一文了解石英砂的6种除铁方法及选择原则！

石英砂的选矿提纯，多是以除铁为主要目的，其除铁方法一般可分为三大类：

__类：物理-机械方法，如磁选、重选、浮选、超声波选矿和水洗等，这些方法适用于处理粗粒杂质;

第二类：化学方法，是以无机酸进行浸取，通过化学反应去除细粒铁钛矿物或石英颗粒上的氧化铁薄膜。这种方法虽然效率较高，但成本也较高，技术条件苛刻并对环境产生危害;

第三类：是微生物选矿法，是以各种细菌分离氧化矿中的铁，其过程较慢，目前工业化还有一定的难度。

常用的石英砂除铁方法

1、水洗脱泥

从石英砂中去除黏土矿物及细粒矿物是十分简单的。因为二者的粒度存在明显差别，一般石英砂粒度范围为0.075-1.0mm，而黏土矿物粒度小于50μm，一般小于20μm。因此，简单的水洗就可以去除黏土矿物。

洗矿一般是选矿中的准备作业。但对于石英砂来说，几乎都离不开洗矿作业，这是因为石英砂矿中往往含有较多的风化黏土。这些黏土甚至将石英颗粒包裹起来形成胶结块。因此可以说洗矿作业在石英砂选矿中是一个独立的选别作业。有时经过洗矿之后，就可以得到合格的石英砂。

螺旋洗矿机

清洗之前，通常要进行粗筛(如孔径5cm)以除去沙砾，然后用0.5-1.0mm的湿筛除去有碍于玻璃生产的粗砂粒。由于在筛上设有喷水装置以助筛分，所以筛下物中，石英砂和黏土矿物就可以在水介质中相互分离。

清洗可用不同的设备，如清洗槽、旋流器、上升水流水力分级机等。目前应用较多的是上升水流水力分级机。细粒矿物以泥浆方式由顶部溢流中排出，较粗和较重的颗粒由底部排出。

需要指出的是，石英砂的水洗脱泥，不仅是去除黏土矿物，而且还除去0.1mm以下的细粒矿物。它们主要还是石英，但长石及重矿物含量更高一些，除去它们可以大幅度降低含铁量，同时其粒度范围更加符合玻璃工业的要求。

2、重选

当石英砂中的铁主要是以重矿物(相对密度大于2.9的矿物)形式存在时，应考虑用重选。重选往往能有效地用在石英砂全部粒级范围内;而浮选往往对粒级范围的上限是无效的，相反，对于混合颗粒、片状颗粒、轻矿物颗粒及中等密度矿物，重选就变得困难。

重选的判断准则是：E=(重矿物密度-介质密度)/(轻矿物密度-介质密度)，当E大于2.5时，易于重选分离，该值减小则重选效率降低，当该值小于1.25时，则不适于重选法。

3、磁选

磁选的优点是选择性强，在保持有效地去除杂质矿物的同时，还能获得很高的石英砂产量。石英砂中的强磁性矿物(如磁铁矿)含量是很少的。几乎没有哪一个砂矿可以用弱磁场磁选机降低铁量。

所以，适用于石英砂选矿的主要是强磁场选机。磁选的投资额是比较高的，但操作很简单，生产成本较低。

4、浮选

为了去除含铁的重矿物，浮选是比较简单的。对含铁氧化物用的普通捕收剂是石油磺酸钠。石油磺酸盐也可以用脂肪酸代替。

从石英中分离出长石，主要是为了降低氧化铝含量。铁含量通常是伴随着铝的降低而降低。过去采用的都是有氟浮选，即用氢氟酸(HF)作调整剂，用胺做捕收剂进行浮选。但由于含氟物对环境的巨大危害，以及环境保护的标准不断提高，现在已没有理由再发展这种方法了。因而无氟浮选工艺得到了很大发展。这种方法是在用盐酸或硫酸调节的酸性条件下，用十二烷基丙撑二胺(简称十二胺)作捕收剂进行浮选的。

用浮选去除矿物中的铁，可以达到比其他方法更好的结果。因为它不仅可以去除单体的含铁矿物，也可以去除带有铁质薄膜的石英颗粒，以及黏土矿物。所以，国外很多石英砂选矿厂都采用了浮选法。

浮选法的缺点是，要想去除铁杂质，就需要进一步降低石英砂的粒度，使之呈单体解离状态，因此，浮选对于粗粒来说适应性差，而石英砂的粒度范围对浮选来说是较粗的。此外，还要特别考虑浮选药剂对周围环境污染的问题。

5、薄膜铁的去除方法

由于薄膜铁的存在，往往经过简单的水洗及重磁选流程仍然不能满足生产合格砂的要求。因此，去除薄膜铁是一个很普遍的问题。

(1)搅拌擦洗

搅拌擦洗是依靠叶片的剧烈搅拌造成颗粒之间的摩擦完成的，常用的是丹佛擦洗机。这种方法一般可以去除那些黏附于石英表面的黏土矿物以及部分较为疏松的氧化物，但由于氧化铁薄膜很薄，也很牢固，所以这种方法的去除效果有限，必要时可采取添加化学剂的方法。

(2)超声波清洗

超声波清洗矿物表面的原理是清洗液中引入超声波，使清洗液中产生强烈的空化作用，由空化作用产生强大的机械力，将矿物表面黏附的杂质剥落。超声振动的频率和矿物在超声波作用区停留的时间，取决于表面矿物的性质以及它们与主要矿物结合的牢固程度。

在超声波的作用下，矿物表面的薄膜及其他杂质解离下来，并以细泥的形式进入液相，通过洗涤和脱水使之除去。该方法法不仅可以清除石英表面的杂质，而且也可清除不均匀处及微小缝隙处和杂质，这就保证了获得高纯度的清洗效果。

为了提高超声清洗效果，可以添加少量的试剂(如碳酸钠)、表面活性剂(如水玻璃)。

(3)化学处理

化学处理石英砂的除铁效果较好，但其成本较为昂贵，技术条件要求比较苛刻，对环境有危害。但为了获得更高纯度的石英砂，今后采用化学方法处理，也将是不可避免的。

酸浸及酸洗是普通化学处理方法，可分为冷酸处理和热酸处理。在静态条件下，靠酸对矿物的溶解作用进行的处理叫做酸浸;在酸性介质中进行擦洗的作业可称为酸洗。酸浸需要相当长的时间，特别是冷酸溶解需要的时间很长。

碱处理法：常用的碱性药剂有NaOH和NaCO3。其作用原理是使不溶性的有价金属转化为可溶性的金属钠盐，从而达到硅砂净化的目的。

氯化法：将氯气.、氯化钠、氯化铵与石英砂一起加热，使砂中的铁成为FeCl3气体挥发，也可达到除铁的目的。

需要指出的是，化学处理并不仅仅限于处理氧化铁薄膜，它们对薄膜铁及细粒黏土中的铁有效，对其他含铁的矿物也都具有部分溶解的作用。

6、微生物法

研究表明：黑曲霉菌株能除去石英砂中的铁，但处理时间较长。可以单独或联合使用各种物理机械方法和化学方法除去石英砂中的铁，它们的效率在很大程度上取决于处理矿物原料的性质。

7、石英砂选矿提纯工艺的选择原则

在实际应用中，只单独使用一种方法就可以生产合格砂的情况是少见的。一般都需要多种方法配合使用。对于某一种石英砂来说，选矿流程的确定一般要考虑下列因素：

(1)待处理石英砂的原始成分及铁的赋存状态;

(2)用户对石英砂精矿的质量要求;

(3)选矿厂的投资和生产成本的限度;

(4)对周围环境的污染问题。