构成地壳的造岩氧化物中，60％是硅酸盐，主要以石英(结晶SiO。)形态存在。纯净的石英六方柱晶体称为水晶，自然界中数量较少，而大量存在的是硅石和硅砂。硅石是指以石英为主要成分的脉石英、石英岩、石英砂岩等。石英在建筑业、玻璃及玻璃制品工业、机械工业、陶瓷工业、化学工业以及耐火材料工业上有广泛的应用。

 

水晶根据其晶体大小和物理性质分为压电水晶、光学水晶和低质水晶三种。压电水晶具有压电性，可用于制造谐振器和滤波器等，是国防和电子工业的重要材料；光学水晶具有旋光性和对红外紫外线不吸收的特性，可制成各类光学仪器和镜片；低质水晶用以制造石英玻璃、石英管、石英器皿、石英灯及工艺装饰品等。

 

作为玻璃生产主要原料的石英砂中，最有害的杂质是各种含铁物质，包括含铁黏土、黑云母、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿以及石英颗粒表面氧化铁薄膜等。采用常规选矿方法，虽可除去绝大部分单体含铁矿物，但对石英砂粒表面氧化铁薄膜及裂隙内的铁染杂质，则难以除去。对于一些光学玻璃、仪器玻璃及某些特殊玻璃，有时要求所用石英砂中SiO。含量达到99．9％甚至99．99％，含铁量低达0．01％～o．02 oA，甚至更低。这就需要用酸浸法对石英砂进行处理。

 

砂粒表面的铁薄膜主要由褐铁矿、针铁矿(或氢氧化铁)组成。它们与各种酸的反应如下。

 

与盐酸反应：Fe(OH)。+3HCl一FeCl。+3HzO

 

Fe203+6HCl一2FeCl3+3H20

 

与硫酸反应：2Fe(OH)3+3H2S04一Fe2(SOt)3+6H20

 

Fe203+3H2S04一Fe2(S04)3+3H20

 

上述反应中生成的FeCl。和Fe。(SO。)。均可溶于水，因此在随后的固液分离中可随溶液除去。如果在酸浸过程中加入还原剂如绿矾、亚硫酸盐等，将Fe3+还原为Fe”，其在溶液中的溶解度将会增大，更有利于杂质的浸出。

 

草酸是一种中等强度的有机酸，易溶于水。它可以溶去石英砂表面的Fe(OH)。薄膜，并生成稳定的草酸铁配合物。其反应如下。

 

3H2C204+Fe(0H)3——[Fe(C204)3]3-+3H20+3H+

 

若用氢氟酸对石英砂进行酸浸，反应比较复杂。除了铁在酸性介质中的溶解外，HF还能与石英本身发生反应，将表面一定厚度的SiOz及其他硅酸盐溶解掉。可能的反应如下。

 

Fe203+6H+一2Fe”+3H20

 

Fe(OH)3+3H+一Fe3++3H20

 

Fe3++6F一——[FeF6]3_

 

Si02+4HF——SiF4+2H20

 

SiF4+2HF——H2[SiF6]

 

反应中生成的[FeF。]3一是很稳定的配合物；氟硅酸在水溶液内也很稳定，是一种与硫酸相仿的强酸。由于石英表层有一定深度的溶解，这对于清洁石英表面、消除铁质及其他杂质污染更有效，因此，氢氟酸用来对石英进行酸浸效果最好。但是HF有毒，且具有强腐蚀性，因此酸浸废水需要特别处理。