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品的質量，本文綜述了機械擦洗除鐵、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缺點。隨著微電子、光電等行業的發展，高純石英砂的(de)優良性能使其他粉末無法替(ti)代(dai)的(de)，市場前(qian)景較為廣(guang)闊。

石(shi)英砂又稱硅砂，是一種重要(yao)的非金屬礦物(wu)原料(liao)(liao)(liao)，廣泛用于玻(bo)璃、鑄造、陶瓷及耐火材料(liao)(liao)(liao)、冶金、建筑、化(hua)工(gong)、塑料(liao)(liao)(liao)、橡膠、磨料(liao)(liao)(liao)等工(gong)業(ye)。

鳳陽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品的質量，高新技術領域對石英砂的純度要求較為苛刻：一般要求SiO₂含(han)量(liang)(liang)大(da)于(yu)99.99%，雜(za)質(zhi)含(han)量(liang)(liang)，尤其是鐵(tie)雜(za)質(zhi)含(han)量(liang)(liang)，被限制在(zai)(zai)很低(di)的范圍內(nei)，因此在(zai)(zai)生產過程中提(ti)高石(shi)英砂(sha)的品(pin)味(wei)降低(di)鐵(tie)元素(su)的含(han)量(liang)(liang)就顯(xian)得(de)非常重要。

鳳(feng)陽石(shi)(shi)英(ying)(ying)砂中，主要礦(kuang)(kuang)物(wu)是石(shi)(shi)英(ying)(ying)，另外還含(han)(han)有(you)一些(xie)其(qi)他雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)礦(kuang)(kuang)物(wu)，其(qi)中含(han)(han)鐵(tie)元素的(de)雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)礦(kuang)(kuang)物(wu)有(you)：赤鐵(tie)礦(kuang)(kuang)、磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)、針(zhen)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)等。這些(xie)含(han)(han)鐵(tie)雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)或鑲嵌于石(shi)(shi)英(ying)(ying)顆(ke)粒(li)中，或附于石(shi)(shi)英(ying)(ying)表面(mian)。由(you)于這些(xie)含(han)(han)鐵(tie)雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)存(cun)在大大降低了石(shi)(shi)英(ying)(ying)砂的(de)使用價值，影響產品的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量，如在玻(bo)璃(li)生產中，含(han)(han)鐵(tie)雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)對(dui)玻(bo)璃(li)的(de)生產和(he)(he)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量都會產生較大的(de)危害，特別是對(dui)玻(bo)璃(li)熔(rong)制(zhi)過程中的(de)熱力學性質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)玻(bo)璃(li)成品的(de)透光性。

目前用于石英砂除鐵技術主要有以下方法：

1、機械(xie)擦(ca)洗除鐵

 機械(xie)擦洗是借助(zhu)機械(xie)外力和砂(sha)粒間(jian)的碰(peng)撞與摩擦來除去石英砂(sha)表面(mian)的薄膜鐵(tie)(tie)及粘附(fu)在石英砂(sha)表面(mian)的含鐵(tie)(tie)礦物，從而達到(dao)除鐵(tie)(tie)的目(mu)的。目(mu)前，擦洗技術主要是棒(bang)磨擦洗和機械(xie)擦洗。

與其它除(chu)鐵工(gong)藝相(xiang)比(bi)較該工(gong)藝具有以(yi)下特點：一(yi)是產品質(zhi)量好、可以(yi)達到浮法(fa)玻璃對(dui)優(you)良(liang)硅砂的質(zhi)量要求；二(er)是產量大。現在一(yi)些(xie)小規模的生產企(qi)業和(he)加工(gong)企(qi)業使用這種方(fang)法(fa)除(chu)鐵的較多(duo)，因(yin)為它成本(ben)低操作簡(jian)單，但除(chu)鐵率相(xiang)對(dui)較低。

2、磁選除鐵

磁選(xuan)(xuan)分為干選(xuan)(xuan)和(he)濕(shi)選(xuan)(xuan)。干選(xuan)(xuan)和(he)濕(shi)選(xuan)(xuan)兩種(zhong)工藝(yi)進行比(bi)較發現，濕(shi)式強磁選(xuan)(xuan)存在(zai)磁選(xuan)(xuan)機耗電量(liang)大(da)(da)、介質易磨損、生(sheng)產用水量(liang)大(da)(da)、運行和(he)維修(xiu)成本(ben)高等缺陷(xian)。干式強磁選(xuan)(xuan)工藝(yi)操作方(fang)便(bian)，運行和(he)維修(xiu)成本(ben)比(bi)濕(shi)式低。

在磁選工藝(yi)中，濕式(shi)強(qiang)磁選機可(ke)以較(jiao)大限(xian)度地清除包括連生(sheng)體顆粒在內的赤鐵礦(kuang)、褐鐵礦(kuang)和黑云(yun)母(mu)等弱磁性雜質礦(kuang)物(wu)(wu)。一般而言，對(dui)(dui)含雜以弱磁性雜質礦(kuang)物(wu)(wu)為主的石(shi)英砂，利用(yong)濕式(shi)強(qiang)磁機在10000奧斯特以上(shang)可(ke)以選出；對(dui)(dui)含雜質以磁鐵礦(kuang)為主的強(qiang)磁性礦(kuang)物(wu)(wu)，則(ze)采用(yong)弱磁機或中磁機進行選取效果(guo)比較(jiao)好。

在生產中采用濕式強磁機較佳可獲得Fe₂O₃為0.036%的(de)優良石(shi)(shi)英(ying)砂(sha)精礦。濕式強磁選機除(chu)鐵(tie)效果(guo)(guo)受給料(liao)量、沖(chong)洗水(shui)量、磁場強度等參數(shu)影響，其中以磁場強度影響較大。另外(wai)，磁選次數(shu)越(yue)(yue)多(duo)，石(shi)(shi)英(ying)砂(sha)粒度越(yue)(yue)細，除(chu)鐵(tie)效果(guo)(guo)越(yue)(yue)好。

3、超聲波除鐵

超聲波(bo)除鐵主(zhu)要是(shi)除去(qu)顆粒表面的次(ci)生鐵薄膜（即“薄膜鐵”）。鐵質薄膜結合牢固，在(zai)選礦中(zhong)使(shi)用(yong)的機械擦洗(xi)方(fang)法不能使(shi)其分離(li)出來。

用(yong)超聲波(bo)(bo)技術處(chu)理含“薄膜(mo)鐵(tie)(tie)”的(de)天然硅(gui)砂具有時(shi)間短效率高的(de)特(te)點。在(zai)處(chu)理十分(fen)鐘(zhong)時(shi)，除鐵(tie)(tie)率一般可(ke)達46%-70%。在(zai)采用(yong)超聲波(bo)(bo)除鐵(tie)(tie)應(ying)注意及(ji)時(shi)排除廢液，防止因二次粘附(fu)而降(jiang)低(di)除鐵(tie)(tie)效果。超聲波(bo)(bo)清洗與化學藥劑（分(fen)散(san)劑）相結合，除鐵(tie)(tie)率可(ke)以提高15%-30%。

超聲波除鐵對于硅砂這種廉(lian)價資源(yuan)來說，目前還(huan)顯得(de)比較(jiao)昂貴(gui)，在大型選礦(kuang)廠應用(yong)仍有困難，但用(yong)于那些要(yao)求(qiu)純度高、用(yong)量少的(de)生產領域是可能(neng)的(de)。

4、浮選除鐵

浮(fu)選法可分為三種：

一種(zhong)是有(you)氟有(you)酸法(fa)(fa)。這種(zhong)方法(fa)(fa)因其浮(fu)選效果好、容易控制、指標穩定而被廣(guang)泛采用。但(dan)氟離子對土地的(de)侵蝕作用及對周圍環境的(de)破壞很(hen)大(da)。

二(er)種是無氟有(you)酸法。這種方(fang)法的較大優點是避(bi)免使用(yong)對環境有(you)破壞(huai)性作用(yong)的氟離(li)子，生產指標穩定，但(dan)強酸對選礦設備(bei)的腐蝕(shi)作用(yong)不容忽(hu)視。對浮選設備(bei)有(you)較高(gao)要求。

三種(zhong)是無(wu)氟(fu)無(wu)酸(suan)法。在自然pH條件下，通過對陰陽離(li)子(zi)捕捉劑的合理調(diao)配，創造一個(ge)獨特的高濃度礦漿浮(fu)選環境，達到優先浮(fu)選雜質(zhi)礦物的目(mu)(mu)的。但由于這種(zhong)方法對原砂處理及礦漿環境有(you)較(jiao)嚴格的要求，生產(chan)上不(bu)容易控制，目(mu)(mu)前未能得到廣泛應用(yong)。

5、酸浸除鐵

酸(suan)(suan)浸除(chu)鐵式(shi)利用(yong)石英(ying)不(bu)溶于酸(suan)(suan)（HF除(chu)外），含(han)Fe的(de)(de)雜質礦物能被酸(suan)(suan)液(ye)溶解的(de)(de)特點，從而可以(yi)實現從石英(ying)砂中除(chu)去含(han)鐵礦物的(de)(de)目的(de)(de)。酸(suan)(suan)浸法(fa)常用(yong)酸(suan)(suan)類有(you)硫(liu)酸(suan)(suan)、鹽酸(suan)(suan)、硝(xiao)酸(suan)(suan)和(he)氫(qing)氟酸(suan)(suan)等(deng)。對Fe、Al、Mg的(de)(de)脫(tuo)除(chu)，上述(shu)酸(suan)(suan)均有(you)效果。研(yan)究(jiu)發現鹽酸(suan)(suan)對鐵的(de)(de)去除(chu)效果比硫(liu)酸(suan)(suan)要好(hao)。一(yi)般來說使用(yong)硫(liu)酸(suan)(suan)、鹽酸(suan)(suan)、硝(xiao)酸(suan)(suan)和(he)氫(qing)氟酸(suan)(suan)費用(yong)高，而且對環境影響大。

外國學者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⁺反應生成絡合物再溶于水，從而達到除鐵的目的，但這種情況下鐵的溶解機理有別于無機酸對鐵礦物的溶解。使用草酸除鐵主要優點在于，浸出時形成了可溶性絡合物，該絡合物在微生物和日光作用下均可被分解。另外用草酸除鐵對礦石的粒度有一定的要求，一般要求把礦石磨細到平均粒徑20μm左右，在處理礦石3h以上，除鐵率可達80-100%。經過酸浸處理后，可獲得SiO₂純度達99.99%，Fe含(han)量≤235ppm的高純石英砂。

6、微生物除(chu)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展起來的一種除鐵技術，目前處于實驗室和小型試驗的研究階段。據國外研究結果表明，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石英表面氧化鐵進行浸除時，均取得了較好的效果，其中以黑曲霉素菌浸除鐵效果較佳，Fe₂O₃的去除率高達88.8%，石英砂中Fe₂O₃的(de)品味低達0.008%。

綜上所述，不(bu)管是(shi)那種(zhong)除鐵(tie)方(fang)法(fa)，在(zai)(zai)石英砂提純(chun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)整個工藝過程中(zhong)，都有不(bu)可替代的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)。在(zai)(zai)實際應用(yong)中(zhong)，往往是(shi)先用(yong)物理(li)方(fang)法(fa)作預處理(li)，如水洗和分級脫泥、擦洗、磁(ci)選(xuan)(xuan)、浮選(xuan)(xuan)和超(chao)聲(sheng)波(bo)法(fa)，除去(qu)大部分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雜(za)質(zhi)，再進(jin)行化學方(fang)法(fa)即(ji)酸浸法(fa)和絡合(he)法(fa)，進(jin)一步除去(qu)石英砂中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微量(liang)雜(za)質(zhi)。但是(shi)化學方(fang)法(fa)所使用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)酸液對環境有著嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)污染，這就需要(yao)我們尋求(qiu)一種(zhong)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提純(chun)方(fang)法(fa)并結合(he)化學、物理(li)、機(ji)械化學、電磁(ci)（波(bo)）化學等知識，研究高(gao)純(chun)石英砂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提純(chun)技術是(shi)今后重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經(jing)濟效益和社會(hui)效益。尤其是(shi)隨著微電子、光電等行業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan)，高(gao)純(chun)石英砂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優良(liang)性(xing)能(neng)是(shi)其他粉末無法(fa)替代的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，市場前景較(jiao)為廣闊(kuo)。