中國粉體網訊  石英的主要成分為二氧化硅，化學式為SiO2，屬于氧化礦物，是一種親水性礦物。根據硅氧四面體連結方式不同，石英可分為島狀、架狀、環狀、鏈狀及層狀五種結構類型。石英包括低溫石英（α-石英）、高溫石英（β-石英），低溫石英是石英族中分布最廣的礦物種，因此通常所說的石英為低溫石英。

二氧化硅相圖

石英礦中的雜質

石英礦中雜質大致分兩大類：結構性雜質與非結構性雜質。其中結構性雜質也被稱為元素雜質、晶格雜質；非結構性雜質，則包括礦物雜質（固體包裹體）和氣液包裹體（流體包裹體）。在眾多雜質之中，元素雜質最難去除，氣液包裹體次之。

石英晶格內的結構雜質

石英礦中常見的礦物雜質為與石英共生的含鋁的硅酸鹽礦物如長石、云母，它們之間的物理、化學性質類似，用重選、酸洗、磁選不能分離，行之有效的方法一般是浮選分離工藝。

石英礦浮選與浮選機理

浮選主要是通過利用各礦物密度的不同以及各礦物表面潤濕性的差異來實現的。浮選可以除去大多數的除石英以外的礦物顆粒，并實現富集石英的目的。

浮選機理流程圖

不同礦物表面對水潤濕性的差異性是浮選的基礎。疏水的顆粒傾向于與氣泡粘附，顆粒依附氣泡浮升至液面，而親水的顆粒與氣泡碰撞后，仍然會脫離懸浮或沉入在水中，如此一來，根據礦物顆粒親疏水的差異就能起到分選不同礦物的作用。

疏水顆粒被氣泡捕收

浮選法主要用于除去與石英礦共生的云母、長石類礦物，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混入的次生鐵。

影響浮選的因素

浮選是一項會被很多因素影響的技術，主要有三類影響因素：第一類是機械因素，如浮選機類型、空氣流動狀態、礦漿流動狀態及槽列組成等；第二類因素是人為操作因素，如給礦速度和溫度等；第三類因素則是化學因素，即浮選藥劑。

粒度控制

當礦物的顆粒太大，伴隨浮選藥劑產生的氣泡承載礦物顆粒的能力不足，即表現為氣泡的承載能力弱。當礦物顆粒粒度太小，氣泡對顆粒承載能力是足夠了，但是對礦物的品位會造成影響，使得品位降低，即目標礦物在浮選出來的礦物中的含量比降低，同樣也達不到好的浮選效果。

浮選溫度

調節浮選溫度主要來自兩個方面：第一是給藥劑一個適宜的作用與反應環境，因為不同的藥劑需要的適宜溫度是不同的；第二是由于礦物浮選分離需要在適宜的溫度下進行。一般來說，當礦漿溫度設置為40～45℃時，石英浮選效果最佳。

水質因素

一般采用去離子水和軟水較好，因為硬水中含有所溶的礦物質（如Ca2+、Mg2+、Fe3+等）較多，這些金屬離子會破壞或者消耗某些浮選藥劑。

浮選機

石英的浮選一般是在機械攪拌式浮選機中進行，機械攪拌式浮選機是外氣自吸式的浮選機，機器不僅可以對礦漿充氣，而且還可以同時攪拌，這對多級浮選有較大的優越性，同時也能讓浮選達到好的效果。

浮選藥劑

捕收劑：其效果主要是使得目的礦物或者待去除的礦物表面疏水，增加其可浮性，從而使得被選物由氣泡附著并浮出礦漿。

調整劑：其效果主要是調整捕收劑的作用反應環境即礦漿介質的條件，以及對捕收劑與礦物作用的調節。

起泡劑：其效果主要是促使礦漿中氣泡產生的更多，從而使得泡沫對礦物的承載能力更強，從而結合礦物的粒度，更好的從礦漿中浮出礦物。

浮選藥劑分類

石英與長石浮選分離

石英和長石是兩種常見的硅酸鹽礦物，兩者的晶體結構非常相似。目前，分離石英與長石最有效的方法是浮選法。

氫氟酸法

“氫氟酸法”是一種分離石英與長石的傳統方法。氫氟酸溶液是一種強酸性溶液，可以用作浮選礦漿中的 p H 調整劑，同時也可作為長石的活化劑，并采用胺類捕收劑（陽離子捕收劑），組合藥劑可以從礦漿中優先浮選出長石，從而實現石英與長石的浮選分離。 

隨著人們環保意識以及國家對環境的保護力度均不斷加強，同時氟離子對環境會造成嚴重的危害，所以從 70 年代開始，美國、日本等國家開始對礦物的“無氟”浮選法進行研究。

無氟有酸法

所謂無氟有酸法是指在 pH =2~3 的條件下，以烷基丙撐二胺醋酸鹽和石油磺酸鹽為捕收劑優先浮選長石，達到長石與石英的分離。

強酸性介質會導致嚴重的設備腐蝕，給實際操作帶來了諸多不便。為了排除強酸性條件的影響，人們開始專注于中性條件下或堿性條件下石英長石浮選分離新工藝的研究，通常稱為無氟無酸法。

無氟無酸法

“無氟無酸法”顧名思義就是進行礦物浮選時不引入對環境造成危害的氟離子，以及浮選時礦漿不顯酸性（中性或堿性）。

（1）中性浮長石法

在自然的中性介質條件下，不引入氟離子，僅采用陰陽離子混合捕收劑并添加長石活化劑及石英抑制劑，即可優先浮選出長石，實現石英和長石的有效分離。

（2）堿性浮石英法

在堿性的介質條件下，不引入氟離子，通過金屬離子作為活化劑活化石英，再采用陰離子捕收劑優選浮選出石英，實現石英與長石的有效分離。

結語

隨著石英原料礦—天然水晶資源日漸枯竭，探索替代水晶的石英原料礦種迫在眉睫。通常在特殊自然條件下形成的石英和長石共生礦物，更有可能通過浮選提純生產出高純石英砂，從而替代天然水晶。石英與長石結構相似，利用浮選法可實現兩者分離。由于氟離子會對環境造成污染，強酸性條件對設備腐蝕也是非常嚴重，因此無氟浮選是石英和長石浮選分離的重要研究方向。

（中國粉體網編輯整理/三昧）