中國粉體網(wǎng)訊 石英是自然界中最常見的礦物之一,，是水晶,、瑪瑙、河沙,、硅石等的主要礦物成分,，廣泛應(yīng)用在玻璃、建筑,、寶玉石裝飾等傳統(tǒng)行業(yè),。20世紀(jì)60年代以來，計算機,、新材料,、新能源等新興技術(shù)對石英產(chǎn)品的純度提出了更高的要求，誕生了高純石英的概念,。
高純石英是指SiO2純度極高,、雜質(zhì)元素含量極低的石英及其產(chǎn)品，是半導(dǎo)體,、光伏,、光纖、精密光學(xué),、照明設(shè)備,、新興玻璃等產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要功能材料。嚴(yán)格而言,，高純石英不是一種礦產(chǎn),，而是由水晶、脈石英,、石英巖,、花崗偉晶巖等礦石作為原料經(jīng)提純后的一種產(chǎn)品，因此,，將能夠提純生產(chǎn)高純石英的礦床稱為高純石英原料礦更為適宜,。
高純石英原料
來源：王九一.高純石英——二氧化硅中的大熊貓
天然形成的高純石英匱乏或極為有限（如水晶），為了得到高純石英,，常常是將自然界純度較高的石英原料提純成高純石英,。高純石英原料需經(jīng)過一系列的提純工藝最終獲得符合應(yīng)用領(lǐng)域目標(biāo)要求的高純石英砂產(chǎn)品。目前,，能夠用作高純石英原料的礦床工業(yè)類型有天然水晶,、脈石英和花崗偉晶巖石英3種。
全球高純石英原料礦床分布
來源：王九一.全球高純石英原料礦的資源分布與開發(fā)現(xiàn)狀
全球高純石英原料礦床主要分布于美國,、巴西,、加拿大、澳大利亞,、俄羅斯,、毛里塔尼亞,、中國、印度,、挪威等9個國家,。主要為美國的斯普魯斯派恩和博維爾礦床，挪威的德拉格和內(nèi)索登礦床,，澳大利亞的白泉,、石英山、糖袋山,、燈塔和克雷西克礦床,，俄羅斯的克什特姆和薩蘭保爾礦床、加拿大的約翰比茲礦床,、毛里塔尼亞的查米和烏姆阿奎尼納礦床等,。其中美國的Spruce Pine礦是世界公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)石英礦床，具有規(guī)模大,、流體雜質(zhì)少和礦石品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點,。
我國可用于生產(chǎn)高純石英的原料礦床較少，主要分布在江蘇東海,、湖北蘄春和安徽旌德和太湖等地區(qū),，江蘇東海縣的石英礦最為優(yōu)質(zhì),，此外,，湖北蘄春的靈虬山脈石英礦和安徽旌德版書鄉(xiāng)龍川脈石英礦SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為99.35%和99.01%，均具有成為高純石英原料的潛力,。
天然水晶：天然水晶是一種無色透明的石英結(jié)晶體礦物,，主要成分為SiO2，我國的天然水晶分布廣泛,，幾乎在每個省區(qū)都有產(chǎn)出,，目前以江蘇東海最為有名，在海南屯昌,、貴州羅甸,、黑龍江通河,、四川康定,、福建政和、黑龍江伊春,、云南富寧和廣西百色等地均有分布,。但我國天然水晶礦床規(guī)模小，儲量少,，探明的各類水晶資源不多,，據(jù)自然資源部發(fā)布的《全國礦產(chǎn)資源儲量通報》,，截至2019年我國查明的水晶資源總量為6648.526t，但保有量僅有175.52t,，經(jīng)過30多年的開采,，我國的天然水晶資源已逐漸枯竭。
脈石英：脈石英是一種幾乎全部由致密石英塊體組成的脈體,，白色,、乳白色，多呈粒狀結(jié)構(gòu),，SiO2含量通常在98%左右,。脈石英礦體呈不規(guī)則脈狀，長度一般十幾米至幾百米,，寬度一般為幾米,，一個礦區(qū)可由單條礦脈或多條礦脈組成，脈體傾角較陡,。礦床規(guī)模一般不大,，但與天然水晶相比，其資源儲量較為豐富,、開采條件較有優(yōu)勢,。我國脈石英礦床貧礦多、富礦少,，礦床規(guī)模以中小型為主,。礦石平均品位僅為97.46%，可以滿足高純石英及以上的礦產(chǎn)地約占脈石英資源儲量的7.81%,。據(jù)統(tǒng)計,，全國共有23個省（區(qū),、市）有脈石英礦產(chǎn)地,，包括江西、福建,、遼寧,、新疆、四川,、安徽等地,，分布廣泛。
脈石英礦產(chǎn)地分布圖
詹建華等.我國脈石英資源現(xiàn)狀分析
花崗偉晶巖石英：花崗偉晶巖石英,，又叫花崗巖石英或偉晶巖型石英,。雖然花崗偉晶巖石英石英含量僅30%左右，但石英晶粒極粗，磨礦后與脈石完全解離,，且單體石英雜質(zhì)含量極少,。美國尤尼明公司就是以花崗偉晶巖為原料生產(chǎn)高純石英，其花崗偉晶巖資源豐富,，礦石性質(zhì)穩(wěn)定,，以致于幾乎壟斷國際市場上4N8(SiO2＞99.998%)及以上高端石英砂產(chǎn)品的生產(chǎn)。目前,，偉晶巖型石英已引起國內(nèi)的關(guān)注,，并在新疆阿爾泰、北秦嶺等地區(qū)的找礦方面取得初步進展,。
高純石英原料的提純潛力受礦石的化學(xué)成分,、礦物組成、嵌布粒度和固結(jié)度等性質(zhì)的影響,，使用多種檢測技術(shù)對石英原料進行礦物學(xué)研究是選擇正確高純石英原料的關(guān)鍵一步,。關(guān)于高純石英原料的研究應(yīng)至少包括三個方面：（1）石英與脈石礦物嵌布特征，石英礦物中礦物包裹體含量是決定最終高純石英中雜質(zhì)元素總量的因素之一,；（2）流體包裹體,，即使雜質(zhì)元素含量很低的石英也未必是高純石英，當(dāng)石英礦物中含有大量流體包裹體時,，其SiO2含量很難達(dá)到高純石英技術(shù)要求;（3）晶格雜質(zhì),，由于晶格雜質(zhì)含量極低但極難除去，是制約高純石英質(zhì)量最關(guān)鍵性因素,。
高純石英
來源：石英股份官網(wǎng)
高純石英是天然石英原料經(jīng)過一定的加工提純以后所獲得的產(chǎn)品,。目前，關(guān)于高純石英的概念沒有統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn),。
張佩聰?shù)葘⒏呒兪⒍x為石英晶格中鋁-硅異價有限類質(zhì)同象替代形成的鋁晶格,，占位雜質(zhì)含量（晶格Al）≤30μg/g，此時其他雜質(zhì)(Ti,、K,、Na、Ca,、Mg,、Fe等）綜合≤20μg/g的天然礦物，對應(yīng)的石英w(SiO2)純度≥99.99%（4N）,。
挪威地質(zhì)調(diào)查局提出了高純石英中雜質(zhì)總含量小于50×10-6的前提下,，Al含量應(yīng)小于30×10-6，Ti含量小于10×10-6,，Na和K含量均小于8×10-6,，Li、Ca含量均小于5×10-6,，F(xiàn)e含量小于3×10-6,，P含量小于2×10-6，B含量小于1×10-6,。
汪靈等提出高純石英的一般概念為w(SiO2)≥3~5N,、w(Fe2O3)小于10×10-6的石英。按SiO2純度高純石英產(chǎn)品劃分4個等級：低端w(SiO2)≥99.9%(3N),，中端w(SiO2)≥99.99%(4N),，中高端w(SiO2)≥99.995%(4N5)，高端w(SiO2)≥99.998%(4N8),。按產(chǎn)品中Al,、B、Li,、K,、Na、Ca,、Mg,、Ti、Fe,、Mn,、Cu、Cr,、Ni等雜質(zhì)元素總量劃分：低端產(chǎn)品≤1000×10-6,；中端產(chǎn)品≤100×10-6；中高端產(chǎn)品≤50×10-6,；高端產(chǎn)品≤20×10-6,。
高純石英產(chǎn)品分類與礦石原料品質(zhì)要求
來源：汪靈.高純石英的概念及原料品級劃分
全球范圍內(nèi)高純石英砂的主要生產(chǎn)廠商有美國尤尼明、挪威TQC,、中國石英股份等,。美國尤尼明公司IOTA系列高純石英高端產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)已成為公認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)。
美國尤尼明IOTA系列高純石英相關(guān)指標(biāo)
高純石英制品
石英產(chǎn)業(yè)鏈以SiO2為主要原料制成石英制品,，其中,，高純石英砂主要用于生產(chǎn)天然石英玻璃，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體,、航空航天等高端制造產(chǎn)業(yè),，具有較高的附加價值。
來源：菲利華
石英制品具有一系列優(yōu)良的物理,、化學(xué)性能包括極低的熱膨脹系數(shù),，優(yōu)異的耐高溫性，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)良的電絕緣性,，低而穩(wěn)定的超聲延遲性,，最佳紫外線、可見光及近紅外光譜透過率,，高于普通玻璃的機械性能等優(yōu)點,，可以制作石英錠材、管材,、棒材,、板材、坩堝,、器皿和器件,、石英纖維和織物等產(chǎn)品。
高純石英制品主要品種及產(chǎn)地
趙維佳.我國高純石英產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及資源保障分析
在半導(dǎo)體領(lǐng)域,，半導(dǎo)體石英制品種類繁多,，主要有用于硅片制造單晶的石英坩堝、硅片承載器具,、光掩�,；宓幕宀牧系龋前雽�(dǎo)體生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵輔助材料,。單晶生長需要用到石英坩堝和石英器件,，晶圓加工部分刻蝕、擴散,、氧化,、退火等步驟中需要用到大量的輔材石英玻璃，如石英片,、石英環(huán),、石英舟等高純度石英制品。
在光伏行業(yè),，石英坩堝是光伏行業(yè)不可或缺的重要支撐材料,，是硅材料生產(chǎn)重要的配套關(guān)鍵性耗材，可支持太陽能用戶在高溫條件下連續(xù)拉制大直徑單晶硅,，用于盛裝熔融硅并制成后續(xù)工序所需晶棒,。
在光纖通信領(lǐng)域，高純石英玻璃產(chǎn)品是光纖生產(chǎn)過程中的重要材料,，廣泛應(yīng)用于光纖預(yù)制棒制成和光纖拉絲工藝中,。
在光學(xué)和光源領(lǐng)域，電光源石英制品可用于生產(chǎn)紫外管,、高純石英管,、透明管燈,，廣泛運用于照明及特種光源行業(yè)。高純石英玻璃用于生產(chǎn)望遠(yuǎn)鏡透鏡和實驗室光學(xué)設(shè)備,、通信設(shè)備,、衍射透鏡、投影顯示器,、掃描設(shè)備和打印機的光學(xué)、激光,、以及照相機和超平面電視屏幕,、火焰控制設(shè)備等。
目前,，國際上的高純石英制品企業(yè)主要有東曹,、賀利氏、Covalent,、信越,、昆希等，其中半導(dǎo)體石英坩堝主要被賀利氏,、信越,、邁圖等企業(yè)壟斷。中國主要高純石英制品生產(chǎn)商有石英股份,、菲利華、凱德石英等,。
參考來源：
汪靈.高純石英的概念及其原料品級劃分
汪靈.石英的礦床工業(yè)類型與應(yīng)用特點
王九一.全球高純石英原料礦的資源分布與開發(fā)現(xiàn)狀
王自國.我國高純石英戰(zhàn)略布局思考
顏玲亞等.中國高純石英資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及供需形勢
張艷紅等.高純石英的發(fā)展現(xiàn)狀,、消費及市場預(yù)測
楊曉勇.高純石英的研究進展及發(fā)展趨勢
馬超等.高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進展
趙維佳.我國高純石英產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及資源保障分析
李光惠等.高純石英原料作為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的分析及建議
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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