鋁是高純石英砂的主要雜質元素，在晶格中經常替代Si4+，并會引入平衡電荷離子（Na+、Li+等），另外在x或γ射線輻照下，Al3+會產生色心，危害石英玻璃耐輻照性能。
　　鋁元素在石英砂主要是以3種形式存在：
　　一是存在于長石、云母和粘土等含鋁礦物中；
　　二是以包裹體形式存在石英晶體內；
　　三是以類質同象形式存在石英晶格中。
　　對于以不同形式存在的鋁元素，去除方式也各有不同：

（1）對于粘土類礦物，一般采用脫泥的方法便可去除。

（2）對于替換硅原子存在于石英晶格網中的鋁雜質和流體包裹體，一般處理方法較難去除，可采用高溫焙燒和氫氟酸酸洗。
 
（3）對于長石類含鋁礦石，因長石是石英晶體中的Si4+被Al3+取代后混入K+、Na+等金屬陽離子而形成的架狀硅酸鹽類礦物，所以長石與石英的物理性質相近，重選和磁選很難將長石與石英分離，浮選是兩者分離最有效的方法。
 
　　長石和石英的浮選方法分為氫氟酸法和無氟浮選法兩類。
　　氫氟酸法是長石和石英分離的傳統方法，也是技術較為成熟，應用較為廣泛的技術，是在pH=2~3時，向礦漿中加入適量的HF和陽離子捕收劑將長石優先浮出，達到長石與石英浮選分離目的的方法。
　　目前，氫氟酸法在工業應用上效果也較好，曾經是長石和石英分離的主要工藝，但因HF有劇毒性，對環境的危害較大，現在已較少或禁止使用了，改用無氟浮選工藝。
　　無氟浮選法是為改變有氟法對環境嚴重的危害而發展的工藝，有堿性浮石英法、中性浮長石法和酸性浮長石法三種，酸性法因較為成熟而被廣泛用于工業上。
 
①酸性浮長石法是在pH=2~3左右，用陰陽離子混合捕收劑優先浮出長石，是主要的長石和石英浮選分離方法。
 
②中性浮長石法是在中性介質中，以六偏磷酸鈉為抑制劑，以陰陽離子混合捕收劑優先浮選長石的方法。
 
③堿性浮石英法是在pH=11~12時，以堿土金屬離子如Ca2+、Na+等作為活化劑，用烷基磺酸鹽優先浮選出石英的方法。通過測試堿性浮長石體系中長石表面的ζ電位以及Ca2+的吸附，表明長石受到抑制；在加入1-十二烷醇這種非離子表面活性劑時，石英回收率上升明顯，通過測試表面張力分析其機理得出，表面活性劑在磺酸鹽和金屬陽離子形成的中性絡合物半膠束吸附于石英表面過程中起到促進劑的作用，并在采用長鏈烷基磺酸時，起分散劑作用。
 
　　鋁雜質的除去主要是脫泥和浮選，其中長石和石英浮選分離經歷了從有氟有酸到無氟無酸的發展過程，目前以酸性浮長石法在工業上的應用最為廣泛、成熟，但這一工藝需在強酸下進行，操作不便且易腐蝕設備，因此無氟無酸法的工業應用將成為新的發展方向，其中陰陽離子捕收劑的選擇則是研究的熱點。
 

石英及硅材料精細加工技術高級研修班

2019年3月23-25日 | 中國地質大學（北京）
 
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編輯整理：粉體技術網
 

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