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。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法替代的，市場前景較為廣闊。

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值，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，如在玻璃生產(chǎn)中，含鐵雜質(zhì)對玻璃的生產(chǎn)和質(zhì)量都會產(chǎn)生較大的危害，特別是對玻璃熔制過程中的熱力學(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：一是產(chǎn)品質(zhì)量好、可以達(dá)到浮法玻璃對優(yōu)良硅砂的質(zhì)量要求；二是產(chǎn)量大?，F(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，因為它成本低操作簡單，但除鐵率相對較低。

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、運行和維修成本高等缺陷。干式強(qiáng)磁選工藝操作方便，運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、磁場強(qiáng)度等參數(shù)影響，其中以磁場強(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。

用超聲波技術(shù)處理含“薄膜鐵”的天然硅砂，具有時間短、效率高的特點。在處理十分鐘時，除鐵率一般可達(dá)46%-70%。在采用超聲波除鐵應(yīng)注意及時排除廢液，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%。

超聲波除鐵對于硅砂這種廉價資源來說，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。但氟離子對土地的侵蝕作用及對周圍環(huán)境的破壞很大。

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

三種是無氟無酸法。在自然pH條件下，通過對陰陽離子捕捉劑的合理調(diào)配，創(chuàng)造一個獨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，從而可以實現(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Fe、Al、Mg的脫除，上述酸均有效果。研究發(fā)現(xiàn)鹽酸對鐵的去除效果比硫酸要好。一般來說使用硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸費用高，而且對環(huán)境影響大。

外國學(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)理有別于無機(jī)酸對鐵礦物的溶解。使用草酸除鐵主要優(yōu)點在于，浸出時形成了可溶性絡(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)展起來的一種除鐵技術(shù)，目前處于實驗室和小型試驗的研究階段。據(jù)國外研究結(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石英表面氧化鐵進(jìn)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，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工藝過程中，都有不可替代的作用。在實際應(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，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法替代的，市場前景較為廣闊。