我國石(shi)英(ying)礦(kuang)資源豐富，區域分布較廣，但雜質種類多(duo)且(qie)賦(fu)存狀態復雜。近年(nian)來，石(shi)英(ying)砂(sha)提純(chun)及深加(jia)工(gong)技術研究主要圍繞選(xuan)礦(kuang)提純(chun)（物(wu)理法(fa)、化(hua)(hua)學法(fa)、生物(wu)法(fa)和聯合(he)提純(chun)法(fa)）、硅微(wei)粉加(jia)工(gong)（超細粉碎、球形化(hua)(hua)處理）和表面改性等方面展(zhan)開。
1、物理法提純
物理方(fang)法(fa)主要(yao)是通過(guo)水洗——分級脫(tuo)泥、擦(ca)洗、磁選和(he)浮(fu)選等方(fang)法(fa)除(chu)去(qu)石英砂(sha)中的雜質，也可以聯合幾種工藝進一步除(chu)雜。
（1）水洗——分級脫泥(ni)和擦洗
在(zai)石(shi)英(ying)砂(sha)選礦(kuang)過(guo)程中，通常把粒度小于0.1mm的細(xi)粒級(ji)稱為礦(kuang)泥(ni)。針對(dui)還有(you)大(da)量(liang)黏(nian)土(tu)及礦(kuang)泥(ni)的石(shi)英(ying)砂(sha)，隨著粒度的變細(xi)，二氧化硅的品位(wei)逐漸(jian)降低，而鐵、鋁(lv)等雜(za)質反而上(shang)升。采用水洗(xi)——分級(ji)脫泥(ni)方法(fa)可(ke)有(you)效提高(gao)其(qi)品位(wei)。波(bo)濤石(shi)英(ying)砂(sha)廠(chang)家對(dui)江蘇宿遷馬鞍(an)山石(shi)英(ying)砂(sha)進行(xing)水洗(xi)——分級(ji)脫泥(ni)，其(qi)鐵含(han)(han)量(liang)可(ke)降至(zhi)0.49%，鋁(lv)含(han)(han)量(liang)降至(zhi)6.79%。
對于石(shi)英砂(sha)表(biao)面的(de)(de)薄膜鐵和粘連性的(de)(de)雜質，水(shui)洗——分級(ji)脫泥的(de)(de)效果較(jiao)(jiao)差，這就需要借助機械(xie)力和砂(sha)粒之(zhi)間的(de)(de)磨(mo)剝力來去除(chu)適應砂(sha)表(biao)面的(de)(de)薄膜鐵及粘連性雜質，在(zai)經過分級(ji)脫泥就可以(yi)實現較(jiao)(jiao)好地除(chu)雜效果。
研究表明：棒磨擦洗的效果最為理想，一般擦洗濃度在50%-60%，擦洗時間應根據礦石的性質來確定，以初步達到產品質量要求，時間不宜過長，以避免能耗過多及對設備的過大磨損。波濤凈水對云南某地SiO2含量95%-97%的石英礦，采用加藥高效強力棒摩擦洗-分級脫泥工藝流程，可得到SiO2≥99.81%的(de)精砂(sha)產品。
另外，在擦(ca)洗(xi)的(de)過程(cheng)中通(tong)過添加助擦(ca)劑（如水玻(bo)璃(li)），可降低礦物顆粒(li)表面能，提高(gao)顆粒(li)之間(jian)的(de)電斥力，產生對細粒(li)之間(jian)的(de)分散和(he)顆粒(li)的(de)分裂(lie)作(zuo)(zuo)用(yong)，從(cong)而起到助擦(ca)洗(xi)的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)。
（2）超聲波除鐵法
天然(ran)石(shi)英(ying)砂的(de)(de)顆粒表面(mian)(mian)容易受到(dao)含(han)鐵(tie)雜質的(de)(de)溶液污染，在表面(mian)(mian)形成鐵(tie)質薄(bo)膜，造成天然(ran)石(shi)英(ying)砂含(han)鐵(tie)過高，難(nan)以除去的(de)(de)問題。在超聲波作(zuo)用下(xia)，石(shi)英(ying)顆粒表面(mian)(mian)的(de)(de)鐵(tie)薄(bo)膜便會脫落下(xia)來，從(cong)而達到(dao)除鐵(tie)等雜質的(de)(de)目的(de)(de)。
（3）重選(xuan)、磁選(xuan)和浮(fu)選(xuan)
對于石英砂礦來說，常采用螺旋選礦機、溜槽、搖床等重選設備。石英砂廠家對海南某石英砂進行擦洗后再搖床分選，SiO2含(han)量可由99.3%提高(gao)到99.75%，但(dan)精礦(kuang)產率相(xiang)對較低。磁選(xuan)法可一(yi)定程度(du)的去除赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)、褐鐵(tie)礦(kuang)及(ji)黑云母等(deng)鐵(tie)鈦雜質。
對(dui)于(yu)一些(xie)賦存在鐵礦物(wu)顆(ke)粒中(zhong)或賦存于(yu)黑云(yun)母、石(shi)榴石(shi)及(ji)角閃(shan)石(shi)等(deng)礦物(wu)顆(ke)粒中(zhong)的鐵雜(za)質，以及(ji)賦存于(yu)長石(shi)中(zhong)的鋁(lv)雜(za)質，最有(you)效(xiao)的去除方法是浮(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)法。目前(qian)浮(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)主(zhu)要采用酸性條件，根據(ju)所(suo)使(shi)用的藥劑(ji)不同可(ke)分為有(you)氟浮(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)和(he)無氟浮(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)。但從工業生產來看，有(you)氟浮(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)仍是最主(zhu)要的浮(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)方法，其(qi)優勢(shi)是提純效(xiao)果較(jiao)(jiao)好，技術成熟，但對(dui)設備的腐(fu)蝕作用較(jiao)(jiao)大，環(huan)境污染較(jiao)(jiao)為嚴重。
2、化(hua)學法提純
提純(chun)石(shi)英砂的(de)化(hua)(hua)學(xue)(xue)方法(fa)主要為(wei)酸浸(jin)法(fa)，因其(qi)浸(jin)出效率高(gao)也是常用的(de)。相對(dui)于物理方法(fa)，化(hua)(hua)學(xue)(xue)法(fa)的(de)成本要高(gao)，但是提純(chun)效果要好，特(te)別是對(dui)石(shi)英砂純(chun)度要求較高(gao)的(de)情況下(xia)，化(hua)(hua)學(xue)(xue)提純(chun)更有效。
酸(suan)(suan)(suan)浸中常用的酸(suan)(suan)(suan)有(you)硫酸(suan)(suan)(suan)、鹽酸(suan)(suan)(suan)、硝酸(suan)(suan)(suan)、氫氟酸(suan)(suan)(suan)、草(cao)酸(suan)(suan)(suan)等。稀(xi)酸(suan)(suan)(suan)對鐵、鋁、鎂等雜(za)質去除效(xiao)(xiao)果好，而(er)濃的硫酸(suan)(suan)(suan)、氫氟酸(suan)(suan)(suan)對鈦、鉻雜(za)質去除效(xiao)(xiao)果好，因此在(zai)實際選礦中，混合酸(suan)(suan)(suan)對石英砂的提(ti)純效(xiao)(xiao)果佳。
波濤石英砂廠家等對四川金口河石英砂做了提純試驗研究，將樣品粉碎研磨至-0.074mm，水洗將比重小于水的雜質除去；酸浸采用質量分數為10%的鹽酸，在溫度45℃，酸浸時間為5h的條件下，石英砂的SiO2含量提高到了99.66%，對鐵雜質的去除作用明顯，由原礦的0.2441%降至71×10-6。對某地普通硅質原料精制提純，先經過破碎分選，又經HF-HCl混合液酸洗過后，獲得SiO2含量為98.47%的(de)精制石英砂，其鐵(tie)、鋁的(de)雜質含量分(fen)別降至0.019%和0.184%。
草酸屬(shu)于(yu)弱酸，對環境污染小，對設(she)備的(de)(de)(de)腐蝕(shi)作(zuo)用少，且除鐵(tie)(tie)效果明顯(xian)。其反應(ying)機理(li)是草酸與(yu)石英砂顆(ke)粒表面的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)等雜質反應(ying)生成(cheng)幾種絡合物，從(cong)而脫(tuo)離顆(ke)粒表面達到(dao)分離提純(chun)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。通過草酸浸出試驗研究了(le)安(an)徽(hui)鳳陽白云(yun)石廠的(de)(de)(de)石英砂，石英砂中(zhong)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)含(han)量可由132.0g/t降低到(dao)8.5g/t，除鐵(tie)(tie)效率(lv)達到(dao)了(le)93.6%。
此外，針對石英內部的包(bao)裹體(ti)雜質，通常采用高(gao)溫氯化煅燒(shao)法去除(chu)(chu)，其原理是(shi)將石英加熱到1000-1300℃，通入氯氣(qi)和氯化氫混合(he)氣(qi)體(ti)，以去除(chu)(chu)氣(qi)液包(bao)裹體(ti)里(li)面的堿(jian)金屬及(ji)堿(jian)土(tu)金屬、過(guo)渡金屬等雜質，經高(gao)溫氯化后的石英砂(sha)純(chun)度能達到99.99%以上。
3、微生物法提純
微(wei)生物(wu)(wu)浸出是一種利用微(wei)生物(wu)(wu)的(de)生理機能及其代謝產物(wu)(wu)經氧化、溶解(jie)及分解(jie)等作(zuo)用使石(shi)英砂表(biao)面的(de)雜質成分與石(shi)英母體(ti)分離的(de)新型提純方法。
由國外研究發現，使用黑(hei)曲霉、草分(fen)枝桿菌、青(qing)霉、多粘(zhan)素(su)桿菌等微生物(wu)浸出石(shi)英砂均有較(jiao)好的提純效果(guo)。雖然(ran)微生物(wu)浸出具有更(geng)環保，更(geng)節能的除雜優(you)勢，但是其浸出時間(jian)長，浸出效率低等缺點制(zhi)約了在工業上(shang)的應用。
4、聯合(he)提純
由于不(bu)(bu)同地(di)(di)區的石(shi)(shi)(shi)英(ying)礦(kuang)性質(zhi)不(bu)(bu)同，所含雜(za)質(zhi)、嵌部粒度(du)也不(bu)(bu)盡相(xiang)同，因此，在(zai)對(dui)預處理(li)后的石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂進(jin)行進(jin)一(yi)步提(ti)純(chun)制備時，需(xu)要(yao)根(gen)據石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂本身的礦(kuang)石(shi)(shi)(shi)性質(zhi)采取不(bu)(bu)同的聯合工藝流程，才能有針(zhen)對(dui)性地(di)(di)除雜(za)，得到(dao)高純(chun)度(du)的石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂。石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂廠家對(dui)湖南某地(di)(di)石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂采用浮選-酸浸(jin)提(ti)純(chun)，最終將石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂中的雜(za)質(zhi)含量由205.475g/t降(jiang)到(dao)62.9g/t，石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂純(chun)度(du)達到(dao)99.9936%。
5、超細粉碎加工
隨著高(gao)技術領(ling)域(yu)的(de)迅猛發展，高(gao)純石英粉(fen)作為填充(chong)材(cai)料已(yi)顯示出廣闊的(de)應用(yong)(yong)前景(jing)，在集成電路、催化(hua)劑(ji)、高(gao)級磨料、精細(xi)化(hua)工(gong)等領(ling)域(yu)應用(yong)(yong)廣泛。加工(gong)過程通常以高(gao)純石英砂為原料，經熔(rong)融煅(duan)燒、超細(xi)磨、分(fen)級等工(gong)藝生產出合格的(de)超細(xi)石英粉(fen)。
波濤石英砂廠家以SiO2含量為99.94%的石英粉作為原材料，采用以氧化鋯球為研磨介質、研磨桶內壁和攪拌器襯以聚氨酷的攪拌磨，經過12h的粉磨及沉降分級，獲得了SiO2含量99.91%，1μm以下的占11.65%的高純石英粉(fen)。
6、球形化處理
球(qiu)形(xing)(xing)石(shi)英(ying)粉(fen)又稱球(qiu)形(xing)(xing)硅(gui)微粉(fen)，是指顆(ke)粒個體呈球(qiu)形(xing)(xing)，主要成分為二氧化(hua)硅(gui)的無定(ding)形(xing)(xing)石(shi)英(ying)粉(fen)體材料，其(qi)制(zhi)備方法(fa)(fa)主要有火焰熔(rong)融法(fa)(fa)、等(deng)離子加熱爐法(fa)(fa)、化(hua)學合成法(fa)(fa)、水(shui)解法(fa)(fa)等(deng)。目前，我國(guo)球(qiu)形(xing)(xing)硅(gui)微粉(fen)產品(pin)的純度(du)、粒度(du)以及(ji)產品(pin)質量穩定(ding)性(xing)與國(guo)外(wai)產品(pin)比較還存在一定(ding)的差距。試(shi)驗發現碳極高(gao)溫電弧法(fa)(fa)在微粉(fen)球(qiu)形(xing)(xing)化(hua)中是較理想的加熱方法(fa)(fa)，用機(ji)械整(zheng)形(xing)(xing)機(ji)對顆(ke)粒預(yu)整(zheng)形(xing)(xing)可提高(gao)微粉(fen)的球(qiu)形(xing)(xing)化(hua)效果。
7、表面(mian)改性
天然石(shi)英粉與高(gao)分子(zi)材(cai)料的親(qin)和能(neng)力差，作為填(tian)料時往往分散不均勻(yun)，甚至成團，對(dui)產品(pin)的質量影響較(jiao)大，因(yin)此(ci)需對(dui)石(shi)英粉進行表面改性(xing)處理(li)，使(shi)之(zhi)具有反應活(huo)性(xing)。
石英砂表面化學改(gai)性(xing)常用的改(gai)性(xing)劑(ji)(ji)有(you)硅烷(wan)偶(ou)(ou)聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)（氨(an)基(ji)(ji)、環氧(yang)基(ji)(ji)、甲(jia)基(ji)(ji)丙烯基(ji)(ji)、三甲(jia)基(ji)(ji)、甲(jia)基(ji)(ji)和乙烯基(ji)(ji)）、鋁酸鹽偶(ou)(ou)聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)、鈦酸酯偶(ou)(ou)聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)、硬脂(zhi)酸復(fu)合(he)劑(ji)(ji)等(deng)，其(qi)中主要(yao)使用的是硅烷(wan)偶(ou)(ou)聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)。
隨著科學技術(shu)地不斷發(fa)展(zhan)，下(xia)游應用(yong)市(shi)場對(dui)石英砂的要求也(ye)越來(lai)越高(gao)，這不僅體現在純度和粒度上，還有向低(di)結晶度、低(di)放射性(xing)、球形化(hua)方向發(fa)展(zhan)的趨勢，并(bing)根據不同用(yong)途逐步實現功能化(hua)、專用(yong)化(hua)和系列化(hua)，這對(dui)高(gao)純石英砂的提(ti)純和深(shen)加工(gong)技術(shu)來(lai)說(shuo)，必(bi)將迎(ying)來(lai)更(geng)高(gao)的挑戰和發(fa)展(zhan)空間。
