石英砂中含铁杂质的存在会显著降低石英砂的使用价值，并影响产品的品质。以玻璃生产为例，含铁杂质不仅会干扰玻璃熔制过程的热力学性质，还会严重损害玻璃成品的透光性能。因此，除铁技术始终是石英砂矿石加工中的关键环节，选用高效、适宜的石英砂除铁方法，对精准控制产品纯度、提升企业经济效益具有至关重要的意义。
石英砂中的铁元素常以多种杂质矿物的形式存在，主要包括：针铁矿、赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、电气石、角闪石、黑云母、石榴子石等。这些铁杂质在石英砂中的赋存状态多样，大致可分为以下几类：与伴生黏土共生的铁杂质及重矿物、附着于颗粒表面的泥质及薄膜铁、嵌布于石英砂颗粒内部的铁杂质以及分布于石英晶体中的原生包裹体等。在实际加工中，必须依据铁杂质的具体存在形式，有针对性地选择除铁工艺，方能确保将铁含量稳定控制在既定标准之内。
目前，工业上常见的石英砂除铁工艺通常遵循先水洗脱泥，再深度除铁的流程。水洗后可进一步根据杂质特性，选择机械擦洗、磁选、超声波处理、浮选、酸浸或微生物法等一种或多种联用技术，以有效去除石英砂中的铁质，从而大幅提升石英砂的工业应用价值。
机械擦洗是通过施加外部机械力，促使砂粒间相互碰撞与摩擦，从而剥离石英砂表面的铁质薄膜及粘附的含铁矿物，实现除铁目的。该工艺主要可分为棒磨擦洗与传统机械擦洗两类。
影响机械擦洗效果的因素主要包括擦洗机的结构特点与配置形式，其次为工艺参数，如擦洗时间与擦洗浓度。
擦洗效率通常随矿浆浓度的提高而增加，较高的浓度使颗粒间碰撞几率增大，从而强化擦洗作用。研究表明，砂矿擦洗浓度维持在50%至60%之间时，除铁效果较为理想。
擦洗时间原则上以初步满足产品质量要求为准，不宜过长。过长的擦洗时间会加剧设备磨损、增加能耗，进而导致选矿提纯成本上升。
若采用加药高效强力擦洗，并配合适宜的工艺与设备，棒磨擦洗的效果会更佳。药剂的作用在于增大杂质矿物与石英颗粒表面的电性斥力，从而增强两者之间的分离效果，提升除铁效率。
机械擦洗除铁工艺是目前应用较为广泛的石英砂除铁方法。该工艺具有产品质量稳定、处理能力大、生产成本低廉以及操作简便等特点，能够很好地满足浮法玻璃等产业对优质硅砂的品质要求，是中小规模石英砂生产加工企业的较好选择工艺。
磁选工艺是利用石英砂中主要矿物与含铁杂质矿物在磁性上的差异来实现分离的。石英是反磁性物质，在磁场中不会被磁化；而赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、针铁矿等含铁杂质大多具有磁性，可在磁场中被磁化。磁选正是基于这一特性，有效去除石英砂中的磁性含铁矿物。
磁选分为干式磁选与湿式磁选两种方式。湿式强磁选存在耗电量大、介质易磨损、生产用水多、运行与维护成本高等不足。相比之下，干式强磁选操作更为简便，运行和维护成本也较低。
湿式强磁选机能够高效清除包括连生体颗粒在内的弱磁性杂质，如赤铁矿、褐铁矿、黑云母等。通常，对于含弱磁性杂质为主的石英砂，采用磁场强度在10000奥斯特以上的湿式强磁选机可有效分选；若杂质以磁铁矿等强磁性矿物为主，则选用弱磁机或中磁机分选效果更佳。
湿式强磁选的除铁效果受给料量、冲洗水量、磁场强度等多种参数影响，其中磁场强度的影响为显著。此外，增加磁选次数、降低石英砂的粒度，均有助于提升除铁的效果。
磁选除铁工艺主要适用于去除存在于石英颗粒间隙中，或与石英呈连生体形式产出的磁性矿物，例如赤铁矿、褐铁矿和黑云母等。然而，对于以薄膜形式吸附在石英砂表面的铁质杂质，该方法的去除效果则相对有限。
浮选法是基于不同矿物在密度与物理化学性质上的差异，通过浮选分离来降低石英砂中铁杂质的含量。该方法主要应用于分离石英砂中的长石，同时也能有效去除云母等粘土矿物以及次生铁。典型的工艺流程是在强酸性条件下，以氢氟酸为活化剂，采用胺类阳离子捕收剂进行浮选。在浮选除铁时，常用NaOH抑制被金属离子活化的石英；而在浮选长石、云母等粘土矿物时，H₂SO₄不仅能在被浮矿物表面产生定位吸附、降低其表面负电性，还可活化长石与云母。
根据所用活化剂的不同，浮选法可分为以下三种：
：该方法效果良好、操作简便、指标稳定，但氟的使用导致污染较重，对生态环境影响较大。
：相比上一种方法，减少氟的使用显著降低了对生态的破坏，但强酸环境加剧了浮选设备的腐蚀与损耗。
：该工艺技术要求高、流程复杂，目前在实际生产中应用相对较少。
浮选法对去除赋存于重矿物中的铁效果显著。例如，美国某硅砂选厂采用酸性条件下以石油磺酸钠和煤油为捕收剂的工艺，成功分离出黑云母及含铁矿物，使Fe₂O₃含量从0.12%~0.18%降至0.06%~0.065%。
浮选法除铁具有工艺简单、成本较低、效果良好的优点。该工艺对扩大我国石英砂资源的利用范围发挥了积极的作用。
酸浸除铁法主要是利用石英不溶于酸（氢氟酸除外），而其它含铁等杂质矿物可被酸溶解的特性，实现对石英砂的深度提纯。该方法不仅能有效去除铁质，对石英砂中的多种非金属杂质矿物也有良好的清除效果。
目前，酸浸法主要分为单酸浸法和混合酸浸法两类。单酸浸法适用于杂质组成相对单一的石英砂原料；混合酸浸法则是将多种酸按一定比例混合，利用其协同作用更全面地去除各类杂质，通常具有更高的去除效率和更好的产品纯度。
常用的酸浸试剂包括硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸等，也有采用环境友好性更佳的草酸进行除铁。
由于石英砂中的有害成分多以矿物集合体形式存在，而非纯净单一矿物，因此混合酸浸出通常比单一酸处理效果更优。各种酸的配比及其加入顺序，对杂质矿物的去除率均有显著影响。
酸液浓度需控制在适宜范围：浓度过低会导致反应耗时延长、产量下降且除杂效果不佳；浓度过高则会增加成本、加剧设备腐蚀，同样可能降低SiO₂的回收率。
酸浸温度对杂质的去除率影响显著。温度过低会使反应速度减慢，所需时间延长；温度过高则会加速酸的挥发，导致酸耗增加。此外，酸浸时间、矿物粒度及矿浆搅拌强度等因素也对除杂效果产生重要影响。
若经一次酸浸后产品中的杂质含量仍未达到要求，可进行二次乃至多次酸浸处理，直至铁杂质含量降至合格标准。
通常，使用硫酸、盐酸、硝酸或氢氟酸进行酸浸的成本较高，且对环境的影响较大。而采用草酸作为浸出剂去除石英砂中的铁，其主要优势在于浸出过程中会形成可溶性络合物，该络合物在微生物或日光作用下均可被分解，环境负荷相对较小。
此外，草酸除铁对矿石粒度有一定要求，一般需将矿石磨细至平均粒径20μm左右，处理时间超过三小时，除铁率可达80%~100%。经过该工艺处理，可获得SiO₂纯度达99.99%、铁含量≤235ppm的高纯低铁石英砂。
超声波除铁工艺是利用超声波在水介质中产生空化效应，空化过程中形成的强烈冲击波使附着在石英砂颗粒表面的含铁杂质剥离并进入溶液中，从而实现除铁的目的。
超声波除铁工艺可有效去除石英砂中的次生包裹铁，且对这类包裹铁的清除效果十分显著。此外，超声波在水中传播时产生的空化效应能够促进石英颗粒与混酸更充分地接触，使石英中的铁更易溶解于酸中，从而加速杂质与酸的反应并形成稳定化合物，进一步提升除铁效率。然而，该工艺成本较高，多应用于高附加值及精密硅材料产业领域。
研究表明：
（1）采用超声波清洗技术制备高纯石英砂时，必须添加分散剂。
（2）为达到较佳除铁效果，实施超声波除铁需综合考虑多种工艺条件，包括：温度、时间、pH值、浸出剂浓度、搅拌机转速以及超声波功率等因素。
利用微生物去除石英砂颗粒表面的薄膜铁或浸染铁，是一种近年来发展起来的新型除铁技术。该技术基于微生物的生理活动及其代谢产物，通过氧化、溶解、分解等作用，使石英砂表面的含铁杂质与石英母体分离，从而实现提纯。
研究结果显示，黑曲霉、青霉、梨形毛霉、假单胞菌、杆菌、多粘芽孢杆菌、乳酸小球菌等微生物菌群，对石英砂表面的氧化铁具有较好的去除效果，其中以黑曲霉的浸出除铁效果最为显著。
实验表明，采用细菌与霉菌的联合培养液进行浸出，除铁效果更佳；好氧菌种分解铁的速率通常高于厌氧菌种；不同菌种对不同种类铁矿物的分解灵敏度存在差异；此外，铁在石英砂中的赋存状态也在很大程度上决定了微生物除铁的效果。
尽管微生物浸出法在环保与节能方面具有明显优势，但其浸出周期长、效率较低等缺点，目前仍制约了该技术在规模化工业生产中的应用。