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(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含量大于99.99%，雜質含量，尤其是鐵雜質含量，被限制在較低范圍內，因此，在生產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礦物，其中含鐵元素的雜質礦物有：赤鐵礦、磁鐵礦、針鐵礦等。這些含鐵雜質或鑲嵌于石英顆粒中，或附于石英表面。由于這些含鐵雜質的存在大大降低了石英砂的使用價值，影響產品的質量，如在玻璃生產中，含鐵雜質對玻璃的生產和質量都會產生較大的危害，特別是對玻璃熔制過程中的熱力學性質和玻璃成品的透光性。

目前用于石英砂除鐵技術主要有以下方法：

1、機械擦洗除鐵

機械擦洗是借助機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，從而達到除鐵的目的。目前，擦洗技術主要是棒磨擦洗和機械擦洗。

與其它除鐵工藝相比較該工藝具有以下特點：一是產品質量好、可以達到浮法玻璃對優(yōu)良硅砂的質量要求；二是產量大。現(xiàn)在一些小規(guī)模的生產企業(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行比較發(fā)現(xiàn)，濕式強磁選存在磁選機耗電量大、介質易磨損、生產用水量大、運行和維修成本高等缺陷。干式強磁選工藝操作方便，運行和維修成本比濕式低。

在磁選工藝中，濕式強磁選機可以較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。

在生產中采用濕式強磁機較佳，可獲得Fe₂O₃為0.036%的優(yōu)良石英砂精礦。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(shù)影響，其中以磁場強度影響較大。另外，磁選次數(shù)越多，石英砂粒度越細，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”）。鐵質薄膜結合牢固，在選礦中使用的機械擦洗方法不能使其分離出來。

用超聲波技術處理含“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46%-70%。在采用超聲波除鐵應注意及時排除廢液，防止因二次粘附而降低除鐵效果。超聲波清洗與化學藥劑（分散劑）相結合，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，在大型選礦廠應用仍有困難，但用于那些要求純度高、用量少的生產領域是可能的。

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，生產指標穩(wěn)定，但強酸對選礦設備的腐蝕作用不容忽視。對浮選設備有較高要求。

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配，創(chuàng)造一個獨特的高濃度礦漿浮選環(huán)境，達到優(yōu)先浮選雜質礦物的目的。但由于這種方法對原砂處理及礦漿環(huán)境有較嚴格的要求，生產上不容易控制，目前未能得到廣泛應用。

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(yōu)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%，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，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，F(xiàn)e₂O₃的去除率高達88.8%，石英砂中Fe₂O₃的品味低達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。在實際應用中，往往是先用物理方法作預處理，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，再進行化學方法即酸浸法和絡合法，進一步除去石英砂中的微量雜質。但是化學方法所使用的酸液對環(huán)境有著嚴重的污染，這就需要我們尋求一種新的提純方法，并結合化學、物理、機械化學、電磁（波）化學等知識，研究高純石英砂的提純技術是今后重要的發(fā)展方向。隨著經濟的發(fā)展，石英砂的選礦提純具有很重要的經濟效益和社會效益。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。