中國(guó)粉體網(wǎng)訊 高純石英是新一代信息技術(shù)、新能源,、高端裝備等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料,。石英雖然是地球上含量最高的礦物之一，但高純石英原料只有在滿足一系列特定化學(xué)和物理參數(shù)的地質(zhì)條件下才能形成,。高純石英對(duì)雜質(zhì)元素,、包裹體、羥基,、粒度等有嚴(yán)格要求,，目前全球可以加工高純石英的礦床非常稀少，主要分布于美國(guó),、挪威,、俄羅斯、印度,、安哥拉等國(guó)家,，礦床類型主要為花崗偉晶巖型（含偉晶狀花崗巖型）、脈石英和水晶,。
典型的高純石英原料
天然石英礦物根據(jù)成因類型可以分為巖漿型、變質(zhì)型和水熱生長(zhǎng)型,。國(guó)際上典型的高純石英原料美國(guó)Spruce Pine地區(qū)花崗偉晶巖,，是受阿樂(lè)漢尼綠片巖運(yùn)動(dòng)影響而形成的高純石英礦床。在阿樂(lè)漢尼綠片巖運(yùn)動(dòng)的影響下,，該地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)與其它地區(qū)具有顯著不同的變形,，導(dǎo)致石英動(dòng)力學(xué)重結(jié)晶，石英顆粒晶體塑性變形,，晶體內(nèi)空隙雜質(zhì)沿著新形成的顆粒界限集中,，與變形運(yùn)動(dòng)相隨的液體，有助于雜質(zhì)的溶解和遷移,，使雜質(zhì)從重新結(jié)晶的石英顆粒中移出,。
石英礦床形成時(shí)，溫度和壓力對(duì)石英質(zhì)量有重要影響,，特別是在石英形成后期，高溫高壓作用有利于石英晶粒內(nèi)部雜質(zhì)向晶界邊緣或微細(xì)包裹體中遷移,，且形成的石英中流體包裹體含量較少,，可能具備加工為高純石英的潛力。巖漿型花崗偉晶巖石英是高溫巖漿緩慢結(jié)晶而成,，巖漿溫度高冷卻時(shí)間長(zhǎng)，石英體系中雜質(zhì)易析出,，因而巖漿巖型花崗偉晶巖中的石英純度極高,，氣液包裹體極少，可能會(huì)被加工為高純石英,。
高純石英原料評(píng)價(jià)指標(biāo)
天然石英能否加工為高純石英的影響因素主要有化學(xué)成分、嵌布粒度,、脈石礦物及晶界雜質(zhì),、包裹體及晶格雜質(zhì)等,。
化學(xué)成分
關(guān)于高純石英硅質(zhì)原料純度的描述應(yīng)該包括SiO2的百分含量和影響提純的關(guān)鍵雜質(zhì)元素含量,。因此,，可以以SiO2,、Al,、(Ti+Li)的含量作為高純石英用硅質(zhì)原料評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的方案。
將高純石英用硅質(zhì)原料純度劃分為兩個(gè)品級(jí)：高純硅質(zhì)原料：SiO2≥99.9%,，Al≤700×10-6,，Li+Ti≤200×10-6；超純硅質(zhì)原料：SiO2≥99.995%,，Al≤35×10-6,，Li+Ti≤10×10-6,。
嵌布粒度
石英結(jié)晶晶粒之間的晶界面屬于材料幾何學(xué)的低能量界面（低能量相界面），其界面結(jié)構(gòu)很大程度上影響著石英的性質(zhì)，石英晶界面既是低能量界面也是雜質(zhì)賦存面,，會(huì)造成析晶和降低石英熔點(diǎn),，包含的晶面越多影響越大。
當(dāng)石英呈微晶,、細(xì)晶結(jié)構(gòu)時(shí),，這些賦存在晶界面的雜質(zhì)很難被剔除，石英砂包含的晶界面越多越不利于石英提純,。因此由多晶石英組成的石英砂難以達(dá)到高純石英高端產(chǎn)品要求,。通常石英結(jié)晶粒度應(yīng)達(dá)到0.35mm以上，建議為0.5mm以上,。
脈石礦物
脈石礦物主要影響高純石英原料礦石的初始品位和選礦產(chǎn)率,，晶界雜質(zhì)則會(huì)對(duì)高純石英純度產(chǎn)生一定程度影響。
不同成因類型巖石中,，與石英共伴生的礦物種類和賦存狀態(tài)并不一樣,。巖漿成因巖石如花崗偉晶巖中與石英共生的礦物有堿性長(zhǎng)石,、斜長(zhǎng)石、云母等主礦物以及磷灰石,、鋯石、金紅石,、電氣石等副礦物,，花崗偉晶巖中石英礦物含量往往＞20%；沉積成因巖石如石英砂巖,，與石英共伴生的礦物有長(zhǎng)石,、云母,、粘土礦物、鋯石,、有機(jī)物等，巖石中石英礦物含量往往＞90%,，但是在沉積成巖過(guò)程中,，往往伴隨不同顆粒膠結(jié)和次生加大現(xiàn)象,，云母,、長(zhǎng)石,、粘土礦物等物質(zhì)也容易被多期次生長(zhǎng)石英膠結(jié)包裹,；變質(zhì)成因巖石如石英巖,，與石英共伴生的礦物有長(zhǎng)石、云母,、角閃石以及紅柱石,、十字石等不同級(jí)別的變質(zhì)礦物，這類巖石中石英含量＞75%,，石英往往經(jīng)歷重結(jié)晶,，存在多期次生長(zhǎng)并包裹金紅石、紅柱石等礦物現(xiàn)象,。除常規(guī)的與石英共伴生的脈石礦物外,，沿著石英礦物的晶界、礦物凹陷或礦物裂隙等還會(huì)存在長(zhǎng)石,、云母等雜質(zhì)微晶,，這類雜質(zhì)通常獨(dú)立賦存于礦物晶界，也可以理解為一種更細(xì)粒度的脈石礦物,。
包裹體
評(píng)價(jià)高純石英原料礦石時(shí),，對(duì)石英礦物中包裹體的類型、形態(tài),、大小,、數(shù)量等特征進(jìn)行研究是十分必要的。包裹體是影響高純石英原料礦石質(zhì)量的最重要因素之一,，當(dāng)高純石英中包裹體尤其是微細(xì)粒氣液兩相包裹體和礦物包裹體過(guò)多時(shí),，會(huì)對(duì)高純石英的產(chǎn)品性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
石英中廣泛分布有不同尺寸的固相,、液相,、氣相以及混合相的包裹體，是自然界中最重要的包裹體寄主礦物,。由于包裹體賦存于天然石英礦物中,，在不破壞石英晶體結(jié)構(gòu)的條件下,，只能實(shí)現(xiàn)少部分大尺寸包裹體的去除。
晶格雜質(zhì)
石英晶體在形成過(guò)程中,，一些元素會(huì)替代硅元素進(jìn)入石英晶體中,，形成了石英的結(jié)構(gòu)性雜質(zhì)。石英中常見(jiàn)的晶格雜質(zhì)元素有Al,、Ti,、Li、Na,、K,、Ge、OH等,，從石英中分離難度大,，是制約高純石英質(zhì)量最關(guān)鍵性因素。在現(xiàn)有加工技術(shù)下,，石英原料中晶格雜質(zhì)幾乎不能被除去,。
石英晶格的外來(lái)元素中，Al的研究和分析是最重要的,，是判斷高純石英礦物原料品質(zhì)的重要標(biāo)志物,，這是因?yàn)槠湎噍^天然石英中其他雜質(zhì)元素，Al含量往往最高,，也最容易通過(guò)測(cè)試分析方法分析出來(lái),。當(dāng)石英中存在大量Al雜質(zhì)時(shí)，Li,、K,、Na等雜質(zhì)元素的含量會(huì)增加。除Al外,，Ti也是判斷高純石英礦物原料品質(zhì)的重要標(biāo)志物之一,，由于Ti-O鍵非常穩(wěn)定，不易破壞,，無(wú)論是晶格間Ti還是包裹體中的含Ti礦物,，均很難通過(guò)常規(guī)的選礦手段和化學(xué)提純方式經(jīng)濟(jì)合理除去，因此當(dāng)石英中Ti含量超過(guò)一定程度時(shí),，其也很難加工成高純石英,。
如何更好地利用石英礦？怎么才能知道手里的石英礦是否適合被加工成高純石英礦,？又用什么樣的技術(shù)對(duì)高純石英進(jìn)行提純呢,？
2024年11月21-22日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的“2024（第八屆）全國(guó)石英大會(huì)暨展覽會(huì)”將在江蘇徐州召開(kāi),，屆時(shí),，西南科技大學(xué)孫紅娟教授將做《典型高純石英原料評(píng)價(jià)方法及提純技術(shù)》,，屆時(shí)她將以幾種典型的高純石英礦為例，對(duì)高純石英原料的評(píng)價(jià)因子及評(píng)價(jià)指標(biāo)及提純技術(shù)進(jìn)行全方位分析解答,。
參考來(lái)源：
馬超等.高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進(jìn)展
唐春花等.高純石英用硅質(zhì)原料地質(zhì)勘查中的基本概念和關(guān)鍵技術(shù)及江西資源前景
張亮等.關(guān)于高純石英原料礦石地質(zhì)學(xué)評(píng)價(jià)方法的探討
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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