高純石英礦物的制備，首先是礦源的選擇，探明高純度的礦源，判別其潛在利用價值；其次針對不同礦源的雜質(zhì)種類和賦存形態(tài)以及產(chǎn)品最終用途，選取不同的針對性處理工藝；最后檢驗分析提純過后的雜質(zhì)含量是否達到要求。
針對石英礦與脈石礦物之間的物理或化學(xué)差異性選取合適的方法進行分選，提純和選礦方法主要有：色選、重選、磁選、靜電分離、浮選、酸浸、熱氯化等。
圖1 高純石英礦選礦提純工藝流程圖
1、石英原礦的選擇
我國石英原礦富含礦物雜質(zhì)、氣液包裹體和元素雜質(zhì)，而后兩者通過普通方法較難除去。所以根據(jù)原礦的外觀，晶體好壞，表面雜物、顏色、包裹體情況和透光率等，選取元素雜質(zhì)和包裹體雜質(zhì)較少的原礦是后續(xù)能否有效提純高純石英的基礎(chǔ)，只有高品位、大儲量，才能生產(chǎn)出高純、經(jīng)濟、穩(wěn)定的高純石英產(chǎn)品。
2、煅燒與水淬
煅燒、水淬有利于石英礦下一步的研磨礦物解離，能去除部分較大的氣液包裹體。
石英礦進行高溫煅燒，在高溫下，石英晶型轉(zhuǎn)變發(fā)生較大的體積膨脹，573℃、870℃、1470℃為晶型轉(zhuǎn)變點溫度，由于雜質(zhì)與石英的膨脹率不同，利用急速的溫差變化致使石英礦產(chǎn)生大裂紋，裂紋往往產(chǎn)生在包裹體與石英基體的交界處，使雜質(zhì)充分暴露，也能去除部分的氣液包裹體，同時水淬處理后有利于進一步的碎磨。
當(dāng)裂縫達到一定程度即形成破碎，破碎后包裹體雜質(zhì)易暴露在石英礦粒表面或者形成粒間解離。
3、粉碎及擦洗
粉碎是在機械力作用下減小礦物粒度的過程。不同行業(yè)中粉碎的目的不一，如陶瓷、水泥等行業(yè)僅要求一定的粒度組成。但在礦物加工行業(yè)中，粉碎的目的是要求礦物中共生的有用組分和無用組分能夠解離，有利于后續(xù)分選出精礦和尾礦。
標(biāo)準(zhǔn)的破碎和解離礦物的設(shè)備為顎式和圓錐破碎機，粗碎石英礦至厘米級并用擦洗設(shè)備去除礦物表面粘附的黏土及鐵的氧化物。
破碎與粉磨過程，由于石英礦相對較硬，與設(shè)備接觸摩擦頻繁，難免引入雜質(zhì)。高純石英粉碎過程為了解決上述問題，可替換的技術(shù)有：自磨和高壓脈沖粉碎技術(shù)。
自磨機以粉碎物料本身作為研磨介質(zhì)，能較大程度減少磨機介質(zhì)對物料的污染。
高壓脈沖粉碎是近年來已商業(yè)化的，一項針對礦物選擇性解離和高純加工領(lǐng)域的新技術(shù)。其利用高壓脈沖放電在礦物內(nèi)形成微小的等離子體通道并產(chǎn)生沖擊波，沿晶界進行斷裂，選擇性從礦物晶粒間解離，是已知唯一能直接作用于晶界間的解離方法。其優(yōu)點是：與石英礦無機械接觸，不會引入雜質(zhì)；能對礦物晶界進行選擇性破碎，因礦物雜質(zhì)大部分賦存在石英晶界間，較大可能暴露晶界間的雜質(zhì)，選擇性解離晶體內(nèi)的礦物雜質(zhì)、氣液包裹體，能提高之后的提純處理效率，最大程度減少過粉碎且能耗小。
粉碎過后進行擦洗脫泥，擦洗是借助機械攪拌讓礦粒間互相摩擦，并用水沖刷。這對石英顆粒表面的薄膜鐵、泥性雜質(zhì)礦物的去除有效，再經(jīng)分級作業(yè)達到石英砂進一步提純的效果。
目前，主要有機械擦洗和超聲波擦洗等方法。對于機械擦洗，一般認(rèn)為影響擦洗效果的主要因素來自擦洗機本身的結(jié)構(gòu)特點，其次為工藝因素：包括擦洗時間、濃度等。研究表明，砂礦擦洗濃度在50~60%之間效果最好，過大或過小，都會降低雜質(zhì)礦物的擦除效果。擦洗時間不宜過長，若過長，會加大設(shè)備磨損、能耗。擦洗工藝對石英表面的氧化鐵膜，效果還是不錯。如某地石英砂原礦經(jīng)水洗、分級脫泥后，進行機械擦洗，F(xiàn)e2O3去除率達47.4%。相比較，超聲波擦洗比機械法效率高。
4、分級及色選
分級是根據(jù)顆粒的比重、形狀或大小的不同進行分選的過程。根據(jù)石英玻璃熔制工藝要求，高純石英原料的粒度分布要控制在一定范圍之內(nèi)（一般是75μm~100μm），而高純石英原料的粉碎過程產(chǎn)出的產(chǎn)品粒度分布范圍較寬泛，需分級處理以滿足石英玻璃的粒度要求。分級過程還可以起到脫泥以降低鐵份的作用，因為石英比含鐵礦物硬度高，在相同的磨碎條件下，硬度小的礦物易磨，同時有研究表明，石英砂中SiO2的品位隨著石英砂粒度的變細而降低。
石英砂分級設(shè)備主要有：振動篩、離心式分級器、旋風(fēng)器式分級機、水力旋流器等。
色選機中的光學(xué)檢測系統(tǒng)根據(jù)礦物次品與合格品在顏色、透明度上的差異，對分選裝置發(fā)出指令，用氣嘴對次品噴射高壓氣體，使之從合格品中剔除。礦物40mm以下用人工色選就很不經(jīng)濟了。在3~5mm范圍內(nèi)，色選機的效率最高。
5、浮選
浮選是根據(jù)礦物表面天然或改性后潤濕性的差異，疏水性表面易與氣泡結(jié)合，氣泡通過浮力把疏水礦物顆粒帶入氣泡層，而親水礦物仍然懸浮在礦漿中，剝離氣泡層的疏水顆粒，最終達到礦物分離的目的。
浮選法主要用于除去與石英礦共生的云母、長石類礦物，也能浮選含磷、含鐵礦物，另外用浮選也可脫除破碎和研磨時混入的次生鐵。浮選流程的設(shè)計，依靠對礦物的種類，解離的程度等進行分析。
6、磁選
磁選，利用石英和含鐵礦物磁化系數(shù)差異進行分選，可以除去順磁性及鐵磁性礦物，包括赤鐵礦、鈦鐵礦和黑云母，甚至金紅石等弱磁性礦物。磁選的次數(shù)和磁場的強度的增加對除鐵量有顯著影響，隨著高梯度強磁場磁選機的應(yīng)用，磁選提純較過去明顯提升。
7、重選
利用礦物雜質(zhì)與石英密度差異的重選分離，但一般都是針對含鐵的重礦物、以及破碎磨礦混入的次生鐵的選礦。重選包括脫泥和水力分級，常用的設(shè)備主要是螺旋選礦機、搖床等，螺旋選礦機和搖床處理顆粒的粒度范圍分別是2mm~50μm和2mm~38μm，其中搖床的分選效果較好
8、高壓靜電分離
高壓靜電分離，是利用不同礦物表面導(dǎo)電性能的差異，喂料干燥后進入高達60~120kV/m的高壓靜電場中，在靜電力和機械力的作用下，實現(xiàn)對物料的分離。長石和石英的電導(dǎo)率分別為710nS/m和58nS/m；介電常數(shù)分別為5.36和4.4。
摩擦靜電分選機適合非導(dǎo)電礦物的分選，石英顆粒與長石顆粒摩擦?xí)r，石英介電常數(shù)比長石小，長石顆粒容易失去電子帶正電，而石英顆粒帶負(fù)電，通過高壓靜電場作用，能夠從石英中分離出長石，分選的顆粒范圍為1mm~75µm，作為浮選長石的一種干法替代方案。
9、熱處理
熱處理，利用石英的晶型轉(zhuǎn)變和氣液包裹體加熱后的熱爆效應(yīng)，釋放石英包裹體中的氣體和液體，降低石英玻璃煉制過程中由于氣液包裹體所引入的氣泡和雜質(zhì)。
一般的處理方式是：在高溫真空狀態(tài)下，一般1500℃左右，排除包裹體，除了溫度因素還與氣體分子的種類有關(guān)，氣體分子越小，擴散系數(shù)越大，He、H2容易擴散排出；水、氧等易與熔體反應(yīng)；N2、CO、CO2、CxHx（烷類）等氣體則極難從熔體中排出，最終形成氣泡。
10、酸浸洗
由于石英不溶于酸（HF除外），其他雜質(zhì)礦物能被酸溶解的特點，采用酸洗法來除去溶于酸的鐵礦石和一部分硅酸鹽礦物，特別是石英顆粒表面的薄膜鐵，還能溶解部分的流體包裹體。
常用的酸有硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸等，酸的種類、濃度，酸浸洗的時間、溫度，礦漿攪拌程度以及石英的粒度均會影響酸浸效果。
研究表明，單獨用一種酸不如混合酸的浸洗效果好。華南師范大學(xué)周永恒教授通過試驗提出酸浸石英雜質(zhì)的最佳工藝條件，添加HF能使Al的含量從23.7ppm下降到15.1ppm，但石英的損失率達到21%。各種研究都表明：單獨使用HCl或H2SO4都不能達到高純石英，只有加入HF的混合酸才能得到高純石英石。
11、熱氯化
熱氯化處理過程中，石英礦在氯氣或氯化氫氣氛中加熱到1000~1200℃。氯氣或氯化氫與石英晶格中的堿金屬、堿土金屬以及過渡金屬反應(yīng)，生成相應(yīng)的氣相氯化物。
這些晶格雜質(zhì)含量在高溫?zé)艄堋雽?dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用中要求特別嚴(yán)，熱氯化是生成高純石英砂不可或缺的處理工藝。
12、檢驗
普通石英玻璃原料一般配備X射線熒光分析（XRF）可以滿足檢驗要求，高純石英玻璃原料需要能檢驗亞ppm級的設(shè)備，如電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）。
資料來源：提高石英浮選提純效果的研究
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