2025-05-05 来源：鑫海矿装 (29次浏览)
石英砂（二氧化硅）在现代工业体系中占据重要地位，是玻璃、电子、陶瓷等行业的重要工业原料，其纯度决定了产品的质量和性能。但石英砂矿物中常伴生多种杂质矿物，主要是铁、铝、锰、黏土矿等，需进行石英除杂提纯。其中锰是石英砂中的常见杂质，常以微量存在，对石英砂的品质有诸多影响，那么本文将将探讨其影响因素及为何石英砂除锰效果不好？
杂质会直接降低石英砂的物理化学性能，如铁杂质会使石英砂的电学绝缘性能下降，无法应用于半导体、光伏等电子领域；黏土矿物会增加石英砂的吸水性，影响其在精密铸造中的造型性能，导致铸件表面粗糙、尺寸精度降低；锰杂质也会干扰其电学性能。因此需通过除杂，恢复石英砂原本的物理化学性能，提升终端产品质量。
在不同行业，对石英砂中锰含量也有着不同的标准要求，普通玻璃级石英砂要Mn含量低于50ppm，以保证玻璃制品的基本质量和性能；而电子级石英砂由于应用于精密电子器件制造，对锰含量的要求更为苛刻，需控制在5ppm以下，以满足高精度、高稳定性的生产需求。
包裹型锰：部分锰以包裹型的形式嵌入石英晶格中，这种状态的锰与石英晶体结构紧密结合，若要将其去除，往往需要破坏石英晶体结构，常规的物理和化学方法难以实现有效分离。
吸附型锰：以Mn²⁺形式附着在石英表面的吸附型锰，由于其颗粒细小、吸附力较弱，在除锰过程中容易被忽略，且难以通过简单的清洗或筛选方法完全去除。
复合矿物：锰常常与铁、铝等元素形成复合矿物，如Mn-Fe氧化物。这些复合矿物的物理化学性质与石英砂相近，在选矿过程中难以实现高效分离，增加了除锰的难度。
酸洗工艺不足：盐酸（HCl）对MnSiO₃等锰硅酸盐矿物的溶解率较低，单独使用 HCl 难以有效去除这类锰杂质，需要添加氢氟酸（HF）进行辅助溶解。此外，若不将Mn²⁺氧化至MnO₂，部分锰杂质无法被酸有效溶解，而在实际操作中，常常存在未添加合适氧化剂（如H₂O₂或NaClO）的情况。
分选方法不当：磁选方法对于弱磁性锰矿物，如菱锰矿，效率较低，难以将其有效分离。同时，浮选工艺中所使用的药剂体系未针对锰杂质进行优化，导致石英砂与锰矿物无法有效分离，降低了除锰效率。
在除锰过程中，关键操作参数的控制至关重要。酸浓度方面，理想的酸浓度应为HCl5-10%+HF1-3%，若酸浓度不足，会导致锰杂质溶解不充分；温度控制在70-90℃时，酸与锰杂质的反应速率较快，而室温酸洗会使反应效率大幅降低；氧化剂用量也需严格控制，H₂O₂的理想用量为3-5%，若未添加氧化剂或用量不足，无法将Mn²⁺充分氧化，影响除锰效果。
由于氢氟酸（HF）具有强腐蚀性，普通的反应釜难以满足其使用要求，缺乏耐氢氟酸的反应釜会限制复合酸浸工艺的应用。此外，固液分离设备精度不足，无法有效截留锰胶体等细小颗粒，导致锰杂质残留，影响除锰效果。
采用分阶段联合工艺可提高除锰效率，可先将原矿进行物理预选，通过磁选或重选去除部分明显的杂质和粗颗粒锰矿物；然后进行还原焙烧，在650-750℃的温度下，使锰矿物的结构和性质发生改变，便于后续处理；接着进行复合酸浸，利用HCl-HF-H₂O₂的组合酸液，充分溶解锰杂质；最终进行深度净化，采用螯合树脂或电渗析等方法，进一步去除残留的微量锰杂质，确保石英砂达到高纯度要求。
强化氧化：采用臭氧（O₃）替代H₂O₂进行氧化，臭氧具有更强的氧化性，且反应后无残留，能够更有效地将Mn²⁺氧化为MnO₂。同时，通过控制氧化还原电位（ORP）大于600mV，确保氧化反应充分进行。
酸浸改进：采用阶梯酸浸的方法，先使用HCl去除石英砂中的碳酸盐杂质，为后续HF溶解硅酸盐创造更好的条件；再使用HF溶解锰硅酸盐等杂质。此外，引入超声辅助技术，利用超声波的空化效应和机械搅拌作用，提高酸与锰杂质的反应速率，可使反应速率提高30%。
生物浸出：利用锰氧化菌对低浓度锰杂质进行处理，微生物能够通过自身的代谢活动，将锰氧化并溶解，实现锰的去除，该方法具有环境友好、成本低等优点。
高温氯化：对于晶格中的锰杂质，在温度高于1000℃时通入Cl₂，使锰与氯气反应生成易挥发的锰化合物，从而实现锰的去除。
膜分离技术：采用纳滤膜去除溶解态的Mn²⁺，纳滤膜能够选择性地截留特定大小和电荷的离子，有效去除锰杂质，同时保留石英砂中的其他有用成分。
选用聚四氟乙烯（PTFE）衬里的反应釜，这种反应釜具有优异的耐氢氟酸腐蚀性能，能够满足复合酸浸工艺的需求。配置超滤系统，该系统能够截留小于0.1μm的胶体锰颗粒，提高固液分离的精度，确保石英砂中锰杂质的有效去除。
以上便是石英砂除锰效率低的几大因素及改善方案，在实际生产中，矿主应选择具有对应资质的选矿厂进行开采、选别提纯。鑫海矿装拥有冶金矿山工程乙级设计资质、矿山工程施工总承包壹级资质，可针对各种行业要求对石英砂提纯，提纯率可达99.99%，满足各种市场需求。如有需求欢迎咨询。
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