中國粉體網(wǎng)訊 高純石英是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和支柱性產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中不可替代的基礎(chǔ)性材料,，是半導體芯片,、太陽能光伏,、光纖通信、航空航天,、精密光學和特種玻璃等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少且無法替代的重要功能性材料,，具有保障芯片安全、光纖安全,、光伏安全,、高端器件安全的國家戰(zhàn)略意義。
目前,，在石英的7種礦床工業(yè)類型中,，能夠加工成高純石英的原料有天然水晶、脈石英和花崗偉晶巖石英,，其中脈石英是我國目前高純石英生產(chǎn)的主要原料,，另外，研究顯示,，有的石英巖也具有加工高純石英甚至4N8高純石英高端產(chǎn)品的潛力,。
天然水晶
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高純石英最初是以一、二級天然水晶為原料,，再經(jīng)精選提純加工而成。天然水晶成因的特殊性決定了它存在兩個先天性不足：一是儲量少,、開采條件差,，資源匱乏，價格昂貴,，難以滿足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的需要,；二是受到形成環(huán)境變化的影響，礦物晶體化學成分不穩(wěn)定,，在大批量的工業(yè)應用中導致原料化學成分波動較大,，原料標準化困難，難以滿足大批量,、穩(wěn)定化高純石英高端產(chǎn)品生產(chǎn)的需要,。
脈石英
脈石英是一種幾乎全部是致密石英塊體組成的脈狀體，礦石由隱晶質(zhì)組成,，呈粒狀結(jié)構(gòu),、塊狀構(gòu)造，主要成分都是SiO2,，含量可達99%以上,。脈石英礦體較小，礦石硬度大,，SiO2一般含量較高,，F(xiàn)e2O3含量低，不易作為一般硅質(zhì)原料利用，且與天然水晶相比,，其資源儲量相對比較豐富,，是加工高純石英的理想的礦物原料之一。
脈石英的工業(yè)價值和應用優(yōu)勢是：第一,，高純石英的附加值高,，絕對用量少，過去按傳統(tǒng)應用標準,，是小礦,；而今按新用途標準，則是大礦,。第二,，與石英巖和石英砂巖相比，脈石英幾乎都是由石英組成的,，SiO2純度一般都在3N及以上,，其它雜質(zhì)含量相對較少，有利于高純石英的提純加工,。第三,，與天然水晶相比，脈石英除開采條件優(yōu)勢外,，同一礦區(qū)的礦石質(zhì)量相對比較穩(wěn)定,，為礦物原料均一化加工創(chuàng)造了條件。
資源分布
我國脈石英礦產(chǎn)資源分布廣泛,，局部較為集中,，主要分布在江西、四川,、安徽,、黑龍江、新疆,、陜西,、浙江7個省份，礦床規(guī)模以小型為主,，占脈石英礦產(chǎn)總數(shù)的91.27%,。按照成礦區(qū)帶統(tǒng)計，脈石英礦產(chǎn)地在江南隆起東段成礦帶武功山—杭州灣成礦帶,、小興安嶺—張廣才嶺成礦帶,、塔里木陸塊北緣成礦帶、西秦嶺成礦帶,、東秦嶺非金屬成礦帶等Ⅲ級成礦區(qū)帶分布相對集中,。
我國脈石英成礦區(qū)帶劃分圖
全國脈石英保有資源量約1.63億t,，其中，江西和海南保有資源量最多,，各占全國總資源量15%左右,。
典型礦床
▲ 安徽太湖縣白石山脈石英礦
該礦床屬變質(zhì)熱液型脈石英礦床，礦石的礦物組成主要為石英,，含量多數(shù)在98%~99%以上,，平均98.76%。部分礦石含有少量白云母,、鉀長石,，含量在1%~3%。該礦床脈石英礦石經(jīng)浮選后SiO2含量99.92%,、Al2O3含量0.0074%,、Fe2O3含量0.0017%，達到高純石英的質(zhì)量要求,。
▲ 山東臨沂邵家峪脈石英礦
該礦床屬巖漿熱液型脈石英礦床,，礦石自然類型為含晶脈石英、乳白色脈石英,。SiO2含量99.09%~99.63%,、平均99.28%，Al2O3含量0.31%,，F(xiàn)e2O3含量0.112%,。
找礦方向
近幾年以來，隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中地位逐步提高,，中央和地方財政以需求為導向部署了一大批脈石英礦產(chǎn)資源調(diào)查評價工作，取得了較為豐富的成果,。
▲ 東西秦嶺的丹鳳-商南一帶,，發(fā)育在白云質(zhì)灰?guī)r、石英砂巖和燕山早期丹江鈉長巖體中的脈石英成礦帶,。
▲ 桐柏-大別造山帶南段的麻田-英山一帶“靈虬山式”脈石英,，脈體走向延伸數(shù)百米，厚度數(shù)十厘米至二十余米,。
▲ 大別山東段的“白石山式”脈石英,，主要分布在溪沸-菖蒲-田頭及塘梨巖-靈山寨-團石灣共兩條近北東向的成礦帶，前帶長約20km,，寬約5km,；后帶長約12km，寬約4km,。
▲ 蘇魯造山帶南端的東海地區(qū),，脈石英主要沿南部,、北部兩條成礦帶分布，南部成礦帶長度25km,、寬2.2km,；北部成礦帶長度41km、寬度小于6km,。
▲ 蘇魯造山帶南端的臨沂中北部地區(qū),，巖漿熱液型、變質(zhì)熱液型和偉晶巖型脈石英均有發(fā)現(xiàn),。
▲ 柴達木北緣的海西地區(qū)印支期花崗巖中廣泛發(fā)育脈石英,，脈體規(guī)模一般較大。
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,。日本于20世紀90年代，采用細粒偉晶巖為原料加工透明的高純石英,。美國PPCC公司于20世紀80年代,，采用英國西北海岸Foxdale地區(qū)花崗巖加工4N高純石英，作為西歐石英玻璃的原料,。
美國尤尼明（現(xiàn)為矽比科）公司IOTA高純石英系列產(chǎn)品能獲得國際壟斷地位的根本原因,，在于其擁有世界上迄今為止唯一發(fā)現(xiàn)的獨特高純石英優(yōu)質(zhì)原料——花崗偉晶巖石英。該原料為產(chǎn)自美國北卡羅來納州斯普魯斯派恩地區(qū)的花崗偉晶巖（曾稱為白崗巖）,，其礦床規(guī)模較大,，石英的雜質(zhì)少，是美國和挪威4N8高純石英高端產(chǎn)品的生產(chǎn)原料,，其產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異和穩(wěn)定性而成為高純石英高端產(chǎn)品的標準,，壟斷了全球石英坩堝內(nèi)層砂和半導體級高純石英市場。
日前,，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,。在開發(fā)利用方面,，李育彪等以北秦嶺偉晶巖石英為原料，采用破碎,、篩分,、浮選、高溫焙燒,、水淬和熱壓酸浸等方法,，制備出4N高純石英砂；王安書等以河南某地黃岡偉晶巖為原料,，采用粗碎,、煅燒水淬,、細碎、磁選,、浮選和酸浸等方法,，制備出4N5高純石英砂。
找礦方向
▲ 江西棠陰花崗偉晶巖石英
礦區(qū)花崗偉晶巖帶長約650m,，寬約300m,，已發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的花崗偉晶巖脈5條。礦石為花崗偉晶巖,，花崗偉晶結(jié)構(gòu),，主要礦物為鉀長石（45%~55%）、斜長石（10%~15%）,、石英（20%~28%）,、白云母（5%~10%），含少量電氣石（1%~3%）和石榴子石（＜1%）,。
研究人員基于對棠陰花崗偉晶巖石英晶格雜質(zhì)含量和包裹體特征的分析,，該石英原料品質(zhì)較好，具有較好的可提純性,，理論上可作為4N級以上的高純石英原料,。事實上，棠陰花崗偉晶巖經(jīng)提純試驗,，雜質(zhì)元素總量為89.79×10-6,，石英精礦可達到4N1級。
▲ 河南盧氏龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床
礦床位于北秦嶺構(gòu)造帶東部,，研究人員通過地質(zhì)填圖,、勘查工程和分析測試，初步圈定6條偉晶巖型高純石英礦體,。其中LD-5號礦體規(guī)模最大,，礦石類型為白云母花崗偉晶巖型，主要礦物成分為鈉長石（31%~51%）,、微斜長石(11%~20%)、石英（25%~38%）和白云母（7%~9%）,，含少量石榴子石,、黑云母、磷灰石,、針鐵礦等,。經(jīng)深度提純石英SiO2含量達到99.995%，部分樣品純度達到99.997%,。
▲ 河南東秦嶺-大別造山帶花崗偉晶巖
河南東秦嶺-大別造山帶已發(fā)現(xiàn)花崗偉晶巖脈近7000條,，平均密度約為86條/Km2,，中大型偉晶巖脈近400條，東秦嶺-大別造山帶高純石英礦床方面具有重大的找礦潛力,。研究人員發(fā)現(xiàn)的自然高純度石英礦物,，其原材料主要的雜質(zhì)含量低于美國尤尼明公司原料礦產(chǎn)地，可以通過浮選和提純程序進一步制備高純石英砂,，初步實驗得到了國際標準的高純石英砂樣品,。
▲ 新疆阿爾泰地區(qū)花崗偉晶巖
我國新疆阿爾泰地區(qū)是世界聞名的花崗偉晶巖集中區(qū)，在長413km,、寬20~60km的變質(zhì)巖帶內(nèi),，出露各類花崗偉晶巖脈數(shù)萬條，形成十余個偉晶巖密集區(qū),，具有偉晶巖型高純石英資源的稟賦條件,。
新疆阿爾泰偉晶巖型石英的主要礦物組成為石英（20%～25%）、斜長石（55%～60%）,、鉀長石（5%～10%）和白云母（1%～5%）,，此外還可見少量黑云母等，研究人員針對礦石特征,，創(chuàng)新性地建立了配套的礦物精細浮選分離除雜技術(shù)體系,，提出了原礦中微細粒礦物雜質(zhì)的深度分離技術(shù)，而后基于雜質(zhì)元素定向除雜技術(shù),，進一步去除石英礦物中晶間雜質(zhì)和包裹體雜質(zhì),，成功制備了4N8級高純石英砂。
石英巖
石英巖是由石英礦物為主形成的沉積巖（不包括由熱液蝕變作用形成的“次生石英巖”）其原始成因可能是化學沉積的,，也可以是機械沉積的,，但石英礦物的含量一般在90%以上。當其全巖的SiO2含量達到98%（野外地質(zhì)樣品）,、等粒狀變晶結(jié)構(gòu)尤其是三晶嵌結(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)育,、石英中流體包裹體不發(fā)育時，就應該作為重點評價對象,。這種石英巖具有固定的層位,，區(qū)域上有展布規(guī)律清晰，有一定的體量,，往往又有明顯的野外找礦標志,，無論是地質(zhì)勘查還是今后的開發(fā)利用都具有現(xiàn)實可操作，應該引起重視,。
國內(nèi)石英巖型高純石英的研究程度較低,，報道很少，吳逍等利用青�,；ú睘呈r礦提取出w（SiO2）達99.99%的高純石英,。
小結(jié)
總之,，目前我國能加工成高純石英原料的礦床類型有天然水晶、脈石英,、花岡偉晶巖石英,，另外有的石英巖也具有加工高純石英甚至4N8高純石英高端產(chǎn)品的潛力。目前,，水晶開采資源逐步枯竭,，而脈石英相對于石英巖、石英砂巖成分較單一,，SiO2含量較高,，因此是制備高純石英的重要原料。另外,，研究資料表明,，偉晶巖及變質(zhì)熱液成因脈石英常含相對較低的結(jié)構(gòu)雜質(zhì)，也適合作為高純石英原料,，這些都是今后高純石英原料的重點找礦方向,。
參考來源：
汪靈.純凈勝瑾瑜 貴若冠上珠——解讀高純石英
袁晶等.江西高純石英用硅質(zhì)原料類型及找礦方向探討
王登紅等.試論高純石英原料礦的找礦方向
李嘉欣.中國脈石英資源分布特征及找礦規(guī)律研究
詹建華等.我國脈石英資源現(xiàn)狀分析
高樹學.我國脈石英成礦區(qū)帶初步劃分
汪靈.高純石英的概念及其原料品級劃分
袁晶等.江西棠陰花崗偉晶巖型高純石英原料雜質(zhì)元素含量特征研究及評價方法探討
張海啟等.河南盧氏龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床的首次發(fā)現(xiàn)及找礦意義
趙金洲等.東秦嶺花崗偉晶巖中高純石英礦物的可利用性研究
張海啟等.新疆阿爾泰偉晶巖型高純石英礦床地質(zhì)特征及4N8級產(chǎn)品制備技術(shù)
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