中國(guó)粉體網(wǎng)訊 長(zhǎng)石和石英作為地殼中普遍存在且儲(chǔ)量豐富的礦物，在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。長(zhǎng)石是長(zhǎng)石族礦物的總稱，是地殼中分布最廣的硅酸鹽礦物，主要化學(xué)成分包括鉀、鈉等堿金屬元素和鈣、鋇等堿土金屬元素，長(zhǎng)石的類型和主要成分由骨架中所含金屬陽(yáng)離子決定，如鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石等，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，既可用于玻璃和陶瓷的制造，也可作為染料、填料等多種用途的重要原材料。
石英是一種堅(jiān)硬、耐磨、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，作為一種重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源，廣泛應(yīng)用于玻璃制造、軍事裝備、半導(dǎo)體技術(shù)以及太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)等眾多高科技領(lǐng)域，具有不可或缺的價(jià)值與潛力。
長(zhǎng)石和石英同屬于架狀硅酸鹽礦物類別，均以硅氧四面體為基本結(jié)構(gòu)單元，因此在晶體結(jié)構(gòu)上存在高度的相似性。長(zhǎng)石主要由鋁、鈉、鉀或鈣等元素組成，而石英主要成分為二氧化硅。盡管成分有所不同，但由于兩者在晶體結(jié)構(gòu)及表面特性接近，使得傳統(tǒng)的物理或化學(xué)方法難以實(shí)現(xiàn)二者的有效分離。石英與長(zhǎng)石分離的問題一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，基于表面化學(xué)性質(zhì)差異的浮選法是目前應(yīng)用最為廣泛且高效的選礦方法，選擇合適的浮選藥劑是關(guān)鍵。目前石英長(zhǎng)石浮選分離方法主要有氫氟酸法、無氟有酸法、無氟無酸法、無氟少酸法。
氫氟酸法
氫氟酸法是在強(qiáng)酸性介質(zhì)中，以氫氟酸為活化劑，采用胺類陽(yáng)離子捕收劑優(yōu)先捕收長(zhǎng)石的一種比較傳統(tǒng)的分離長(zhǎng)石與石英的方法。一些學(xué)者認(rèn)為氫氟酸在礦漿中主要起三方面作用：首先，氫氟酸酸破壞了礦漿中石英、長(zhǎng)石表面的解離平衡，自由氫離子使平衡向負(fù)電荷減少的方向移動(dòng)，導(dǎo)致石英和長(zhǎng)石表面的負(fù)電荷減少；其次，氫氟酸在腐蝕硅氧鍵時(shí)，長(zhǎng)石表面上的Al-O易斷裂導(dǎo)致Al3+突出，活性增強(qiáng)；另外長(zhǎng)石表面的Na+、K+和Al3+離子與溶液中形成的[SiF6]2-絡(luò)合物的離子相互作用，形成附著在長(zhǎng)石表面的絡(luò)合物，使長(zhǎng)石表面呈電負(fù)性。長(zhǎng)石在被氫氟酸腐蝕后，零電點(diǎn)會(huì)更低，表面電性更負(fù)，而石英到達(dá)零電點(diǎn)附近的pH值恰好為2～3，當(dāng)胺類陽(yáng)離子捕收劑加入礦漿時(shí)會(huì)與長(zhǎng)石發(fā)生靜電吸附，長(zhǎng)石得以浮出，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)石和石英分離。
無氟有酸法
由于“有氟有酸”法分離石英和長(zhǎng)石會(huì)產(chǎn)生大量含氟廢水，嚴(yán)重危害周圍環(huán)境和人類健康，基于“無氟有酸”的高純石英浮選方法引起了研究人員的關(guān)注。常用的酸包括硫酸、草酸、磷酸、鹽酸等。長(zhǎng)石的零電點(diǎn)(1.5左右)要低于石英的零電點(diǎn)(2.0左右)，當(dāng)將石英礦漿的pH通過酸堿調(diào)整劑調(diào)節(jié)至2~3時(shí)，石英表面不帶電荷，而長(zhǎng)石表面帶負(fù)電荷，添加的陽(yáng)離子捕收劑首先吸附于呈負(fù)電性的長(zhǎng)石表面，然后與添加的陰離子捕收劑發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),附著在長(zhǎng)石表面形成共絡(luò)合物：其具有較強(qiáng)的表面活性，可以大大增強(qiáng)長(zhǎng)石的表面疏水性，提高長(zhǎng)石的可浮性。因此，在混合酸體系中，長(zhǎng)石將優(yōu)先于石英被浮選分離出來然而,這種分離方法的效果比傳統(tǒng)的含氟浮選差通常只能獲得石英砂(或長(zhǎng)石)產(chǎn)品，不適用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。
無氟無酸法
無氟無酸法主要是在兩種介質(zhì)條件下進(jìn)行浮選：中性條件和堿性條件。中性介質(zhì)：學(xué)者普遍認(rèn)為：長(zhǎng)石和石英的表面在礦漿pH=6.5～7時(shí)全部呈現(xiàn)電負(fù)性狀態(tài)，兩種陰陽(yáng)離子捕收劑添加至合適的比例之后放入礦漿，陰離子捕收劑由于長(zhǎng)石表面的Al3+微區(qū)，會(huì)吸附于長(zhǎng)石而陽(yáng)離子捕收劑會(huì)由于兩者表面均為電負(fù)性而發(fā)生吸附。長(zhǎng)石表面吸附的陰離子捕收劑會(huì)轉(zhuǎn)變成陰離子活性位點(diǎn)，進(jìn)而會(huì)再吸附陽(yáng)離子捕收劑，由此長(zhǎng)石表面會(huì)有疏水層產(chǎn)生，長(zhǎng)石得以優(yōu)先浮出。
堿性介質(zhì)：在堿性條件下，礦漿整體pH值為11～12，在這種條件下的長(zhǎng)石可浮性相比于石英來說很弱，從而石英優(yōu)先浮出。目前主要有兩種不同的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)石英和長(zhǎng)石在無氟無酸法中堿性介質(zhì)下浮選分離，一種是利用在烷基二胺在堿性體系中對(duì)長(zhǎng)石、石英捕收作用差異來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)石石英分離；另一種是通過在礦漿中加入堿土金屬離子活化石英，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)石石英分離。
無氟少酸法
無氟無酸法分離效果不是十分穩(wěn)定，研究人員將目光轉(zhuǎn)向無氟少酸法嘗試對(duì)石英長(zhǎng)石進(jìn)行分離，無氟少酸法的原理與無氟有酸法類似。林東等以江西某鉭鈮礦尾礦為原料，將草酸作為調(diào)整劑、六偏磷酸鈉作為抑制劑、十二胺以及石油磺酸鈉作為陰陽(yáng)離子捕收劑，通過浮選工藝成功獲得Na2O與K2O含量為11.45%的長(zhǎng)石精礦以及含量為92.12%的石英精礦，可以用作市場(chǎng)制造玻璃的原料。
其他方法
隨著高純石英浮選技術(shù)的發(fā)展，還出現(xiàn)了一些新興的浮選技術(shù)，如微生物輔助浮選。利用微生物細(xì)菌等對(duì)石英表面進(jìn)行溶解預(yù)處理，使石英暴露出可溶性無定形形態(tài)的晶面和位點(diǎn)，有利于增強(qiáng)捕收劑與目的礦物石英之間的作用。
參考來源：
馬曉光等.高純石英砂浮選工藝與藥劑研究進(jìn)展
張子韓等.石英-長(zhǎng)石的浮選分離工藝研究進(jìn)展
裴廣超.金屬離子對(duì)長(zhǎng)石與石英浮選行為的影響
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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