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(dǎo)體芯片、太陽能光伏、光纖通信、航空航天、精密光學(xué)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(gè)先天性不足：一是儲量少、開采條件差，資源匱乏，價(jià)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(xué)成分不穩(wěn)定，在大批量的工業(yè)應(yīng)用中導(dǎo)致原料化學(xué)成分波動較大，原料標(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(jià)值和應(yīng)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(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，是小礦；而今按新用途標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)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(jì)，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(dá)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(jì)中地位逐步提高，中央和地方財(cái)政以需求為導(dǎo)向部署了一大批脈石英礦產(chǎn)資源調(diào)查評價(jià)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(tuán)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(dá)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(jì)90年代，采用細(xì)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(jì)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(dú)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(biāo)準(zhǔn)，壟斷了全球石英坩堝內(nèi)層砂和半導(dǎo)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(jìn)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(xì)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(shí)上，棠陰花崗偉晶巖經(jīng)提純試驗(yàn)，雜質(zhì)元素總量為89.79×10-6，石英精礦可達(dá)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(dá)到99.995%，部分樣品純度達(dá)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(jìn)一步制備高純石英砂，初步實(shí)驗(yàn)得到了國際標(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(xì)浮選分離除雜技術(shù)體系，提出了原礦中微細(xì)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(jìn)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(xué)沉積的，也可以是機(jī)械沉積的，但石英礦物的含量一般在90%以上。當(dāng)其全巖的SiO2含量達(dá)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(shí)，就應(yīng)該作為重點(diǎn)評價(jià)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(biāo)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(shí)可操作，應(yīng)該引起重視。
國內(nèi)石英巖型高純石英的研究程度較低，報(bào)道很少，吳逍等利用青�；ú睘呈r礦提取出w（SiO2）達(dá)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(diǎn)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(xué).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(jià)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)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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