石英砂提取工艺有哪些？

石英砂是以石英为主要成分的矿物颗粒集合体，其主要成分是二氧化硅，含量通常在 90%-99% 之间，其化学性质稳定，硬度高，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。在建筑、玻璃、电子信息、化工行业等均有应用，根据其石英砂成分不同，所应用的环境也不同。下面我们围绕石英砂的分类应用及石英砂的提取工艺两大方面进行介绍。

一、石英砂的成分与应用

石英砂作为一种重要的工业矿物原料，依据不同标准可划分出多种类型，其成分与用途紧密相关。

1、颗粒大小分类

根据颗粒大小，石英砂可分为粗砂、中砂和细砂。

粗砂粒：粒径大于0.5mm，质地较粗糙；

中砂粒：粒径在0.35-0.5mm之间，颗粒适中；

细砂粒：粒径在0.25-0.35mm范围，颗粒细腻。

2、成分分类

按用途可分为普通石英砂、精制石英砂和高纯石英砂。

普通石英砂：二氧化硅含量通常在90%-95%，含有较多的铁、铝、钙、镁等金属氧化物杂质，以及长石、云母、黏土等矿物杂质。多在在建筑行业应用，是混凝土、砂浆的主要骨料，用于房屋建造、道路铺设等基础设施建设等。

精制石英砂：二氧化硅含量在95%-99%，是经过进一步选矿和提纯处理后的产物，多用于玻璃、陶瓷及化工等行业。

高纯石英砂：二氧化硅含量≥99.9%，部分高精尖产品甚至要求达到≥99.99%，几乎不含或仅含微量杂质。常在半导体、光纤通信、光学镜片、电子元器件等领域应用。

二、石英砂提取工艺

1、物理提取工艺

浮选：利用石英砂与杂质矿物表面物理化学性质的差异，通过添加浮选药剂实现分离。一般，用捕收剂吸附在长石、云母等杂质表面，使其疏水；石英砂表面保持亲水，在气泡作用下，杂质矿物附着气泡上浮，与石英砂分离。其流程是先调节矿浆pH值至弱酸性（pH=5-7），添加调整剂抑制石英砂，再加入捕收剂和起泡剂进行石英砂浮选。经过粗选、精选和扫选，可有效去除长石、云母等杂质，提高石英砂纯度。

重选：是基于矿物颗粒在水中沉降速度的差异进行分级的。粗粒石英砂沉降速度快，细粒和杂质颗粒沉降慢，通过分级设备（如螺旋溜槽、水力旋流器）实现分离。多用于处理粗粒级石英砂，可有效去除长石、云母等杂质。

磁选：主要目的去除含磁选杂质，利用矿物磁性差异，通过强磁场将磁性杂质（如磁铁矿、赤铁矿、黑云母等含铁矿物）与石英砂分离。利用磁选机将细磨后的矿物进行多次分选，可使石英砂中铁含量从0.1%降至0.03%以下。

2、化学提取工艺

酸洗：利用盐酸、硫酸、氢氟酸等强酸与金属杂质（如铁、铝、钙、镁的氧化物）发生化学反应，使其溶解进入溶液，从而去除杂质。通常是将石英砂与酸按一定比例混合，在反应釜中搅拌反应，温度控制在50-80℃，时间2-4小时。反应后通过水洗去除残留酸液和溶解的杂质离子。氢氟酸能有效去除石英砂中的二氧化钛、氧化铁等杂质，但因其腐蚀性强，需特殊防护。

碱洗：使用氢氧化钠、碳酸钠等强碱溶液，与石英砂中的酸性杂质（如黏土矿物、有机杂质）发生反应，使其溶解或转化为可溶性盐类，从而去除杂质。通常先将石英砂与碱液混合，在高温（80-100℃）下反应1-3小时，然后水洗至中性。碱洗可有效去除石英砂中的有机杂质和部分硅酸盐杂质。

高温氯化：在高温（1200-1500℃）下，通入氯气或氯化物气体，使石英砂中的金属杂质（如铁、铝、钙等）与氯气反应生成挥发性氯化物，从石英砂中逸出，从而实现提纯。主要用于高纯石英砂生产，可将杂质含量降低至 ppm 级。

3、生物提取工艺

生物提取主要是微生物浸出提取工艺，利用微生物（如氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌）的代谢作用，将石英砂中的铁、铝等金属杂质氧化溶解。微生物通过氧化矿物中的硫、铁获取能量，同时产生硫酸和铁离子，硫酸降低环境pH值，促进金属杂质的溶解。一般将石英砂与微生物菌液混合，在适宜温度（25-35℃）和pH值（1.5-2.5）条件下培养，反应时间10-30天。

三、高纯石英砂提取工艺

高纯石英砂对SiO₂的含量有要求，一般SiO₂含量≥99.9%，部分高端产品SiO₂含量≥99.99%。另外，对杂质含量也有严格限制，Fe₂O₃≤10ppm，Al₂O₃≤50ppm，Cr₂O₃≤1ppm，Li₂O≤1ppm 等。高纯石英砂提取需进行深度提纯，常采用酸浸-焙烧-浮选联合工艺。

酸浸：先用盐酸、硫酸等强酸去除大部分金属杂质，再用氢氟酸进一步去除二氧化钛、氧化铁等顽固杂质，使石英砂纯度达到99.5%以上。

焙烧：将酸浸后的石英砂在1000-1200℃高温下焙烧，使石英砂内部的包裹体和晶格缺陷暴露，同时，去除残留的有机杂质。

浮选：采用反浮选工艺，添加特定捕收剂和调整剂，去除残留的长石、云母等杂质，最终获得高纯石英砂。

石英砂的提取工艺根据其用途和纯度要求不同而选择各异。普通石英砂主要采用物理提取法，通过磁选、重力分选等工艺去除明显杂质；精制石英砂需结合物理和化学方法，进一步降低杂质含量；高纯石英砂则依赖复杂的深度提纯技术，如酸浸-焙烧-浮选联合工艺、高温氯化、区域熔融等，以满足高端领域的严格要求。