矿物学角度分析石英的提纯过程

石英是地球上最丰富的矿物之一，广泛存在于火成岩、变质岩和沉积岩中。在不同的地质条件下，形成天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、石英砂、花岗石英等多种矿床。

石英矿石通常含有多种杂质元素、伴生/共存矿物、流体包裹体、矿物包裹体、晶格杂质和羟基杂质。这些复杂性使得纯化过程错综复杂，涉及预处理、物理分离、化学处理和高级加工等各种步骤。

下面从矿物学角度分析一下石英提纯的过程。

1. 酸浸

酸溶解矿物质的效果差异很大。硫酸对于溶解硫化物矿物和黄铁矿效果很好。盐酸能有效溶解方解石、白云石和方铅矿。硝酸能够溶解黄铁矿、菱铁矿和毒砂。氢氟酸对白云母等硅酸盐矿物表现出良好的溶解度，而白云母是 Al 和 K 等元素的主要载体。

石英中常见的矿物杂质在含有氢氟酸的混合酸溶液中会发生分解反应，溶解按以下顺序发生：从易到难难点依次为：锂辉石>白云母>方解石>钠长石>正长石>磁铁矿>黄铁矿>赤铁矿。

草酸是酸浸过程中应用最广泛的有机酸。其机制涉及与浸出的金属离子形成稳定的络合物。草酸可有效溶解铁氧化物，如反应如下所示。当单独使用硫酸去除铁时，由于铁在云母等矿物质中的溶解度较差，其效果通常有限。同时使用草酸可显着提高除铁效率

H + + Fe 2 O 3 + 5HC 2 O 4 −  → 2Fe(C 2 O 4 ) 2 2− + 3H 2 O + 2CO 2     

目前的研究主要集中在除铁元素上，石英中含铁矿物的结构组成决定了除铁的难易程度。研究表明，针铁矿比赤铁矿溶解得更快，而α-赤铁矿和γ-赤铁矿等矿物主要通过溶解还原反应。同样，除铁效果根据所用酸的类型而有很大差异，在超声波辅助下，与硫酸、盐酸、硝酸和草酸等其他工业强酸相比，磷酸对石英中低浓度铁杂质的浸出效率明显更高。

2. 煅烧-水淬

通常采用煅烧-水淬来通过增加脉石矿物的暴露概率并破坏其晶体结构来减少反应时间和试剂消耗。该方法使得石英中的矿物包裹体和流体包裹体由于热应力而暴露出来，以及高温相变过程中Al、Li、Na、K等元素在石英表面的富集。 。由于该方法成本较高，适合制备4N级高纯石英，主要应用于大型选矿厂。

3. 氯化焙烧

氯化焙烧发生在低于石英熔点（1723°C）的温度下，石英中的杂质与氯化剂发生反应，转化为氯化物并随后挥发。根据所用氯化剂的不同，氯化焙烧可分为固态氯化焙烧和气态氯化焙烧。固态氯化焙烧常用的氯化剂包括NaCl、CaCl 2和NH 4 Cl，而气态氯化焙烧通常使用Cl 2和HCl。

石英杂质类型、产状和分布特征的多样性，导致不同类型石英矿资源的提纯工艺有所不同。即使在同一类型和不同地点的矿石中，提纯过程也可能存在很大差异，建议您在选别石英矿之前，先通过选矿试验分析石英矿的成分，再决定选矿工艺。

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