中国粉体网讯 高纯石英砂是高档石英制品的原材料，是硅产业高端产品的物质基础，广泛应用于光伏、电子信息、电光源和光通讯等行业，在新材料、新能源等战略新兴产业中具有重要地位和作用。
大多数高新技术领域对石英砂的纯度有着较高的要求，且限制铁杂质的含量必须控制在很低，因此，石英砂的除铁技术非常关键。石英砂中铁元素的杂质矿物主要包括：针铁矿、赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、电气石、角闪石、黑云母、石榴子石等。杂质的主要赋存形式包括节理面上的氧化铁薄膜、节理面上次生淋滤的铁泥质、细小石英颗粒表面及裂隙中的铁质、含铁质的矿物等。目前，石英砂除铁工艺一般先把颜料进行水洗脱泥，再通过选择机械擦洗、磁选、超声波、浮选、酸洗、微生物等方法。
机械擦洗除铁
用机械力和砂粒之间的剥离力去除石英砂表面的杂质铁、粘结和矿物泥。擦洗使石英砂矿物前期可以有效地排出一部分杂质，清洁石英砂颗粒的表面，从而顺利进行后面的提纯工作。目前，擦洗技术主要有棒磨擦洗和机械擦洗。对于机械擦洗，一般认为影响擦洗效果的主要因素是来自擦洗机的结构特点和配置形式，其次为工艺因素，包括擦洗时间和擦洗浓度。
浮选除铁
浮选是通过加入表面活性剂来改变不同矿物颗粒表面的物理和化学性质，使它们的差异扩大，从而在溶液中把不同的杂质浮选上来。浮选法主要用以清除石英砂中的长石、云母和次生铁以及各种非磁性伴生杂质为主。根据所采用活化剂的差异，可划分为三种：第一种是有氟有酸法，该种方法效果好、操作简单、指标稳定，但其污染较为严重，对生态破坏较大；第二种是无氟有酸法，相较第一种方法，减少氟的使用使得其对生态的破坏大大降低，但强酸提高了浮选设备的腐蚀损耗；第三种方法是无氟无酸法，这种方法技术要求较高，工艺流程复杂，目前应用较少。
超声波除铁
超声波除铁工艺是利用超声波在水中发生空化过程中产生冲击波，冲击波使得石英砂颗粒表面的含铁杂质脱离进入溶液，达到除铁的目的。超声波除铁可以有效去除石英砂颗粒表面的次生铁质薄膜，但其工艺方法比较昂贵，多用于高附加值、精密硅产业领域。
酸浸除铁
酸浸除铁主要是利用石英不溶于酸（氢氟酸除外），其它杂质矿物能被酸溶解的特点，从而实现从石英砂中除去含铁矿物的目的。酸浸法不仅能将铁质从石英砂中去除，同时对非金属杂质矿物也有较好的效果。
但是，酸浸法工艺的常用的酸一般为多种酸的混合物，主要有硫酸、硝酸和氢氟酸等，这些混合酸的腐蚀性很强，同时具有很强的氧化性、较高的腐蚀介质温度，提高了设备的腐蚀损耗。另外，酸洗可能会造成严重的环境污染，随着各国对于环境保护的重视逐年提高，国内对矿区废水尾矿渣排放要求日益严格，化学酸浸的使用受到限制。
微生物除铁
微生物除铁法是利用其分解的有机酸（柠檬酸、草酸、葡萄糖酸）和代谢产物与铁杂质发生络合作用，从而使其除去。这类微生物主要有青霉菌、黑曲霉菌、多粘芽孢杆菌、假单胞菌梨形毛菌、乳酸小球菌、环状芽孢杆菌等。微生物浸出由于其需要很高的要求，如微生物的培养、营养物质的选择和温度的控制都有严格要求，其工艺的复杂程度，远远超过现有的提纯工艺。
磁选除铁
磁选法是利用磁力将磁性矿物和非磁性矿物分离的方法，利用这种方法，可以把原砂中与砂粒表面紧紧黏结着的赤铁矿、褐铁矿和黑云母、钛铁矿、黄铁矿和石榴石等弱磁性杂质矿物去除，也可去除带有磁性矿物包裹体的杂质。为了达到此目的，磁选机必须满足作用在磁性矿物上的磁力大于作用于磁性矿粒上的所有机械力的合力，才能使磁性矿物与非磁性矿物分离。
磁选通常采用的设备是湿式强磁选机和高梯度磁选机。湿式强磁选机可以最大限度地清除包括连生体颗粒在内的赤铁矿、褐铁矿和黑云母等弱磁性杂质矿物。一般而言，对含杂以弱磁性杂质矿物为主的石英砂，利用湿式强磁机在10000奥斯特以上可以选出；对含杂质以磁铁矿为主的强磁性矿物，则采用弱磁机或中磁机进行选取效果比较好。湿式强磁选机除铁效果受给料量、冲洗水量、磁场强度等参数影响，其中以磁场强度影响最大。另外，磁选次数越多，石英砂粒度越细，除铁效果越好。但湿式强磁选机的耗电量大、易磨损、成本高，且生产过程中用水量较大。而干式磁选多采用干式强磁机进行除杂，其工艺操作方便，运行和维修成本比湿式磁选机低。
在实际生产中磁选法环保、操作简单，对石英分离磁性矿物有着较好的效果。目前在工业生产中磁选是必不可少的一段工艺，通过调整磁场强度可以有效去除强磁性矿物，如磁铁矿，也可以将弱磁性元素K、Na等元素去除。影响磁选效果的因素有：磁场强度、矿浆浓度、矿石粒度等，控制好这几个因素可以将杂质有效去除。
华特磁电6米智能立环高梯度磁选机
山东华特磁电科技股份有限公司是创新型试点企业，高新技术企业，国家制造业单项冠军、国家专精特新“小巨人”企业、国家知识产权示范企业，是磁力应用设备专业制造基地。华特磁电有专业的技术团队为客户提供EPC总承包。从工程咨询、选矿试验、选厂设计、制造采购、安装调试、运营与管理等方面不断满足客户的需求，为客户提供一条龙服务。目前华特磁电已经研发并成功推广非矿加工设备30余种、磁选除杂设备20余系列供不同客户选择使用。并通过矿山实践经验成功应用了多种干法、湿法特色加工工艺。
2023年9月15日，中国粉体网将在江苏东海举办“2023全国集成电路及光伏用高纯石英材料产业发展大会”。届时，山东华特磁电科技股份有限公司董事长兼总裁王兆连将带来题为《高纯石英除铁提纯新技术新装备的研究》的报告，华特磁电在磁选装备领域深耕30年，有着丰富的选矿经验。届时，王董将为我们介绍哪些新的除铁工艺和装备呢？让我们拭目以待。
参考来源：
范培强等.国内高纯石英砂选矿与深加工研究现状
谢兵等.超白玻璃用石英原料深加工技术进展
石钰等.高纯石英砂的制备及应用研究进展
魏奎先等.高纯石英砂制备技术研究进展
张大朋等.石英砂除铁方法
胡宏坤等.石英砂除铁方法简述——以凤阳县石英砂矿企为例
（中国粉体网编辑整理/初末）
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