中國粉體網(wǎng)訊  以天然石英礦物為原料是獲取廣泛應(yīng)用于高科技領(lǐng)域重要非金屬礦物材料高純石英的主要途徑。我國石英資源豐富，但高純石英原料稀缺。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。目前僅有少數(shù)石英礦床適合加工為高純石英，且處理工藝極其復(fù)雜。

來源：石英股份

判斷高純石英原料的重要標準

目前國內(nèi)對于高純石英沒有統(tǒng)一的標準界定。國外學(xué)者主要根據(jù)石英中的有害元素含量對高純石英進行分類。國內(nèi)一部分學(xué)者僅基于SiO₂的純度對高純石英進行分類；一部分學(xué)者則基于SiO₂的純度和有害雜質(zhì)元素含量的上限對高純石英進行分類。綜合而言，大部分學(xué)者認為單靠化學(xué)成分來評判石英品質(zhì)的優(yōu)劣具有片面性，評價石英應(yīng)綜合考慮各種因素。就石英礦物本身而言，除了化學(xué)成分，天然石英中雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)、石英嵌布特征、包裹體數(shù)量大小位置、晶格雜質(zhì)等所決定的雜質(zhì)可選性是判斷高純石英原料的重要標準。

石英的化學(xué)成分

石英理論化學(xué)組成是SiO₂，但是在自然界不存在純SiO₂石英。石英或多或少都包含一些雜質(zhì)元素（如Al、Ti、K、Na、Ge等）。理想的高純石英原料肯定是SiO₂的質(zhì)量分數(shù)越高越好。

嵌布粒度

礦物的嵌布粒度是決定礦物單體解離的重要因素。石英與脈石礦物嵌布特征直接影響石英單體解離度，進而影響選礦提純效果。石英受成巖作用和變質(zhì)作用改造強度越大，石英與脈石礦物的嵌布差異越明顯，嵌布特征也逐漸由毗鄰型轉(zhuǎn)變?yōu)榭p狀、甚至包裹型，在粉碎過程中單體解離難度依次增加，被加工為高純石英的可能性也逐漸降低�？梢哉f石英嵌布粒度越大，雜質(zhì)礦物越容易分離。

脈石礦物種類

脈石礦物種類越少越容易提純。中酸性巖漿巖如花崗巖、閃長巖、流紋巖等是主要的富石英巖石，含有大量的石英。但是由于其他造巖礦物如長石、角閃石、云母等常與石英嵌布在一起，并不是很好的石英源巖。在實際生產(chǎn)中，常常選擇白崗巖、偉晶巖和熱液脈體作為提取石英原料的源巖，因為它們主要由石英組成，雜質(zhì)礦物相對較少，便于分離和提純。

包裹體

天然的石英晶體通常包含流體、硅酸鹽熔體和礦物包裹體(>1μm)。包裹的種類和豐度取決于結(jié)晶環(huán)境、結(jié)晶后的蝕變和變形。如果在石英晶體中包裹體大量存在，那么它們會對石英原材料的化學(xué)純度和質(zhì)量有很大影響。

流體包裹體是石英中最常見、最豐富的包裹體。它們既可以在石英晶體生長時，為石英所捕獲，形成原生流體包裹體，也可以在后期流體沿石英的微裂縫滲透，在石英晶體愈合時形成，稱之為次生包裹體。石英中流體包裹按內(nèi)含物質(zhì)狀態(tài)可以分為：純氣體、純液體、氣液混合包裹體和三相包裹體。流體包裹體中含有Na、K、Ca等雜質(zhì)，對高純石英的熔融行為存在嚴重的不利影響。

晶格雜質(zhì)

石英晶體在結(jié)晶過程中以及后來經(jīng)歷的變質(zhì)作用下，經(jīng)常摻雜一些雜質(zhì)元素。這些雜質(zhì)元素其中一種來源是晶格雜質(zhì)，例如：鋁、鐵、鈦、鍺、磷、硼等三價、四價或五價離子常常會替代硅原子，占據(jù)硅原子所在的位置，而鋰、鉀、鈉等單價離子常與鋁、鐵、鈦、鍺、磷、硼離子結(jié)合在一起，“漂浮”在硅氧鍵上，來達到晶體電荷平衡。替代硅原子或處在“漂浮”態(tài)的這些雜質(zhì)元素被稱為石英晶格雜質(zhì)元素。顯然，晶格雜質(zhì)越純凈越利于提純。

高純石英原料評價指標

綜上，在評價石英原料時，首先要對石英原料SiO₂的質(zhì)量分數(shù)、石英嵌布粒度、脈石礦物種類、包裹體的種類和數(shù)量以及石英晶格雜質(zhì)多少進行研究和判斷，然后再對石英原料的這5項指標進行等級評價（等級分a、b、c和d）綜合判斷。例如，如果某石英原料的5項指標中，獲得的a越多，那么石英就越純凈，是理想的高純石英原料；反之，則石英原料不理想，需要經(jīng)過復(fù)雜的工藝進行提純。

高純石英原料特征研究方法

高純石英原料的評價是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工作。高純石英原料的質(zhì)量優(yōu)劣與與原料的礦物學(xué)、巖石學(xué)特征所決定的雜質(zhì)可選性有關(guān)。

通過觀察石英巖相學(xué)特征，分析礦物包裹體及流體包裹體的數(shù)量、大小、化學(xué)成分、存在形式和分布狀態(tài)，以及SiO₂和微量雜質(zhì)元素的含量和賦存狀態(tài)，可以研究高純石英原料的礦物學(xué)特征；通過 Ar-Ar 同位素定年可以計算高純石英原料礦床的成礦年齡；通過H-O同位素測試，Ti、Al、Ge、Li 等微量元素含量分析，可以研究高純石英原料礦床的成礦物質(zhì)來源；通過分析流體包裹體的均一溫度、鹽度、化學(xué)組成等特征以及SEM- CL 微結(jié)構(gòu)觀察，可以研究高純石英原料礦床的成礦作用過程。

目前而言，我國的高純石英原料質(zhì)量評價體系不完善，尚未形成統(tǒng)一標準。在實際的生產(chǎn)過程中,需要綜合各方面因素，權(quán)衡利弊，綜合評價。

參考資料：

馬超等.高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進展

楊曉勇等.高純石英的研究進展及發(fā)展趨勢

王云月等.高純石英原料特征和礦床成因研究現(xiàn)狀綜述

郭文達等.高純石英砂資源及加工技術(shù)分析

汪靈.石英的礦床工業(yè)類型與應(yīng)用特點

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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