中國粉體網訊 高純石英因其良好的光學特性、極低的雜質含量、極佳的熱穩定性及耐腐蝕性，被廣泛應用于光纖通信、光伏、航空航天、半導體顯示等高新技術產業。鋁硅酸鹽礦物，特別是微量、微細粒的長石和云母礦物，是高品質石英中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域的研究熱點和難點。
長石與石英分離的難點
石英是一種由氧原子和硅原子組成的連續四面體結構的礦物，每個氧原子由兩個四面體共享，形成無限延伸的架狀結構。長石與石英同屬于架狀硅酸鹽礦物，兩者的晶體結構相似，不同之處在于長石是石英結構中1/4的Si4+被Al3+所取代，形成由AlO45－和SiO44－共角的四面體長石晶格，它們連接在無限的三維結構中。而在被取代的相應四面體構造單元中需引進K+、Na+等堿金屬離子來補償Al3+替代Si4+所造成的電價的不平衡。
相似的晶體結構和相近的化學組成，使得長石與石英的密度、硬度等物化性質相近，較難通過重選、磁選、擦洗、分級等方法進行分離。浮選法是長石與石英分選可行性最高的方法，其機理是基于長石與石英的表面性質差異，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，以實現長石與石英分離。但二者相似的晶體結構和化學組成，使得長石與石英的荷電類型和荷電量基本相同，導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也會捕收石英，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，長石可以從石英礦中分離出來。大部分學者認為：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，進一步說，ＨF的加入可以去除陽離子并將帶負電的F-賦存在長石表面，使得長石表面荷負電，此時加入陽離子捕收，兩者靜電吸附，造成長石疏水，而此時石英表面的Si-O被ＨF侵蝕，形成[SiF6]2-，由于石英表面沒有Al3+微區存在，所以其表面的動電位較長石高，從而減少陽離子捕收劑的吸附，最終實現長石石英的分離。
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。但其作用機理仍存在著一些分歧，需繼續進行深入的機理分析。同時由于HF酸價格昂貴，環境危害大，因此已不被工業生產接受。
無氟有酸法
無氟有酸法是在避免使用HF的前提下，利用強酸調節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電位的差異，其機理如下：長石的零電點在1.5左右，石英的零電點略高于長石，大約在2。當用強酸調節pH，使石英處于零電點附近，此時，長石表面帶負電，而石英表面不帶電。而帶有正電的胺類陽離子捕收劑會優先吸附在長石表面，使長石浮起。如果再繼續添加陰離子捕收劑，兩者會在礦漿中進行絡合，大大增加長石表面疏水性，實現與石英的分離。
目前無氟有酸法是使用最為廣泛的分離方法，且工業應用較為成熟。目前主要集中在藥劑的研究等方面，包括調整劑與陰陽離子組合捕收劑等。但是無氟有酸法是在強酸性條件下進行分選，對設備腐蝕問題嚴重，同時含酸廢水的處理也是工業生產中的一大問題。
無氟無酸法
無氟無酸法是僅僅利用單一或混合捕收劑實現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行浮選分離。但研究人員發現，在中性或弱堿性介質中，長石表面荷負電，僅加入陰離子捕收劑時，荷負電的長石表面會與加入的陰離子捕收劑間產生靜電排斥力，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驗室階段，尚未有統一且詳細的機理解釋，工業上對于該工藝的應用較少。
小結
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重的環境污染而逐漸停用，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，但尚在實驗室完善階段，還需較長時間進行研究和應用。
參考來源：
魏夢楠.石英及長石-石英系統的浮選行為和捕收劑吸附機理
李愛民.我國石英與長石浮選分離的研究進展
（中國粉體網編輯整理/初末）
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