中国粉体网讯 高纯石英因其良好的光学特性、极低的杂质含量、极佳的热稳定性及耐腐蚀性，被广泛应用于光纤通信、光伏、航空航天、半导体显示等高新技术产业。铝硅酸盐矿物，特别是微量、微细粒的长石和云母矿物，是高品质石英中Al、K、Mg、Na、Fe、Ca、Li等微量元素的主要来源。
石英与含铝硅酸盐矿物（特别是长石）的物化性质相似，因此长石与石英的有效浮选分离一直以来都是非金属浮选领域的研究热点和难点。
长石与石英分离的难点
石英是一种由氧原子和硅原子组成的连续四面体结构的矿物，每个氧原子由两个四面体共享，形成无限延伸的架状结构。长石与石英同属于架状硅酸盐矿物，两者的晶体结构相似，不同之处在于长石是石英结构中1/4的Si4+被Al3+所取代，形成由AlO45－和SiO44－共角的四面体长石晶格，它们连接在无限的三维结构中。而在被取代的相应四面体构造单元中需引进K+、Na+等碱金属离子来补偿Al3+替代Si4+所造成的电价的不平衡。
相似的晶体结构和相近的化学组成，使得长石与石英的密度、硬度等物化性质相近，较难通过重选、磁选、擦洗、分级等方法进行分离。浮选法是长石与石英分选可行性最高的方法，其机理是基于长石与石英的表面性质差异，在适宜的浮选条件下，添加单一阳离子捕收剂或阴阳离子组合捕收剂，以实现长石与石英分离。但二者相似的晶体结构和化学组成，使得长石与石英的荷电类型和荷电量基本相同，导致以静电吸附为主的胺类等阳离子捕收剂在长石与石英上的吸附无选择性。胺类等阳离子捕收剂在捕收长石的同时也会捕收石英，两者的浮选分离困难。
长石与石英的分离方法
氢氟酸法
氢氟酸法是一种传统的长石石英分离方法。在pH在2~3，一种阳离子表面活性剂（胺类）作捕收剂，ＨF做催化剂时，长石可以从石英矿中分离出来。大部分学者认为：由于ＨF的加入，打破矿浆体系中石英和长石表面的解离平衡，进一步说，ＨF的加入可以去除阳离子并将带负电的F-赋存在长石表面，使得长石表面荷负电，此时加入阳离子捕收，两者静电吸附，造成长石疏水，而此时石英表面的Si-O被ＨF侵蚀，形成[SiF6]2-，由于石英表面没有Al3+微区存在，所以其表面的动电位较长石高，从而减少阳离子捕收剂的吸附，最终实现长石石英的分离。
氢氟酸法是目前最为成熟的长石和石英分离的方法，能较好地分离石英和长石。但其作用机理仍存在着一些分歧，需继续进行深入的机理分析。同时由于HF酸价格昂贵，环境危害大，因此已不被工业生产接受。
无氟有酸法
无氟有酸法是在避免使用HF的前提下，利用强酸调节pH，并加入胺类或混合捕收剂，浮选长石的一种浮选分离方法。其浮选分离主要基于石英与长石两者表面动电位的差异，其机理如下：长石的零电点在1.5左右，石英的零电点略高于长石，大约在2。当用强酸调节pH，使石英处于零电点附近，此时，长石表面带负电，而石英表面不带电。而带有正电的胺类阳离子捕收剂会优先吸附在长石表面，使长石浮起。如果再继续添加阴离子捕收剂，两者会在矿浆中进行络合，大大增加长石表面疏水性，实现与石英的分离。
目前无氟有酸法是使用最为广泛的分离方法，且工业应用较为成熟。目前主要集中在药剂的研究等方面，包括调整剂与阴阳离子组合捕收剂等。但是无氟有酸法是在强酸性条件下进行分选，对设备腐蚀问题严重，同时含酸废水的处理也是工业生产中的一大问题。
无氟无酸法
无氟无酸法是仅仅利用单一或混合捕收剂实现石英与长石的一种浮选分离的新方法。无氟无酸法，即不添加氟化物和酸，在中性、弱碱性或强碱性的矿浆体系下添加单一或者阴阳离子组合捕收剂将长石和石英进行浮选分离。但研究人员发现，在中性或弱碱性介质中，长石表面荷负电，仅加入阴离子捕收剂时，荷负电的长石表面会与加入的阴离子捕收剂间产生静电排斥力，阻碍阴离子捕收剂的靠近，掩盖了长石表面Al3+(s)的活性，导致浮选性能很差。因而目前无氟无酸法常采用阴阳离子组合捕收剂进行长石石英的浮选分离。
目前无氟无酸法的研究还只停留在实验室阶段，尚未有统一且详细的机理解释，工业上对于该工艺的应用较少。
小结
我国石英与长石的浮选分离可分为氢氟酸法、无氟有酸法和无氟无酸法。氢氟酸法和无氟有酸法因严重的环境污染而逐渐停用，未来研究方向主要集中于无氟无酸法。无氟无酸法虽取得了一些较好的研究成果，但尚在实验室完善阶段，还需较长时间进行研究和应用。
参考来源：
魏梦楠.石英及长石-石英系统的浮选行为和捕收剂吸附机理
李爱民.我国石英与长石浮选分离的研究进展
（中国粉体网编辑整理/初末）
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