在全球范圍內(nèi)大力推進(jìn)“碳中和”的背景下，石英砂不僅在傳統(tǒng)制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用，近年來(lái)逐漸在新能源產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)嶄露頭角。然而，越是高新技術(shù)行業(yè)，對(duì)石英砂的純度要求就越高。例如，光伏玻璃石英砂的產(chǎn)品要求是：sio2含量大于99. 99% ，鐵雜質(zhì)<0.5%。而石英砂中鐵的存在形式是多種多樣的，如何通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行石英砂除鐵，才能達(dá)到如此高的純度呢?別著急，下面就對(duì)石英砂中鐵的存在形式，以及石英砂除鐵方法做簡(jiǎn)要介紹。

石英砂中鐵的存在形式有哪些?

鐵雜質(zhì)在石英砂中的存在形式在行業(yè)內(nèi)通俗來(lái)說(shuō)有兩種情況，即砂包鐵和鐵包砂。“鐵包砂”即鐵在砂的表面，“砂包鐵”即鐵被砂包裹在內(nèi)部或存在于石英晶格中。一般來(lái)講，鐵包砂的情況下，除鐵會(huì)比較容易，砂包鐵的情況下，除鐵會(huì)比較難。

一般來(lái)說(shuō)，石英砂中鐵的含量會(huì)隨著粒度的降低而上升，這是因?yàn)?，粒度較小的石英砂顆粒中含有的重礦物和長(zhǎng)石較多，這些物質(zhì)都不耐風(fēng)化。

鐵雜質(zhì)具體的存在形式主要有以下五種：

1、存在于黏土礦物中

在出露地表的礦床中，含有較多的風(fēng)化黏土，這種黏土的顆粒粒度一般小于10μm，主要成分有石英、云母、褐鐵礦、方解石和綠泥石混合物等。

2、鐵雜質(zhì)存在于重礦物及磁性礦物中

重礦物是指密度>2.9的礦物，以及具有磁性或弱磁性的礦物，鐵是這些礦物的基本組成元素。

3、鐵雜質(zhì)存在于輕礦物中

輕礦物主要指長(zhǎng)石(通常為正長(zhǎng)石或微斜長(zhǎng)石)。長(zhǎng)石中的氧化鋁有時(shí)被氧化鐵取代，其量可達(dá)0.5%-0.7%。此外，還有高嶺石、白云母、方解石、白云石等。在這些輕礦物中，鐵是以類質(zhì)同象形式進(jìn)入晶格中，由于它們的密度與石英十分接近，所以分離它們相當(dāng)困難。

4、鐵雜質(zhì)存在于薄膜鐵中

高純石英砂的顏色為純白色，如果收到污染，則會(huì)呈現(xiàn)出褐色、灰色、黃色，甚至是紅色。這種被污染的石英砂，以鐵質(zhì)污染和泥質(zhì)污染為主。在成礦過(guò)程中，某種礦物以薄膜或微粒狀產(chǎn)生與石英礦物內(nèi)部或者表面，這種成礦過(guò)程中產(chǎn)生的污染很難去除，薄膜鐵就是這種情況。

5、鐵雜質(zhì)存在于連生體或石英晶格中

這種就屬于上面我們說(shuō)的砂包鐵的情況，這種鐵雜質(zhì)很難去除。石英砂中的不同礦物基本上處于單體解離的狀態(tài)，但是仍然有一部分石英砂與鐵的連生體存在。這種連生體呈現(xiàn)為暗色礦物，有的鐵包裹在顆粒內(nèi)部，有的鑲嵌在顆粒邊緣，成為礦物集合體(即包裹鐵)。

石英砂中的鐵如何去除?

對(duì)于鐵的幾種賦存狀態(tài)，包裹鐵是無(wú)法去除的。假如要去除，需要進(jìn)一步降低其粒度，使呈單體解離狀態(tài)，但這與石英砂應(yīng)用的粒級(jí)要求不一致。

從石英砂中除鐵提純有很多方法，但有一些目前只在試驗(yàn)室范圍獲得成功，尚未應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。目前，石英砂除鐵方法可分為三大類：

物理一機(jī)械法、化學(xué)法和微生物選礦法。

1、物理一機(jī)械方法

物理一機(jī)械方法主要有擦洗、重選、浮選、超聲波選礦、磁選和水洗等，這些方法主要處理粗粒雜質(zhì)。

(1)水洗和分級(jí)脫泥

因石英砂的粒度一般大于黏土礦物的粒度，簡(jiǎn)單的水洗就可以去除石英砂中的粘土礦物。同時(shí)，隨著石英砂顆粒變細(xì)，顆粒中的重礦物和長(zhǎng)石含量較大，它們不像石英那樣耐風(fēng)化，鐵質(zhì)和鋁質(zhì)等雜質(zhì)品位反而上升，si02的品位隨之降低，故石英砂的水選和分級(jí)脫泥，不僅可去除黏土礦物，而且還除去0. 1mm以下的細(xì)粒礦物。但對(duì)于石英砂表面的薄膜鐵難以去除。

(2)磁選

磁選法的優(yōu)點(diǎn)是選擇性強(qiáng)，在保持有效地去除雜質(zhì)的同時(shí)，還能獲得很高的石英砂產(chǎn)量。去除的雜質(zhì)主要有以磁鐵礦為主的強(qiáng)磁性礦物和以赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等為主的弱磁性雜質(zhì)礦物。

對(duì)于強(qiáng)磁性雜質(zhì)的礦物，采納弱磁機(jī)或者中磁機(jī)進(jìn)行磁選;對(duì)于弱磁性雜質(zhì)礦物，常選用在106e以上的強(qiáng)磁機(jī)。不過(guò)石英砂中的強(qiáng)磁性礦物含量是很少的，幾乎很少有哪個(gè)砂礦可以用弱磁機(jī)來(lái)降低鐵含量，所以，適用于石英砂選礦的一般為強(qiáng)磁選機(jī)。

(3)擦洗

目前，擦洗主要有攪拌擦洗和棒磨擦洗。攪拌擦洗重要依靠葉片的猛烈攪拌造成顆粒之間的摩擦。其影響擦洗效果的重要因素是攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)和配置，以及工藝流程中的擦洗濃度和擦洗時(shí)間。

因其影響因素太多，同時(shí)砂子的強(qiáng)磨性，對(duì)設(shè)備的耐磨性提出了很高的要求。故攪拌擦洗的提純效果不太理想。

然而與攪拌擦洗相比，棒磨擦洗不僅可以去除石英砂表面的雜質(zhì)，而且可去除不均勻處及微小縫隙處的雜質(zhì)，幾乎是攪拌擦洗的兩倍，然而對(duì)于石英砂表面的薄膜鐵難以去除，故它只是

石英砂預(yù)處理的一種方法。

2、化學(xué)方法

化學(xué)方法處理重要用無(wú)機(jī)酸或還原劑來(lái)處理，適合于獲得較高的提純效果。酸浸及酸洗是一般化學(xué)處理方法。酸浸法可分為冷酸浸法和熱酸浸法，常用酸類有鹽酸、硫酸和氮氟酸，這些酸對(duì)石英砂中的金屬雜質(zhì)礦物均有較好的去除效果，特別對(duì)fe和al的去除效果明顯。

影響酸浸提純效果的重要因素是酸的構(gòu)成、酸的濃度及用量、溫度、時(shí)間等。經(jīng)過(guò)酸浸，可得到純度達(dá)99.99%的高純石英砂甚至超高純石英砂。

絡(luò)合法是利用石英砂在酸浸過(guò)程中，酸能與雜質(zhì)離子形成絡(luò)合物再溶于水，從而達(dá)到提純效果。絡(luò)合法常用的酸類重要是草酸和醋酸。

國(guó)外曾報(bào)道過(guò)，f維格里奧等人使用草酸作浸出劑來(lái)除去石英砂中的鐵雜質(zhì)，石英砂中的fe203含量從110ppm降低至1oppm.其除鐵率達(dá)到80-90%以上，不過(guò)其對(duì)石英砂的粒度有肯定的要求(平均粒徑20um)。

3、生物法

微生物法除鐵是新晉的一種技術(shù)，目前處于試驗(yàn)室和小型試驗(yàn)的討論階段。保加利亞s. n. grudev等人的報(bào)告指出，他們?cè)囼?yàn)了細(xì)菌和霉菌等微生物對(duì)石英砂進(jìn)行除鐵取得了較好的效果，黑曲霉菌除鐵效果最佳，重要它產(chǎn)生一種重要成分為檸檬酸和草酸的細(xì)菌培育液，

在二段選礦中，石英砂在90℃溫度下用培育液浸慮，可使石英砂中fe203的含量降至0.012%，特別適合生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玻璃。

石英砂的提純技術(shù)除了常見(jiàn)的幾種外，還有靜電提純技術(shù)，輻射提純技術(shù)等。靜電提純技術(shù)是以礦物的不同電導(dǎo)率為基礎(chǔ)進(jìn)行提純，主要是為分別長(zhǎng)石和石英。輻射提純技術(shù)是以礦物中的一些元素的特別性質(zhì)，作為一種新方法，特別適用于塊狀物的分選。

以上為您簡(jiǎn)要介紹了石英砂中鐵雜質(zhì)的賦存形式，以及石英砂除鐵常用的幾種方式。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)結(jié)合石英砂的具體情況，選擇其中一種或幾種方法聯(lián)合，進(jìn)而將鐵雜質(zhì)含量控制得更低，才能得到我們想要的高純、超純石英砂。