高純石英礦物的制備，首先是礦源的選擇，探明高純度的礦源，判別其潛在利用價(jià)值；其次針對不同礦源的雜質(zhì)種類(lèi)和賦存形態(tài)以及產(chǎn)品最終用途，選取不同的針對性處理工藝；最后檢驗分析提純過(guò)后的雜質(zhì)含量是否達到要求。
針對石英礦與脈石礦物之間的物理或化學(xué)差異性選取合適的方法進(jìn)行分選，提純和選礦方法主要有：色選、重選、磁選、靜電分離、浮選、酸浸、熱氯化等。
圖1 高純石英礦選礦提純工藝流程圖
1、石英原礦的選擇
我國石英原礦富含礦物雜質(zhì)、氣液包裹體和元素雜質(zhì)，而后兩者通過(guò)普通方法較難除去。所以根據原礦的外觀(guān)，晶體好壞，表面雜物、顏色、包裹體情況和透光率等，選取元素雜質(zhì)和包裹體雜質(zhì)較少的原礦是后續能否有效提純高純石英的基礎，只有高品位、大儲量，才能生產(chǎn)出高純、經(jīng)濟、穩定的高純石英產(chǎn)品。
2、煅燒與水淬
煅燒、水淬有利于石英礦下一步的研磨礦物解離，能去除部分較大的氣液包裹體。
石英礦進(jìn)行高溫煅燒，在高溫下，石英晶型轉變發(fā)生較大的體積膨脹，573℃、870℃、1470℃為晶型轉變點(diǎn)溫度，由于雜質(zhì)與石英的膨脹率不同，利用急速的溫差變化致使石英礦產(chǎn)生大裂紋，裂紋往往產(chǎn)生在包裹體與石英基體的交界處，使雜質(zhì)充分暴露，也能去除部分的氣液包裹體，同時(shí)水淬處理后有利于進(jìn)一步的碎磨。
當裂縫達到一定程度即形成破碎，破碎后包裹體雜質(zhì)易暴露在石英礦粒表面或者形成粒間解離。
3、粉碎及擦洗
粉碎是在機械力作用下減小礦物粒度的過(guò)程。不同行業(yè)中粉碎的目的不一，如陶瓷、水泥等行業(yè)僅要求一定的粒度組成。但在礦物加工行業(yè)中，粉碎的目的是要求礦物中共生的有用組分和無(wú)用組分能夠解離，有利于后續分選出精礦和尾礦。
標準的破碎和解離礦物的設備為顎式和圓錐破碎機，粗碎石英礦至厘米級并用擦洗設備去除礦物表面粘附的黏土及鐵的氧化物。
破碎與粉磨過(guò)程，由于石英礦相對較硬，與設備接觸摩擦頻繁，難免引入雜質(zhì)。高純石英粉碎過(guò)程為了解決上述問(wèn)題，可替換的技術(shù)有：自磨和高壓脈沖粉碎技術(shù)。
自磨機以粉碎物料本身作為研磨介質(zhì)，能較大程度減少磨機介質(zhì)對物料的污染。
高壓脈沖粉碎是近年來(lái)已商業(yè)化的，一項針對礦物選擇性解離和高純加工領(lǐng)域的新技術(shù)。其利用高壓脈沖放電在礦物內形成微小的等離子體通道并產(chǎn)生沖擊波，沿晶界進(jìn)行斷裂，選擇性從礦物晶粒間解離，是已知唯一能直接作用于晶界間的解離方法。其優(yōu)點(diǎn)是：與石英礦無(wú)機械接觸，不會(huì )引入雜質(zhì)；能對礦物晶界進(jìn)行選擇性破碎，因礦物雜質(zhì)大部分賦存在石英晶界間，較大可能暴露晶界間的雜質(zhì)，選擇性解離晶體內的礦物雜質(zhì)、氣液包裹體，能提高之后的提純處理效率，最大程度減少過(guò)粉碎且能耗小。
粉碎過(guò)后進(jìn)行擦洗脫泥，擦洗是借助機械攪拌讓礦粒間互相摩擦，并用水沖刷。這對石英顆粒表面的薄膜鐵、泥性雜質(zhì)礦物的去除有效，再經(jīng)分級作業(yè)達到石英砂進(jìn)一步提純的效果。
目前，主要有機械擦洗和超聲波擦洗等方法。對于機械擦洗，一般認為影響擦洗效果的主要因素來(lái)自擦洗機本身的結構特點(diǎn)，其次為工藝因素：包括擦洗時(shí)間、濃度等。研究表明，砂礦擦洗濃度在50~60%之間效果最好，過(guò)大或過(guò)小，都會(huì )降低雜質(zhì)礦物的擦除效果。擦洗時(shí)間不宜過(guò)長(cháng)，若過(guò)長(cháng)，會(huì )加大設備磨損、能耗。擦洗工藝對石英表面的氧化鐵膜，效果還是不錯。如某地石英砂原礦經(jīng)水洗、分級脫泥后，進(jìn)行機械擦洗，Fe2O3去除率達47.4%。相比較，超聲波擦洗比機械法效率高。
4、分級及色選
分級是根據顆粒的比重、形狀或大小的不同進(jìn)行分選的過(guò)程。根據石英玻璃熔制工藝要求，高純石英原料的粒度分布要控制在一定范圍之內（一般是75μm~100μm），而高純石英原料的粉碎過(guò)程產(chǎn)出的產(chǎn)品粒度分布范圍較寬泛，需分級處理以滿(mǎn)足石英玻璃的粒度要求。分級過(guò)程還可以起到脫泥以降低鐵份的作用，因為石英比含鐵礦物硬度高，在相同的磨碎條件下，硬度小的礦物易磨，同時(shí)有研究表明，石英砂中SiO2的品位隨著(zhù)石英砂粒度的變細而降低。
石英砂分級設備主要有：振動(dòng)篩、離心式分級器、旋風(fēng)器式分級機、水力旋流器等。
色選機中的光學(xué)檢測系統根據礦物次品與合格品在顏色、透明度上的差異，對分選裝置發(fā)出指令，用氣嘴對次品噴射高壓氣體，使之從合格品中剔除。礦物40mm以下用人工色選就很不經(jīng)濟了。在3~5mm范圍內，色選機的效率最高。
5、浮選
浮選是根據礦物表面天然或改性后潤濕性的差異，疏水性表面易與氣泡結合，氣泡通過(guò)浮力把疏水礦物顆粒帶入氣泡層，而親水礦物仍然懸浮在礦漿中，剝離氣泡層的疏水顆粒，最終達到礦物分離的目的。
浮選法主要用于除去與石英礦共生的云母、長(cháng)石類(lèi)礦物，也能浮選含磷、含鐵礦物，另外用浮選也可脫除破碎和研磨時(shí)混入的次生鐵。浮選流程的設計，依靠對礦物的種類(lèi)，解離的程度等進(jìn)行分析。
6、磁選
磁選，利用石英和含鐵礦物磁化系數差異進(jìn)行分選，可以除去順磁性及鐵磁性礦物，包括赤鐵礦、鈦鐵礦和黑云母，甚至金紅石等弱磁性礦物。磁選的次數和磁場(chǎng)的強度的增加對除鐵量有顯著(zhù)影響，隨著(zhù)高梯度強磁場(chǎng)磁選機的應用，磁選提純較過(guò)去明顯提升。
7、重選
利用礦物雜質(zhì)與石英密度差異的重選分離，但一般都是針對含鐵的重礦物、以及破碎磨礦混入的次生鐵的選礦。重選包括脫泥和水力分級，常用的設備主要是螺旋選礦機、搖床等，螺旋選礦機和搖床處理顆粒的粒度范圍分別是2mm~50μm和2mm~38μm，其中搖床的分選效果較好
8、高壓靜電分離
高壓靜電分離，是利用不同礦物表面導電性能的差異，喂料干燥后進(jìn)入高達60~120kV/m的高壓靜電場(chǎng)中，在靜電力和機械力的作用下，實(shí)現對物料的分離。長(cháng)石和石英的電導率分別為710nS/m和58nS/m；介電常數分別為5.36和4.4。
摩擦靜電分選機適合非導電礦物的分選，石英顆粒與長(cháng)石顆粒摩擦時(shí)，石英介電常數比長(cháng)石小，長(cháng)石顆粒容易失去電子帶正電，而石英顆粒帶負電，通過(guò)高壓靜電場(chǎng)作用，能夠從石英中分離出長(cháng)石，分選的顆粒范圍為1mm~75µm，作為浮選長(cháng)石的一種干法替代方案。
9、熱處理
熱處理，利用石英的晶型轉變和氣液包裹體加熱后的熱爆效應，釋放石英包裹體中的氣體和液體，降低石英玻璃煉制過(guò)程中由于氣液包裹體所引入的氣泡和雜質(zhì)。
一般的處理方式是：在高溫真空狀態(tài)下，一般1500℃左右，排除包裹體，除了溫度因素還與氣體分子的種類(lèi)有關(guān)，氣體分子越小，擴散系數越大，He、H2容易擴散排出；水、氧等易與熔體反應；N2、CO、CO2、CxHx（烷類(lèi)）等氣體則極難從熔體中排出，最終形成氣泡。
10、酸浸洗
由于石英不溶于酸（HF除外），其他雜質(zhì)礦物能被酸溶解的特點(diǎn)，采用酸洗法來(lái)除去溶于酸的鐵礦石和一部分硅酸鹽礦物，特別是石英顆粒表面的薄膜鐵，還能溶解部分的流體包裹體。
常用的酸有硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸等，酸的種類(lèi)、濃度，酸浸洗的時(shí)間、溫度，礦漿攪拌程度以及石英的粒度均會(huì )影響酸浸效果。
研究表明，單獨用一種酸不如混合酸的浸洗效果好。華南師范大學(xué)周永恒教授通過(guò)試驗提出酸浸石英雜質(zhì)的最佳工藝條件，添加HF能使Al的含量從23.7ppm下降到15.1ppm，但石英的損失率達到21%。各種研究都表明：?jiǎn)为毷褂肏Cl或H2SO4都不能達到高純石英，只有加入HF的混合酸才能得到高純石英石。
11、熱氯化
熱氯化處理過(guò)程中，石英礦在氯氣或氯化氫氣氛中加熱到1000~1200℃。氯氣或氯化氫與石英晶格中的堿金屬、堿土金屬以及過(guò)渡金屬反應，生成相應的氣相氯化物。
這些晶格雜質(zhì)含量在高溫燈管、半導體行業(yè)的應用中要求特別嚴，熱氯化是生成高純石英砂不可或缺的處理工藝。
12、檢驗
普通石英玻璃原料一般配備X射線(xiàn)熒光分析（XRF）可以滿(mǎn)足檢驗要求，高純石英玻璃原料需要能檢驗亞ppm級的設備，如電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）。
資料來(lái)源：提高石英浮選提純效果的研究
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