石英砂の精製方法

石英は産業生産における基礎的な原材料です。最も一般的な用途としては、フィルターや吸着材、鋳型砂、充填剤、研磨材などが挙げられます。ハイテク産業においても、その応用範囲は広く、極めて重要です。特に超高純度石英や高付加価値石英の製造・加工では、光ファイバーや単結晶シリコンなどの製品が電子業界や太陽電池分野で活用されており、さらに合成化学および分析化学で使用される実験用ガラス器具という特殊なカテゴリーも存在し、いずれも高い付加価値を有しています。

近年、石英砂原料の品質低下が深刻化しています。業界ニーズに応えるため、選鉱プロセスによる品質向上が求められています。主な精製方法は以下の通りです。

1. 泥落とし（スクラビング）

スクラビングとは、機械的な力と砂粒間の摩擦作用により、石英砂表面に付着した薄膜状の鉄分、粘着性物質、および泥質不純物鉱物を除去する工程を指します。これにより未固結の鉱物集合体を破壊し、粒度分類効果を通じて石英砂のさらなる精製を実現します。現在、主流な手法としては棒ミルスクラビングと機械式スクラビングがあります。スクラビング効率に影響を与える主要因は、スクラバーの構造特性および配置構成です。第二の影響要因はスクラビング時間とスクラビング濃度であり、一般的にスクラビング濃度は50%～60%に設定されます。

2. 磁気分離

磁気分離は主に石英砂中の磁性鉱物の除去に用いられます。例えば、ヘマタイト、リモナイト、黒雲母などの弱磁性鉱物は高強度磁気分離機で除去でき、一方、磁鉄鉱などの強磁性鉱物は低強度磁気分離機を用いて除去します。

3. 浮選

磁選では除去できない不純物（石英砂中の長石やマイカなど）を除去し、さらに純度を高めるために浮選が用いられます。

4. 酸浸出

石英は酸（HFを除く）に不溶である一方、他の不純物鉱物は酸に溶解する性質を利用することで、石英のさらなる精製を実現します。

5. 微生物浸出

石英砂粒子表面の薄膜状鉄または含浸鉄を微生物を用いて浸出させる技術です。これは新たに開発された除鉄技術です。