構成地殼的造巖氧化物中，60％是硅酸鹽，主要以石英(結晶SiO。)形態存在。純凈的石英六方柱晶體稱為水晶，自然界中數量較少，而大量存在的是硅石和硅砂。硅石是指以石英為主要成分的脈石英、石英巖、石英砂巖等。石英在建筑業、玻璃及玻璃制品工業、機械工業、陶瓷工業、化學工業以及耐火材料工業上有廣泛的應用。

 

水晶根據其晶體大小和物理性質分為壓電水晶、光學水晶和低質水晶三種。壓電水晶具有壓電性，可用于制造諧振器和濾波器等，是國防和電子工業的重要材料；光學水晶具有旋光性和對紅外紫外線不吸收的特性，可制成各類光學儀器和鏡片；低質水晶用以制造石英玻璃、石英管、石英器皿、石英燈及工藝裝飾品等。

 

作為玻璃生產主要原料的石英砂中，最有害的雜質是各種含鐵物質，包括含鐵黏土、黑云母、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦以及石英顆粒表面氧化鐵薄膜等。采用常規選礦方法，雖可除去絕大部分單體含鐵礦物，但對石英砂粒表面氧化鐵薄膜及裂隙內的鐵染雜質，則難以除去。對于一些光學玻璃、儀器玻璃及某些特殊玻璃，有時要求所用石英砂中SiO。含量達到99．9％甚至99．99％，含鐵量低達0．01％～o．02 oA，甚至更低。這就需要用酸浸法對石英砂進行處理。

 

砂粒表面的鐵薄膜主要由褐鐵礦、針鐵礦(或氫氧化鐵)組成。它們與各種酸的反應如下。

 

與鹽酸反應：Fe(OH)。+3HCl一FeCl。+3HzO

 

Fe203+6HCl一2FeCl3+3H20

 

與硫酸反應：2Fe(OH)3+3H2S04一Fe2(SOt)3+6H20

 

Fe203+3H2S04一Fe2(S04)3+3H20

 

上述反應中生成的FeCl。和Fe。(SO。)。均可溶于水，因此在隨后的固液分離中可隨溶液除去。如果在酸浸過程中加入還原劑如綠礬、亞硫酸鹽等，將Fe3+還原為Fe”，其在溶液中的溶解度將會增大，更有利于雜質的浸出。

 

草酸是一種中等強度的有機酸，易溶于水。它可以溶去石英砂表面的Fe(OH)。薄膜，并生成穩定的草酸鐵配合物。其反應如下。

 

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

 

若用氫氟酸對石英砂進行酸浸，反應比較復雜。除了鐵在酸性介質中的溶解外，HF還能與石英本身發生反應，將表面一定厚度的SiOz及其他硅酸鹽溶解掉。可能的反應如下。

 

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]

 

反應中生成的[FeF。]3一是很穩定的配合物；氟硅酸在水溶液內也很穩定，是一種與硫酸相仿的強酸。由于石英表層有一定深度的溶解，這對于清潔石英表面、消除鐵質及其他雜質污染更有效，因此，氫氟酸用來對石英進行酸浸效果最好。但是HF有毒，且具有強腐蝕性，因此酸浸廢水需要特別處理。