石英砂中常见的矿物杂质如长石、云母等硅酸盐矿物，多采取浮选工艺进行分离，以除去石英砂以外的大多数矿物颗粒，并富集石英。基于不同矿物表面对水润湿性的差异性，疏水颗粒倾向于粘附在气泡上，浮升至液面，而亲水颗粒在与气泡碰撞后，会脱离悬浮或沉入在水中，从而达到分选矿物的目的。
石英沙设备浮选法不仅能去除云母、长石类矿物，也能浮选磷、铁等矿物，还可脱除破碎和研磨时混入的次生铁。
1、云母矿物与石英砂的浮选分离
云母解离出大量零电点极低的阴离子O2-及F-，暴露在层状结构中后，在较宽的pH值范围内（pH=2-13）均可用阳离子捕收剂进行回收。长石在阳离子捕收体系中的pH值范围区域（pH=4-11）小于云母，因此在强酸性条件下可优先浮出云母。
2、长石矿物与石英沙设备的浮选分离
长石与石英砂同属架状硅酸盐矿物，除具有相似的物理性质、化学组成及结构外，还拥有相同水溶液中的荷电机理，零电点都很低。长石与石英砂二者的主要差异在于长石结构构造上，铝氧四面体所取代硅氧四面体，引进K+、Na+等碱金属离子作为电价补偿。碱金属离子易在水中解离，使得长石的零电点比石英砂低，从而实现浮选分离。
目前石英沙设备浮选分离长石，根据所使用的药剂不同可分为酸性条件下的有氟浮选、无氟浮选和无氟无酸法。由于强酸性介质一定程度上会腐蚀设备，给实际操作带来了诸多不便，多采用无氟无酸法。该法分为两种，中性浮长石法和碱性浮石英法，可根据实际情况进行选择。
3、含铁矿物与石英砂的浮选分离
石英砂杂质中的含铁矿物零电点大多在5以上，在酸性环境下荷正电，理论上适合采用阴离子捕收剂。例如：
氧化铁矿的浮选药剂为脂肪酸（皂）、烃基磺酸盐或硫酸盐；
黄铁矿的浮选药剂为黄药类，用量为200ppmw左右；
钛铁矿的浮选药剂一般用油酸钠（0.21mol/L），调节矿浆pH值至4-10。此外，近年来发展的烃基磷酸类捕收剂对钛铁矿具有良好的选择性和捕收性能。
4、磷灰石矿物与石英沙设备的浮选分离
石英砂中的磷矿物一般以磷灰石方式存在，磷灰石在浮选矿浆中的表面溶解会改变矿物的表面性质和浮选矿浆的化学环境。通常，石英砂在碱性条件（pH大于10）下，很容易被Ca2+活化，所以磷灰石溶液中溶解的Ca2+会对磷灰石和石英砂的分离产生不利影响。由于磷灰石的可浮性优于石英，可采用Na2CO3作为pH调整剂以提高磷灰石的可浮性，增大磷灰石和石英砂的可浮性差异。因此，在碱性条件下对磷灰石和石英砂进行浮选分离时，建议选择Na2CO3作为pH调整剂，水玻璃作为抑制剂。
此外还可采用脂肪酸皂类阴离子捕收剂进行磷灰石矿物与石英砂的浮选分离，如油酸钠、氧化石蜡皂、塔尔油等。需要注意的是，脂肪酸浮选磷灰石会受水质与温度等因素的影响，一般会加重油、煤油等矿物油来增强疏水表面，以达到共捕收的作用。研究显示，混合捕收剂的效果好于单一的捕收剂，有利于提高石英砂的回收率。
