合理調(diào)配，創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)特的高濃度礦漿浮選環(huán)境，達(dá)到優(yōu)先浮選雜質(zhì)礦物的目的。但由于這種方法對(duì)原砂處理及礦漿環(huán)境有較嚴(yán)格的要求，生產(chǎn)上不容易控制，目前未能得到廣泛應(yīng)用。

5、酸浸除鐵

酸浸除鐵式利用石英不溶于酸（HF除外），含F(xiàn)e的雜質(zhì)礦物能被酸液溶解的特點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)從石英砂中除去含鐵礦物的目的。酸浸法常用酸類有硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸等。對(duì)Fe、Al、Mg的脫除，上述酸均有效果。研究發(fā)現(xiàn)鹽酸對(duì)鐵的去除效果比硫酸要好。一般來(lái)說(shuō)使用硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸費(fèi)用高，而且對(duì)環(huán)境影響大。

外國(guó)學(xué)者F·維格里奧等人使用草酸作浸出劑除去石英砂礦物中的鐵。這種方法是利用草酸與礦粒表面的Fe³⁺反應(yīng)生成絡(luò)合物再溶于水，從而達(dá)到除鐵的目的，但這種情況下鐵的溶解機(jī)理有別于無(wú)機(jī)酸對(duì)鐵礦物的溶解。使用草酸除鐵主要優(yōu)點(diǎn)在于，浸出時(shí)形成了可溶性絡(luò)合物，該絡(luò)合物在微生物和日光作用下均可被分解。另外，用草酸除鐵對(duì)礦石的粒度有一定的要求，一般要求把礦石磨細(xì)到平均粒徑20μm左右，在處理礦石3h以上，除鐵率可達(dá)80-100%。經(jīng)過(guò)酸浸處理后，可獲得SiO₂純度達(dá)99.99%，F(xiàn)e含量≤235ppm的高純石英砂。

6、微生物除鐵

用微生物浸除石英砂顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵是新近發(fā)展起來(lái)的一種除鐵技術(shù)，目前處于實(shí)驗(yàn)室和小型試驗(yàn)的研究階段。據(jù)國(guó)外研究結(jié)果表明，黑曲霉菌、青霉菌、梨型毛菌、假單胞菌類、桿菌類、多粘芽胞桿菌、乳酸小球菌等微生物對(duì)石英表面氧化鐵進(jìn)行浸除時(shí)，均取得了較好的效果，其中以黑曲霉素菌浸除鐵效果較佳，F(xiàn)e₂O₃的去除率高達(dá)88.8%，石英砂中Fe₂O₃的品味低達(dá)0.008%。

綜上所述，不管是那種除鐵方法，在石英砂提純的整個(gè)工藝過(guò)程中，都有不可替代的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，往往是先用物理方法作預(yù)處理，如水洗和分級(jí)脫泥、擦洗、磁選、浮選和超聲波法，除去大部分的雜質(zhì)，再進(jìn)行化學(xué)方法即酸浸法和絡(luò)合法，進(jìn)一步除去石英砂中的微量雜質(zhì)。但是化學(xué)方法所使用的酸液對(duì)環(huán)境有著嚴(yán)重的污染，這就需要我們尋求一種新的提純方法，并結(jié)合化學(xué)、物理、機(jī)械化學(xué)、電磁（波）化學(xué)等知識(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。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石英砂的選礦提純具有很重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。尤其是隨著微電子、光電等行業(yè)的發(fā)展，高純石英砂的優(yōu)良性能是其他粉末無(wú)法替代的，市場(chǎng)前景較為廣闊。