中國粉體網(wǎng)訊  高純石英因其良好的光學(xué)特性、極低的雜質(zhì)含量、極佳的熱穩(wěn)定性及耐腐蝕性，被廣泛應(yīng)用于光纖通信、光伏、航空航天、半導(dǎo)體顯示等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。鋁硅酸鹽礦物，特別是微量、微細(xì)粒的長石和云母礦物，是高品質(zhì)石英中Al、K、Mg、Na、Fe、Ca、Li等微量元素的主要來源。

石英與含鋁硅酸鹽礦物（特別是長石）的物化性質(zhì)相似，因此長石與石英的有效浮選分離一直以來都是非金屬浮選領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

長石與石英分離的難點(diǎn)

石英是一種由氧原子和硅原子組成的連續(xù)四面體結(jié)構(gòu)的礦物，每個(gè)氧原子由兩個(gè)四面體共享，形成無限延伸的架狀結(jié)構(gòu)。長石與石英同屬于架狀硅酸鹽礦物，兩者的晶體結(jié)構(gòu)相似，不同之處在于長石是石英結(jié)構(gòu)中1/4的Si⁴⁺被Al³⁺所取代，形成由AlO₄^5－和SiO₄^4－共角的四面體長石晶格，它們連接在無限的三維結(jié)構(gòu)中。而在被取代的相應(yīng)四面體構(gòu)造單元中需引進(jìn)K⁺、Na⁺等堿金屬離子來補(bǔ)償Al³⁺替代Si⁴⁺所造成的電價(jià)的不平衡。

相似的晶體結(jié)構(gòu)和相近的化學(xué)組成，使得長石與石英的密度、硬度等物化性質(zhì)相近，較難通過重選、磁選、擦洗、分級(jí)等方法進(jìn)行分離。浮選法是長石與石英分選可行性最高的方法，其機(jī)理是基于長石與石英的表面性質(zhì)差異，在適宜的浮選條件下，添加單一陽離子捕收劑或陰陽離子組合捕收劑，以實(shí)現(xiàn)長石與石英分離。但二者相似的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，使得長石與石英的荷電類型和荷電量基本相同，導(dǎo)致以靜電吸附為主的胺類等陽離子捕收劑在長石與石英上的吸附無選擇性。胺類等陽離子捕收劑在捕收長石的同時(shí)也會(huì)捕收石英，兩者的浮選分離困難。

長石與石英的分離方法

氫氟酸法

氫氟酸法是一種傳統(tǒng)的長石石英分離方法。在pH在2~3，一種陽離子表面活性劑（胺類）作捕收劑，ＨF做催化劑時(shí)，長石可以從石英礦中分離出來。大部分學(xué)者認(rèn)為：由于ＨF的加入，打破礦漿體系中石英和長石表面的解離平衡，進(jìn)一步說，ＨF的加入可以去除陽離子并將帶負(fù)電的F-賦存在長石表面，使得長石表面荷負(fù)電，此時(shí)加入陽離子捕收，兩者靜電吸附，造成長石疏水，而此時(shí)石英表面的Si-O被ＨF侵蝕，形成[SiF₆]^2-，由于石英表面沒有Al³⁺微區(qū)存在，所以其表面的動(dòng)電位較長石高，從而減少陽離子捕收劑的吸附，最終實(shí)現(xiàn)長石石英的分離。

氫氟酸法是目前最為成熟的長石和石英分離的方法，能較好地分離石英和長石。但其作用機(jī)理仍存在著一些分歧，需繼續(xù)進(jìn)行深入的機(jī)理分析。同時(shí)由于HF酸價(jià)格昂貴，環(huán)境危害大，因此已不被工業(yè)生產(chǎn)接受。

無氟有酸法

無氟有酸法是在避免使用HF的前提下，利用強(qiáng)酸調(diào)節(jié)pH，并加入胺類或混合捕收劑，浮選長石的一種浮選分離方法。其浮選分離主要基于石英與長石兩者表面動(dòng)電位的差異，其機(jī)理如下：長石的零電點(diǎn)在1.5左右，石英的零電點(diǎn)略高于長石，大約在2。當(dāng)用強(qiáng)酸調(diào)節(jié)pH，使石英處于零電點(diǎn)附近，此時(shí)，長石表面帶負(fù)電，而石英表面不帶電。而帶有正電的胺類陽離子捕收劑會(huì)優(yōu)先吸附在長石表面，使長石浮起。如果再繼續(xù)添加陰離子捕收劑，兩者會(huì)在礦漿中進(jìn)行絡(luò)合，大大增加長石表面疏水性，實(shí)現(xiàn)與石英的分離。

目前無氟有酸法是使用最為廣泛的分離方法，且工業(yè)應(yīng)用較為成熟。目前主要集中在藥劑的研究等方面，包括調(diào)整劑與陰陽離子組合捕收劑等。但是無氟有酸法是在強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行分選，對(duì)設(shè)備腐蝕問題嚴(yán)重，同時(shí)含酸廢水的處理也是工業(yè)生產(chǎn)中的一大問題。

無氟無酸法

無氟無酸法是僅僅利用單一或混合捕收劑實(shí)現(xiàn)石英與長石的一種浮選分離的新方法。無氟無酸法，即不添加氟化物和酸，在中性、弱堿性或強(qiáng)堿性的礦漿體系下添加單一或者陰陽離子組合捕收劑將長石和石英進(jìn)行浮選分離。但研究人員發(fā)現(xiàn)，在中性或弱堿性介質(zhì)中，長石表面荷負(fù)電，僅加入陰離子捕收劑時(shí)，荷負(fù)電的長石表面會(huì)與加入的陰離子捕收劑間產(chǎn)生靜電排斥力，阻礙陰離子捕收劑的靠近，掩蓋了長石表面Al³⁺_(s)的活性，導(dǎo)致浮選性能很差。因而目前無氟無酸法常采用陰陽離子組合捕收劑進(jìn)行長石石英的浮選分離。

目前無氟無酸法的研究還只停留在實(shí)驗(yàn)室階段，尚未有統(tǒng)一且詳細(xì)的機(jī)理解釋，工業(yè)上對(duì)于該工藝的應(yīng)用較少。

小結(jié)

我國石英與長石的浮選分離可分為氫氟酸法、無氟有酸法和無氟無酸法。氫氟酸法和無氟有酸法因嚴(yán)重的環(huán)境污染而逐漸停用，未來研究方向主要集中于無氟無酸法。無氟無酸法雖取得了一些較好的研究成果，但尚在實(shí)驗(yàn)室完善階段，還需較長時(shí)間進(jìn)行研究和應(yīng)用。

參考來源：

魏夢(mèng)楠.石英及長石-石英系統(tǒng)的浮選行為和捕收劑吸附機(jī)理

李愛民.我國石英與長石浮選分離的研究進(jìn)展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！