中國粉體網訊  石英又稱硅石，是一種常見的非金屬礦物原料，其應用領域十分廣泛，經過選礦提純可以制成高純石英。高純石英是生產石英玻璃、光纖、太陽能電池、集成電路基板等高性能材料的主要原料。

高純石英一般選用天然石英為原料，但是水晶原料緊缺，價格昂貴，儲量逐漸枯竭。因此，積極探求和推動石英選礦提純技術的進步，實現高純石英的低成本、大批量工業化生產具有重要的現實意義和經濟價值。

石英的選礦提純

石英選礦提純是除去石英中少量或微量雜質，來制得高純石英的技術；這是一個復雜的物理化學過程，涉及到無機化學、物理化學、晶體學和擴散動力學等。目前國內外石英提純工藝主要有以下幾項：

1、水洗、分級脫泥

水洗和分級脫泥是一種礦石入選前的預處理方法，相關研究表明，石英砂粒度越小，雜質含量越高，這主要是由于顆粒表面的泥土所致。采用螺旋洗礦機 、滾筒篩、水力旋流器 、脫泥斗和水力分級機等可以有效的分離泥土和石英，另外，采用高壓水流或高壓風力對石英塊處理增強脫泥效果。

2、擦洗

水洗對于石英砂表面的薄膜鐵和粘連性雜質礦物的脫除效果不顯著，這時要借助機械力和砂粒間的磨剝力來對石英砂進行進一步的提純。擦洗時間原則上以初步達到產品質量要求為基準，盡量避免設備磨損以及能耗的增加造成成本的增加。另外，加藥擦洗可提高分離效果，主要是由于增大了雜質與石英顆粒表面的電斥力。

3、磁選

磁選可以最大限度的清除包括赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等在內的弱磁性雜質，礦物。另外，石英砂粒度越細，除鐵效果越好，其原因是細粒石英砂中含鐵雜質礦物量高的緣故。

4、浮選

當石英砂原砂中含雜質礦物較多時，僅采用擦洗、脫泥和磁選是不能將石英砂提純成高純砂的，為了進一步提高石英的純度和降除雜質，還要對石英砂進行浮選—酸浸。采用酸性條件下陰離子捕收劑，或在堿性條件下陰-陽離子捕收劑兩種方法浮選，可獲得很好的效果。對于石英，捕收劑在其表面的靜電吸附還會隨著調漿的進行，吸附量逐漸下降，從而使長石優先于石英浮出。

5、酸浸

酸浸是利用石英不溶于酸（HF除外），其他雜質礦物能被酸液溶解的特點，從而可以實現對石英的進一步提純。一般認為各種稀酸對Fe和Al的去除均有顯著效果，而對Ti和Cr的去除效果則采用較濃的硫酸、王水或HF進行酸浸處理。除酸的濃度外，酸的用量、酸浸時間、溫度及礦攪拌均可以影響石英酸浸效果。

6、高溫焙燒摻雜提純法

利用無機鹽高溫熔化或高溫加熱時強的反應活性與石英中雜質反應生成易溶于水或酸的物質。如NaCl高溫下與Fe2O3反應生成FeCl3，與TiO2反應生成TiCl4。常用的無機鹽有硫酸氫鉀熔鹽，氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、硝酸鈉、氯化銨等。

7、微生物浸出

采用黑曲霉素、青霉、假單胞菌、多粘菌素、桿菌等微生物來浸除石英砂顆粒表面的薄膜鐵，其中以黑曲霉素浸除鐵效果最佳，目前微生物除鐵處于實驗室研究階段。

8、色選

根據物料光學特性的差異，利用光電探測技術將顆粒物質分選。色選用于石英砂行業利于將雜色礦物分選出來，或在選礦前期將石英塊按顏色差異進行分選。

石英的表面改性

除對石英進行選礦提純外，要實現石英的廣泛應用，表面改性這一步也是必不可少的。通常表面改性的目的有以下幾點：

一是改變石英砂粉體表面的親油性、浸潤性、吸油率、黏度等；

二是改善石英砂粉體作為填料與有機聚合物的相容性、親和性、分散性和流動性等；

三是提高石英砂粉體填料與有機聚合物相界面之間的結合力，提高復合材料的性能。

表面改性的方法主要有表面涂敷改性以及表面化學改性兩種。

1、表面涂敷改性

首先對石英砂粉體進行必要的擦洗和干燥，然后利用樹脂或高聚物等對石英砂粉體表面進行“覆膜”，表面涂敷改性通常分為冷法涂覆和熱法涂覆兩種。熱法相比冷法來說，效果更好，適用于大量生產，但需專門的混砂設備。

樹脂冷法涂敷石英砂工藝

樹脂熱法涂敷石英砂工藝

影響石英砂涂敷改性效果的主要因素有石英砂顆粒的形狀、比表面積、孔隙率、涂敷聚合物的種類及用量、涂敷工藝方法等。

2、石英砂粉體表面化學改性

石英砂粉體表面化學改性主要有干法改性、濕法改性以及化學包覆改性三種。

干法表面化學改性是加入少量稀釋液與硅烷配成處理劑，在高速攪拌、分散和一定溫度條件下，將處理劑以噴霧狀加入石英粉中，經攪拌處理一定時間后出料。

濕法表面化學改性是利用配置好的表面改性劑和助劑混合配成的處理液，在攪拌分散和一定溫度條件對石英砂粉體進行表面改性，之后進行脫水、干燥。

機械粉磨與化學包覆改性是指在機械力作用或細磨、超細磨過程中添加改性劑，隨著石英砂粉體粒度減小的同時，對其顆粒進行表面改性。

綜合比較，干法工藝具有流程簡單、成本低和改性劑適用性好等特點，濕法工藝具有改性劑分散好、粉體表面包覆均勻等特點，不過濕法需脫去水分（過濾和干燥）。機械粉磨與化學包覆復合改性工藝的特點是工藝較簡單，可提高粉碎效率，但是其溫度難控制，改性劑包覆難以均勻。　　

結語：

積極探求和推動石英選礦提純技術以及表面改性技術的進步，實現高純石英的低成本、大批量工業化生產具有重要的應用意義和經濟價值。為滿足高科技用硅的需求，中國粉體網定于2017年12月12-13日在石英砂產業聚集區安徽省鳳陽國際大酒店舉辦“2017石英砂精細加工及應用技術交流會”。屆時，來自東華理工大學余志偉教授將作《石英提純與表面改性技術》的報告，相約鳳陽，您必有所得！

關于余志偉教授

職稱職務：東華理工大學教授

學科專業：無機非金屬材料

研究方向：礦物材料加工，礦物功能材料，新技術材料

余志偉教授研究方向重點是對非金屬礦進行深加工技術和工業應用研究，對石英、膨潤土、高嶺土、方解石、硅灰石、石墨等非金屬礦進行了系統的深加工技術研究和應用研究，并取得一系列研究成果。

近年來，一直從事礦物材料超細、提純、改性和合成等加工技術研究，重點開展超微細（顆粒狀、片狀、纖維狀）功能粉體材料、納米粘土、納米抗菌材料、農用稀土轉光材料、淺色導電材料、復合鈦白顏料、高純石英、高純石墨和釩的提取等技術方面的研究。