硅砂除铁方法有哪些?选择原则是什么?

硅砂适用于工业生产的重要原料，特别实在玻璃、陶瓷、铸造等行业应用广泛。硅砂的纯度越高、品质越高、价值也就越高。然而，硅砂中经常混有铁杂质，这些铁杂质存在不仅降低了硅砂的品质，还可能降低玻璃的强度、耐热性等性能，因此，硅砂除铁是非常重要的，本文为您介绍常用的硅砂除铁方法，并为您讲解如何选择合适的方法。

一、硅砂除铁方法有哪些?

1、机械擦洗硅砂除铁

通过机械外力和砂粒之间的摩擦与碰撞，能够去除硅砂表面的薄膜铁及粘附的含铁矿物。这种除铁方法用到的设备有棒磨机、擦洗机等。

在采用擦洗法除铁的过程中，应注意控制擦洗时间和擦洗浓度。

擦洗浓度：机械擦洗的效率随矿浆浓度增加而提高，因为增加矿浆浓度可以使颗粒之间碰撞的几率增加。研究表明，砂矿擦洗浓度在 50%～60%之间效果较好。

擦洗时间：原则上以初步达到产品质量要求为基准，不宜过长，否则会加大设备磨损，提高能耗和选矿提纯成本。如果采用加药高效强力擦洗，配合适当的工艺和设备，采用棒磨擦洗效果会更好。

擦洗法的优势：与其他除铁工艺相比，该方法具有产品质量好(可以达到浮法玻璃对优质硅砂的质量要求)、产量大的特点。但也存在除铁率相对较低的不足，现在一些小规模的生产企业和加工企业使用这种方法除铁较多，因为它成本低、操作简单。

2、磁选硅砂除铁

石英砂中主要矿物石英是反磁性物质，在磁场中不能被磁化。而石英砂中含铁的杂质矿物如赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、针铁矿等，大部分都是磁性物质在磁场中可以被磁化。磁选就是利用这一性质上的差异除去石英砂中的含铁杂质矿物。

在磁选工艺中，湿式强磁选机可以更大限度地清除包括连生体颗粒在内的赤铁矿、褐铁矿和黑云母等弱磁性杂质矿物。在生产中采用湿式强磁选机可获得Fe2O30.036%的优质石英砂精矿。湿式强磁选机除铁效果受给料量、冲洗水量、磁场强度等参数影响，其中以磁场强度影响更大。另外，磁选次数越多，石英砂粒度越细，除铁效果越好。

3、超声波硅砂除铁

超声波除铁主要是除去颗粒表层的次生铁薄膜。当超声波在水(或溶液)中发出时，会产生许多压缩、膨胀区域，导致无数微气泡(空化泡)的形成和破裂，这种空化现象会使液体内部压强发生突变，产生几千至几万个大气压的冲击波。

在这种冲击波的作用下，粘附在颗粒表面的含铁杂质便从颗粒表面脱落下来进入液相，从而达到除铁的目的。用超声波技术处理含 “薄膜铁” 的天然硅砂具有时间短效率高的特点，当处理时间 10min 时，除铁率一般可达 46%〜70%。在采用超声波除铁应注意及时排除废液，防止因二次粘附而降低除铁效果。

超声波清洗与化学药剂(分散剂)相结合，除铁率可以提高 5%〜30%。超声波的强度对石英砂的除铁效果也有一定的影响，超声波的强度越强除铁效率越高。但采用超声波除铁时，矿浆浓度不宜过大，因为当浓度太大时，因解吸下来的杂质太多不能及时排走，便会再次吸附在颗粒表面，使除铁效果反而下降。

优势与劣势：与机械擦洗方法相比，超声波除铁不仅可消除矿物表面杂质，而且可以清除颗粒解理缝隙处的杂质，除铁效果更好。不过，对于硅砂这种廉价资源来说，目前超声波除铁还显得比较昂贵，在大型选矿厂应用仍有困难，但用于那些要求纯度高、用量少的生产领域是可能的。

4、浮选硅砂除铁

浮选法主要是用来分离石英砂中的长石，也可用来除去石英砂中的云母等粘土矿物以及次生铁。

典型工艺是以氢氟酸为活化剂，在强酸性(pH2〜3)条件下采用胺类阳离子捕收剂进行浮选。浮选铁时，NaOH 可用来抑制被金属离子活化的石英;浮选长石、云母等粘土矿不仅可以在被浮的长石表面产生定位吸附，降低表面负电性，而且可活化长石和云母。

浮选法可分为有氟有酸法、无氟有酸法和无氟无酸法三种。

有氟有酸法因其浮选效果好、容易控制、指标稳定而被广泛采用;无氟有酸法的优点是避免使用对环境有破坏性作用的氟离子，生产指标稳定，但强酸对选矿设备的腐蚀作用不容忽视，对浮选设备有较高要求;无氟无酸法对原砂处理及矿浆环境有较严格的要求，生产上不容易控制。

浮选法的优势：浮选法除铁工艺简单、成本低、效果好，对扩大我国石英砂资源的利用范围起到了积极的作用。

5、酸浸硅砂除铁

酸浸除铁是利用石英不溶于酸(HF 除外)，含 Fe 的杂质矿物能被酸液溶解的特点除铁。酸浸法不仅可以从石英砂中除去含铁矿物，对石英中的非金属杂质矿物均有良好的去除效果。研究发现盐酸对铁的去除效果比硫酸要好，在石英砂中由于有害成分是以矿物集合体而不是以纯矿物形态存在，采用混合酸浸出比单一酸的酸浸效果好。

优势与劣势：酸浸除铁可获得高纯石英砂，但成本高、工艺复杂。

6、微生物硅砂除铁

只有不位于矿物晶格点阵中的铁才能通过此方法除掉，目前微生物除铁技术还不完善。

二、硅砂除铁方法选择原则

基本原则是根据石英砂的用途、石英岩中 SiO2 的含量以及生产公司规模大小等因素来挑选不同的除铁方法。

在选择硅砂除铁方法时，需要综合考虑多个因素。如果是小规模生产企业或加工企业，且对产品纯度要求不高，可以选择机械擦洗除铁方法。这种方法成本低、操作简单，虽然除铁率相对较低，但对于一些对质量要求不是特别严格的生产场景来说是比较实用的。

对于大规模生产企业，磁选法除铁和浮选法除铁是不错的选择。磁选分为干选和湿选，湿式强磁选机可以最大限度地清除包括连生体颗粒在内的赤铁矿、褐铁矿和黑云母等弱磁性杂质矿物，但存在耗电量大、介质易磨损、生产用水量大、运行和维修成本高等缺陷;干式强磁选工艺操作方便，运行和维修成本比湿式低。浮选法除铁工艺简单、成本低、效果好，对去除赋存于重矿物中的铁效果很好，能分离石英砂中的长石、云母等粘土矿物以及次生铁。

如果对产品纯度要求高、用量少的生产领域，可以考虑超声波除铁。超声波除铁不仅可消除矿物表面杂质，而且可以清除颗粒解理缝隙处的杂质，除铁效果更好。不过，目前超声波除铁还比较昂贵，在大型选矿厂应用仍有困难。

酸浸法除铁成本高、工艺复杂，但可获得高纯石英砂，适用于高纯石英砂产品的行业。微生物除铁目前技术还不完善，处于实验室和小型试验的研究阶段。

总之，硅砂除铁的方法很多，其中擦洗、磁选、浮选都是更经济实惠的方法，而另外几种方法都有一定的弊端，所以还是要根据选厂规模、除铁后硅砂的用途为指导，进行除铁方法的选择。