高纯二氧化硅是一类极为重要的光电子材料,广泛应用于半导体、光纤通讯、激光和航天等高技术领域。本文主要研究反浮选法和酸处理提纯工艺,以提高贵州和广西省出产的粉石英矿的白度和纯度。　　采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、感应耦合等离子体原子发射光谱(ICP)等技术对粉石英原料的化学组成、晶体结构及形貌进行表征,结果表明广西粉石英原料中二氧化硅含量为96.00％,白度为55.8%,其中的主要杂质为粘土和铁的氧化物;而贵州粉石英中的二氧化硅含量为80.02%,白度为66.0%,主要杂质为红柱石、水铝石及少量铁的氧化物。　　根据贵州粉石英的特点,采取反浮选法去除红柱石杂质。分别选择油酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为捕收剂,研究浮选液 pH值、捕收剂浓度对红柱石与粉石英回收率的影响。结果表明,捕收剂捕收效果为油酸钠>十二烷基苯磺酸钠>CTAB。以油酸钠为捕收剂时,最佳的浮选条件为油酸钠浓度为3.3×10-3mol/L, pH=8.5,红柱石与粉石英的回收率差为38.58%。由于矿物表面存在一些金属离子对矿物具有活化作用,影响它们的可浮性,故在浮选过程中引入抑制剂,研究抑制剂对矿物浮选性能的影响。以油酸钠为捕收剂,抑制剂抑制粉石英的效果为磷酸氢二钠>柠檬酸>硅酸钠。当磷酸氢二钠浓度为1.7×10-3 mol/L时,两种矿物的浮选回收率差可达到最大值,为47.86%,能实现二者的分离。通过浮选产物的红外光谱分析以及矿物表面Zeta电位的分析,揭示了用油酸钠作阴离子捕收剂时,矿物的反浮选分离机理。可能的机理是,油酸钠对红柱石有物理和化学吸附,从而对红柱石有捕收作用;油酸钠对粉石英的作用为物理吸附,抑制剂磷酸氢二钠对粉石英表面起解吸作用,因此能有效地分离抑制粉石英起浮,从而实现两者的分离。采用酸浸法除去浮选后的贵州粉石英中的水铝石杂质和少量铁的氧化物。研究表明,最佳的酸浸条件如下:盐酸与浮选后的粉石英液固质量比为3:1,盐酸浓度为18wt%,酸浸温度为60℃,保温时间30 min,在常温下静置8 h。　　贵州粉石英矿在最佳的浮选条件下,即油酸钠浓度为3.3×10-3 mol/L,pH=8.5,磷酸氢二钠浓度为1.7×10-3 mol/L,浮选5分钟,得到产品的SiO2含量为91.65%,白度为73.0%。在最佳的酸浸条件下对浮选后的粉石英进行酸浸,得到产品的二氧化硅含量为98.49%,白度为89.3%,达到一般石英砂的标准。　　根据广西粉石英的特点,采用擦洗去除粘土杂质,研究擦洗时间、分散剂用量对粉石英白度和纯度的影响,确定了最佳的工艺参数为擦洗5次,每次水料重量比3:1,擦洗时间20 min,分散剂硅酸钠用量0.2wt%,沉降分离时间1 h。擦洗后的粉石英经氧化、球磨、配位还原等物理化学方法去除铁杂质。氧化是将二价铁杂质氧化为三价铁,研究表明采用煅烧氧化方法比双氧水氧化法效果好;球磨是使粉石英颗粒细化,使得被包裹的杂质暴露于表面,有利于去除;配位还原法是将三价铁杂质还原为可溶于水的二价铁离子,与配位剂配位成可溶于水的配位离子,随洗涤被去除。研究表明,除铁增白的最佳工艺如下:将擦洗后的粉石英在600℃下煅烧2 h,再球磨15 min,对球磨后的粉石英进行调浆,水料重量比3:1,60℃下加入保险粉1.5wt%(占粉石英原料的重量比),溶解后,加入柠檬酸钠与柠檬酸,总量为2.5wt%(占粉石英原料的质量比),柠檬酸钠与柠檬酸重量比3:2,在搅拌下保温60 min,经过滤、洗涤、干燥,得到的产品二氧化硅含量为99.95%,白度为94.1%,达到高纯石英的要求。