中國粉體網訊 高純石英砂是高檔石英制品的原材料，是硅產業高端產品的物質基礎，廣泛應用于光伏、電子信息、電光源和光通訊等行業，在新材料、新能源等戰略新興產業中具有重要地位和作用。
大多數高新技術領域對石英砂的純度有著較高的要求，且限制鐵雜質的含量必須控制在很低，因此，石英砂的除鐵技術非常關鍵。石英砂中鐵元素的雜質礦物主要包括：針鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、電氣石、角閃石、黑云母、石榴子石等。雜質的主要賦存形式包括節理面上的氧化鐵薄膜、節理面上次生淋濾的鐵泥質、細小石英顆粒表面及裂隙中的鐵質、含鐵質的礦物等。目前，石英砂除鐵工藝一般先把顏料進行水洗脫泥，再通過選擇機械擦洗、磁選、超聲波、浮選、酸洗、微生物等方法。
機械擦洗除鐵
用機械力和砂粒之間的剝離力去除石英砂表面的雜質鐵、粘結和礦物泥。擦洗使石英砂礦物前期可以有效地排出一部分雜質，清潔石英砂顆粒的表面，從而順利進行后面的提純工作。目前，擦洗技術主要有棒磨擦洗和機械擦洗。對于機械擦洗，一般認為影響擦洗效果的主要因素是來自擦洗機的結構特點和配置形式，其次為工藝因素，包括擦洗時間和擦洗濃度。
浮選除鐵
浮選是通過加入表面活性劑來改變不同礦物顆粒表面的物理和化學性質，使它們的差異擴大，從而在溶液中把不同的雜質浮選上來。浮選法主要用以清除石英砂中的長石、云母和次生鐵以及各種非磁性伴生雜質為主。根據所采用活化劑的差異，可劃分為三種：第一種是有氟有酸法，該種方法效果好、操作簡單、指標穩定，但其污染較為嚴重，對生態破壞較大；第二種是無氟有酸法，相較第一種方法，減少氟的使用使得其對生態的破壞大大降低，但強酸提高了浮選設備的腐蝕損耗；第三種方法是無氟無酸法，這種方法技術要求較高，工藝流程復雜，目前應用較少。
超聲波除鐵
超聲波除鐵工藝是利用超聲波在水中發生空化過程中產生沖擊波，沖擊波使得石英砂顆粒表面的含鐵雜質脫離進入溶液，達到除鐵的目的。超聲波除鐵可以有效去除石英砂顆粒表面的次生鐵質薄膜，但其工藝方法比較昂貴，多用于高附加值、精密硅產業領域。
酸浸除鐵
酸浸除鐵主要是利用石英不溶于酸（氫氟酸除外），其它雜質礦物能被酸溶解的特點，從而實現從石英砂中除去含鐵礦物的目的。酸浸法不僅能將鐵質從石英砂中去除，同時對非金屬雜質礦物也有較好的效果。
但是，酸浸法工藝的常用的酸一般為多種酸的混合物，主要有硫酸、硝酸和氫氟酸等，這些混合酸的腐蝕性很強，同時具有很強的氧化性、較高的腐蝕介質溫度，提高了設備的腐蝕損耗。另外，酸洗可能會造成嚴重的環境污染，隨著各國對于環境保護的重視逐年提高，國內對礦區廢水尾礦渣排放要求日益嚴格，化學酸浸的使用受到限制。
微生物除鐵
微生物除鐵法是利用其分解的有機酸（檸檬酸、草酸、葡萄糖酸）和代謝產物與鐵雜質發生絡合作用，從而使其除去。這類微生物主要有青霉菌、黑曲霉菌、多粘芽孢桿菌、假單胞菌梨形毛菌、乳酸小球菌、環狀芽孢桿菌等。微生物浸出由于其需要很高的要求，如微生物的培養、營養物質的選擇和溫度的控制都有嚴格要求，其工藝的復雜程度，遠遠超過現有的提純工藝。
磁選除鐵
磁選法是利用磁力將磁性礦物和非磁性礦物分離的方法，利用這種方法，可以把原砂中與砂粒表面緊緊黏結著的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母、鈦鐵礦、黃鐵礦和石榴石等弱磁性雜質礦物去除，也可去除帶有磁性礦物包裹體的雜質。為了達到此目的，磁選機必須滿足作用在磁性礦物上的磁力大于作用于磁性礦粒上的所有機械力的合力，才能使磁性礦物與非磁性礦物分離。
磁選通常采用的設備是濕式強磁選機和高梯度磁選機。濕式強磁選機可以最大限度地清除包括連生體顆粒在內的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質礦物。一般而言，對含雜以弱磁性雜質礦物為主的石英砂，利用濕式強磁機在10000奧斯特以上可以選出；對含雜質以磁鐵礦為主的強磁性礦物，則采用弱磁機或中磁機進行選取效果比較好。濕式強磁選機除鐵效果受給料量、沖洗水量、磁場強度等參數影響，其中以磁場強度影響最大。另外，磁選次數越多，石英砂粒度越細，除鐵效果越好。但濕式強磁選機的耗電量大、易磨損、成本高，且生產過程中用水量較大。而干式磁選多采用干式強磁機進行除雜，其工藝操作方便，運行和維修成本比濕式磁選機低。
在實際生產中磁選法環保、操作簡單，對石英分離磁性礦物有著較好的效果。目前在工業生產中磁選是必不可少的一段工藝，通過調整磁場強度可以有效去除強磁性礦物，如磁鐵礦，也可以將弱磁性元素K、Na等元素去除。影響磁選效果的因素有：磁場強度、礦漿濃度、礦石粒度等，控制好這幾個因素可以將雜質有效去除。
華特磁電6米智能立環高梯度磁選機
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2023年9月15日，中國粉體網將在江蘇東海舉辦“2023全國集成電路及光伏用高純石英材料產業發展大會”。屆時，山東華特磁電科技股份有限公司董事長兼總裁王兆連將帶來題為《高純石英除鐵提純新技術新裝備的研究》的報告，華特磁電在磁選裝備領域深耕30年，有著豐富的選礦經驗。屆時，王董將為我們介紹哪些新的除鐵工藝和裝備呢？讓我們拭目以待。
參考來源：
范培強等.國內高純石英砂選礦與深加工研究現狀
謝兵等.超白玻璃用石英原料深加工技術進展
石鈺等.高純石英砂的制備及應用研究進展
魏奎先等.高純石英砂制備技術研究進展
張大朋等.石英砂除鐵方法
胡宏坤等.石英砂除鐵方法簡述——以鳳陽縣石英砂礦企為例
（中國粉體網編輯整理/初末）
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