中国是全球石英石产量较大的地区。据相关数据统计，2016年，中国石英石产量占全球的43.63%，欧洲是全球第二大市场区域，占全球石英石产量的20.67%。我国的石英石产量占比如此之高，石英砂提纯工艺水平也在逐年提高，本文将围绕石英砂的用途、主要原料以及石英砂生产线、高纯石英砂提纯的工艺流程展开介绍。
石英砂的用途
石英砂的用途广泛，在玻璃原料、陶瓷及耐火材料、建筑、填料、电子和化工机械等领域都有用途，如下所示：
玻璃原料：浮法玻璃、光学玻璃、玻璃仪器、玻璃纤维;
陶瓷及耐火材料：胚料和釉料、硅砖、石英质陶瓷
建筑：混凝土、标准砂、彩色石英砂
填料：橡胶填料、塑料填料、涂料填料
电子：计算机芯片、石英滤波器、光导纤维、活性硅微粉
化工机械：水玻璃、硅胶、铸造型砂、喷砂
制取石英砂的主要原料
石英砂的主要原料有石英砂岩、石英岩和脉石英，还有一部分是天然石英砂。我国主要种类石英矿资源占比如下图所示：
我国石英砂主要原料占比图
1. 石英砂岩
石英砂岩是硅石中的一种，主要由Si02构成。
石英砂岩是石英碎屑含量达95%以上的固结碎屑岩石。常与电气石、金红石、磁铁矿、云母、长石和粘土等矿物伴生。
石英砂岩省份分布图
石英砂岩石加工玻璃、陶瓷、铸造等石英工业矿物和矿物材料的主要原料。
2. 石英岩
石英岩是一种主要由石英组成的变质岩(石英含量大于85%)，一般是由石英砂岩或其他硅质岩石经过区域变质作用，重结晶而形成的,也可能是在岩浆附近的硅质岩石,经过热接触变质作用而形成。
常与电气石、锆英石、云母、长石和粘土等矿物伴生，其硬度和致密度都高于石英砂岩。
我国石英岩省份分布图
石英岩是我国硅质矿物原料的主要来源之一。
3. 脉石英
脉石英是一种与花岗岩有关的岩浆热液矿脉，其矿体大多数情况下是不规则的脉状形式。脉石英具有如下特点：脉石英颜色是纯白色、油脂光泽且其纯度很高、矿物组成基本上是石英、Si02含量达到99%以上。
我国脉石英分布图
高纯石英砂生产线
1.粉碎分级
天然石英砂：一般不需粉碎，但必须进行选矿提纯
石英岩和石英砂岩：纯度较高，但是必须进行粉碎加工
选矿提纯的流程：石英岩或石英砂岩进入颚式破碎机进行一段破碎，在进入圆锥破碎机进行二段破碎;破碎后的石英岩进入到棒磨机或石英粉碎机进行研磨作业;研磨后的物料在经过色选机进行色选。
色选前后的石英砂对比图
2.铝杂质的去除
在一部分硅质原料中包含有铝杂质，硅质原料中的含铝杂质主要来自长石、云母和粘土矿物等。
如果是粘土矿物，可采用擦洗和分级脱泥流程去除铝杂质;如果是长石和其他矿物，主要采用浮选法，浮选可以除去粗磨时混入的铁质杂质。
3.铁杂质的去除
铁在硅质原料中常以以下几种形式存在：
·以微细粒状态赋存在粘土或者高岭土化的长石中;
·以氧化铁薄膜形式附着在石英颗粒的表面;
·含在重矿物和褐铁矿、磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿等颗粒中;
·铁呈次要成分存在黑云母、角闪石、石榴子石等矿物中;
·在石英颗粒内部呈浸染或透镜状态;
·以固溶态存在于石英晶体内部;
·加工过程中也会混入一定量的机械铁。
不同形式的铁应以不同的方法进行去除，对于以微细粒状态赋存在粘土中的铁，一般可用水洗或脱泥的方法进行去除;对于含铁重矿物，则采用重选或磁选的方法清除;以氧化铁薄膜形式附着的铁或铁锈，则应该用擦洗和化学酸浸的方法处理，还可以采用酸洗除铁工艺来去除颗粒表面的薄膜铁。
高纯石英砂提纯工艺成功案例
案例1，凤阳县石英砂矿企业除铁方法
案例背景：凤阳县具有优良的石英砂资源，以石英岩为原料的石英砂生产加工企业约200余家。其中年生产规模在20万t以上的有10余家，年产石英砂达数百万吨。
凤阳县石英砂矿企业生产石英砂的工艺可分为湿法与干法两种，主要通过机械擦洗配合磁选、浮选、酸浸等工艺对石英岩原矿中的杂质，特别是铁质杂质进行去除。
1. 湿法工艺
原矿进行破碎→石轮碾磨矿→加水冲洗→磁选→水力分级→石英精砂。
湿法工艺主要的产品为20~120目的湿砂，湿砂再经过酸洗、浮选后，形成60-140目的精制石英砂。
2. 干法工艺
原矿经鄂式破碎机粗碎→中碎→筛分去土后→棒磨机磨细→磁选→粗分离→细分离→旋流器。
其中，粗分离及细分离即产生20-120目的硅砂。干法工艺的产品再经过浮选加工后可得到120目纤维砂等副产品。
3. 工艺对比研究
湿法工艺的核心即是采用石轮碾磨的传统机械擦洗除铁技术，配合磁选，去除石英岩原矿中的铁质杂质;
干法工艺采用了新型的棒磨擦洗除铁技术，配合磁选，去除石英岩原矿中的铁质杂质。
4. 评价
两种工艺流程的差别主要在于机械擦洗技术的选择。
石英砂提纯湿法工艺
石英砂提纯干法工艺
综上所述，目前国内的石英砂生产线多采用干法工艺，因其工艺更加成熟，具有设备大型化、自动化程度高，无粉尘污染，环境污染小，可根据企业要求调整产品粒度和湿度等优势，是目前高纯度石英砂提纯的主流工艺。
