中國是全球石英石產量較大的地區(qū)。據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016年，中國石英石產量占全球的43.63%，歐洲是全球第二大市場區(qū)域，占全球石英石產量的20.67%。我國的石英石產量占比如此之高，石英砂提純工藝水平也在逐年提高，本文將圍繞石英砂的用途、主要原料以及石英砂生產線、高純石英砂提純的工藝流程展開介紹。
石英砂的用途
石英砂的用途廣泛，在玻璃原料、陶瓷及耐火材料、建筑、填料、電子和化工機械等領域都有用途，如下所示：
玻璃原料：浮法玻璃、光學玻璃、玻璃儀器、玻璃纖維;
陶瓷及耐火材料：胚料和釉料、硅磚、石英質陶瓷
建筑：混凝土、標準砂、彩色石英砂
填料：橡膠填料、塑料填料、涂料填料
電子：計算機芯片、石英濾波器、光導纖維、活性硅微粉
化工機械：水玻璃、硅膠、鑄造型砂、噴砂
制取石英砂的主要原料
石英砂的主要原料有石英砂巖、石英巖和脈石英，還有一部分是天然石英砂。我國主要種類石英礦資源占比如下圖所示：
我國石英砂主要原料占比圖
1. 石英砂巖
石英砂巖是硅石中的一種，主要由Si02構成。
石英砂巖是石英碎屑含量達95%以上的固結碎屑巖石。常與電氣石、金紅石、磁鐵礦、云母、長石和粘土等礦物伴生。
石英砂巖省份分布圖
石英砂巖石加工玻璃、陶瓷、鑄造等石英工業(yè)礦物和礦物材料的主要原料。
2. 石英巖
石英巖是一種主要由石英組成的變質巖(石英含量大于85%)，一般是由石英砂巖或其他硅質巖石經過區(qū)域變質作用，重結晶而形成的,也可能是在巖漿附近的硅質巖石,經過熱接觸變質作用而形成。
常與電氣石、鋯英石、云母、長石和粘土等礦物伴生，其硬度和致密度都高于石英砂巖。
我國石英巖省份分布圖
石英巖是我國硅質礦物原料的主要來源之一。
3. 脈石英
脈石英是一種與花崗巖有關的巖漿熱液礦脈，其礦體大多數(shù)情況下是不規(guī)則的脈狀形式。脈石英具有如下特點：脈石英顏色是純白色、油脂光澤且其純度很高、礦物組成基本上是石英、Si02含量達到99%以上。
我國脈石英分布圖
高純石英砂生產線
1.粉碎分級
天然石英砂：一般不需粉碎，但必須進行選礦提純
石英巖和石英砂巖：純度較高，但是必須進行粉碎加工
選礦提純的流程：石英巖或石英砂巖進入顎式破碎機進行一段破碎，在進入圓錐破碎機進行二段破碎;破碎后的石英巖進入到棒磨機或石英粉碎機進行研磨作業(yè);研磨后的物料在經過色選機進行色選。
色選前后的石英砂對比圖
2.鋁雜質的去除
在一部分硅質原料中包含有鋁雜質，硅質原料中的含鋁雜質主要來自長石、云母和粘土礦物等。
如果是粘土礦物，可采用擦洗和分級脫泥流程去除鋁雜質;如果是長石和其他礦物，主要采用浮選法，浮選可以除去粗磨時混入的鐵質雜質。
3.鐵雜質的去除
鐵在硅質原料中常以以下幾種形式存在：
·以微細粒狀態(tài)賦存在粘土或者高嶺土化的長石中;
·以氧化鐵薄膜形式附著在石英顆粒的表面;
·含在重礦物和褐鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦等顆粒中;
·鐵呈次要成分存在黑云母、角閃石、石榴子石等礦物中;
·在石英顆粒內部呈浸染或透鏡狀態(tài);
·以固溶態(tài)存在于石英晶體內部;
·加工過程中也會混入一定量的機械鐵。
不同形式的鐵應以不同的方法進行去除，對于以微細粒狀態(tài)賦存在粘土中的鐵，一般可用水洗或脫泥的方法進行去除;對于含鐵重礦物，則采用重選或磁選的方法清除;以氧化鐵薄膜形式附著的鐵或鐵銹，則應該用擦洗和化學酸浸的方法處理，還可以采用酸洗除鐵工藝來去除顆粒表面的薄膜鐵。
高純石英砂提純工藝成功案例
案例1，鳳陽縣石英砂礦企業(yè)除鐵方法
案例背景：鳳陽縣具有優(yōu)良的石英砂資源，以石英巖為原料的石英砂生產加工企業(yè)約200余家。其中年生產規(guī)模在20萬t以上的有10余家，年產石英砂達數(shù)百萬噸。
鳳陽縣石英砂礦企業(yè)生產石英砂的工藝可分為濕法與干法兩種，主要通過機械擦洗配合磁選、浮選、酸浸等工藝對石英巖原礦中的雜質，特別是鐵質雜質進行去除。
1. 濕法工藝
原礦進行破碎→石輪碾磨礦→加水沖洗→磁選→水力分級→石英精砂。
濕法工藝主要的產品為20~120目的濕砂，濕砂再經過酸洗、浮選后，形成60-140目的精制石英砂。
2. 干法工藝
原礦經鄂式破碎機粗碎→中碎→篩分去土后→棒磨機磨細→磁選→粗分離→細分離→旋流器。
其中，粗分離及細分離即產生20-120目的硅砂。干法工藝的產品再經過浮選加工后可得到120目纖維砂等副產品。
3. 工藝對比研究
濕法工藝的核心即是采用石輪碾磨的傳統(tǒng)機械擦洗除鐵技術，配合磁選，去除石英巖原礦中的鐵質雜質;
干法工藝采用了新型的棒磨擦洗除鐵技術，配合磁選，去除石英巖原礦中的鐵質雜質。
4. 評價
兩種工藝流程的差別主要在于機械擦洗技術的選擇。
石英砂提純濕法工藝
石英砂提純干法工藝
綜上所述，目前國內的石英砂生產線多采用干法工藝，因其工藝更加成熟，具有設備大型化、自動化程度高，無粉塵污染，環(huán)境污染小，可根據(jù)企業(yè)要求調整產品粒度和濕度等優(yōu)勢，是目前高純度石英砂提純的主流工藝。
