国内外高纯石英砂加工提纯研究现状

预处理是高纯石英提纯的首要环节，核心目标是实现石英与伴生矿物的初步解离，并为后续工艺提供粒度适宜的原料，同时避免二次污染。

（1） 光电分选

光电分选利用矿物表面光学特性差异实现粗选，对粗粒级矿物效果显著。例如，采用带式色选机对某金矿中的石英进行分选，可将石英含量从 25%～30% 富集至 99% 以上，回收率达 89.6%，为后续提纯简化流程。

（2） 重选

重选适用于与石英密度差异显著的杂质（如云母、金红石）分离，常用设备包括摇床、螺旋溜槽、离心选矿机等。研究显示，重选 - 磁选联合工艺可将精矿中 TiO₂含量从 0.073% 降至 0.019%，去除率高达 73.97%，对关键杂质元素去除作用突出。

（3）磁选

磁选利用矿物磁导率差异分离磁性矿物，石英作为非磁性矿物，可通过磁选去除磁铁矿、赤铁矿等磁性杂质。干式磁选可将矿物中 Fe₂O₃含量从 20 μg/g 降至 2 μg/g，去除率达 90%；两段湿式高梯度强磁选（磁场强度 1.0 T 和 1.2 T）则能将石英精矿品位从 99.05% 提升至 99.82%，Fe₂O₃去除率达 71.7%。

浮选：分离石英与长石等难点杂质

浮选是分离石英与长石、云母的核心技术，通过调控矿物表面电化学特性及药剂作用实现分离，历经有氟有酸、无氟有酸、无氟无酸三个发展阶段。

（1） 氢氟酸法：传统成熟工艺

氢氟酸兼具 pH 调整剂和活化剂作用，在 pH 2～3 条件下，通过侵蚀 Si—O 键使长石表面 Al³⁺暴露，与 [SiF₆]²⁻形成稳定络合物，使长石荷负电，再经阳离子捕收剂静电吸附上浮。该法技术成熟，如 “一粗二扫一精” 闭路浮选可从锂辉石尾矿中分离石英与长石，长石精矿 K₂O、Na₂O 回收率分别达 98.03%、98.42%。但氢氟酸毒性强、设备腐蚀性大，限制其应用。

（2） 无氟有酸法：绿色升级方向

以强酸替代氢氟酸调控 pH 至 2～3，利用石英（零电点约 2）与长石的表面电性差异，通过胺类或阴阳离子组合捕收剂优先浮长石。例如，十八胺与十二烷基磺酸钠组合捕收剂可使长石与石英回收率相差 66%；草酸调整剂配合新型捕收剂经 “一粗五精” 浮选，可获 SiO₂含量 99.62%、回收率 92.78% 的石英精矿，环境友好性显著提升。

（3）无氟无酸法：环境友好新工艺

• 中性浮长石
  ：中性条件下，长石表面 Al³⁺活性位点与阴离子捕收剂形成稳定特性吸附，加阳离子捕收剂后形成疏水层上浮，而石英表面捕收剂易解吸，实现分离。
• 碱性浮石英
  ：碱性条件下通过 Mg²⁺、Ca²⁺等活化石英，烷基磺酸钠类捕收剂形成中性络合物增强疏水上浮。例如，pH 10 时以 CaCl₂为活化剂、DDA/NaOL 为捕收剂，可获 SiO₂含量 91.74% 的石英精矿，K₂O、Na₂O 含量分别低至 0.87%、0.24%。

酸浸：深度去除晶格与包裹体杂质

常规选矿难以去除晶格杂质、包裹体杂质及连生体，需通过酸浸进一步提纯。酸浸基于不同酸对杂质的溶解性差异，混酸效果优于单酸，常用酸包括盐酸、硫酸、氢氟酸、草酸、磷酸等。

（1）单酸浸出：针对性除杂

• 盐酸、硫酸主要与铁杂质（氧化铁）反应生成可溶性盐，高效除铁；
• 氢氟酸可与石英及长石、云母反应，但其单酸使用会产生 AlF₃、CaF₂沉淀，引入新杂质；
• 草酸通过螯合作用快速溶解铁薄膜，形成稳定络合盐；
• 磷酸的（PO₄）³⁻对铁离子络合能力强，除铁效果优于草酸。

（2） 混酸浸出：优化除杂效率

混酸可解决单酸沉淀问题，例如含 HF 的混合酸能溶解 AlF₃、CaF₂沉淀，以离子形式去除，显著提升纯度。酸浸过程本质为固液反应，包括酸吸附、化学反应及产物扩散三步，混酸通过协同作用加速反应，深度去除微细粒包裹体杂质。

辅助提纯技术：提升效率与纯度

（1）超声波辅助酸浸

超声波的空化效应使酸液与石英充分混合，局部产生高压加速反应。试验表明，超声波辅助酸浸 20 min 即可达到常规酸浸 4 h 的效果，大幅缩短时间。

（2） 微波加热

微波内加热特性使石英中极性物质（如水、包裹体）优先升温，流体包裹体蒸发产生压力，使界面开裂暴露杂质。微波辅助可将浸出时间缩短一半，铁含量从 0.035% 降至 0.014%。

（3）氯化焙烧

高温下通入 Cl₂、HCl 等氯化剂，使晶格杂质迁移生成低熔沸点金属氯化盐挥发，同时脱除气液包裹体和羟基。例如，900 ℃下气态 Cl₂焙烧可将杂质总量从 29.4 μg/g 降至 24.6 μg/g，为超高纯石英制备提供支撑。