中國(guó)粉體網(wǎng)訊  在我國(guó)，有極少數(shù)脈石英能滿足高純石英高端產(chǎn)品的要求，但由于脈石英礦床規(guī)模小、石英品質(zhì)變化大，造成高純石英砂產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，無(wú)法保障長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng)。因此高純石英用硅質(zhì)原料找礦突破是保障我國(guó)高純石英產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

偉晶巖型高純石英具有規(guī)模大、品質(zhì)高的特點(diǎn)，其中以北卡羅來(lái)納州Spruce Pine偉晶巖礦床最為典型，美國(guó)矽比科(Sibelco)公司利用該礦床偉晶巖生產(chǎn)的IOTA系列高純石英砂產(chǎn)品，幾乎壟斷了國(guó)際市場(chǎng)上高端石英砂產(chǎn)品。該原料礦所在的小鎮(zhèn)也被BBC稱之為“地球上最具戰(zhàn)略價(jià)值的平方英畝”。

來(lái)自Spruce Pine的IOTA®白崗巖

Spruce Pine偉晶巖礦床，為白崗巖型高純石英礦，礦石的主要造巖礦物為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、白云母，幾乎不含鎂鐵質(zhì)礦物。石英的雜質(zhì)元素含量極低，經(jīng)機(jī)械和化學(xué)提純后，制得的高純和超純石英主要用于半導(dǎo)體晶圓、精密光學(xué)玻璃以及光伏、照明等產(chǎn)業(yè)。

在我國(guó)，由于之前偉晶巖型高純石英地質(zhì)勘查、礦床研究、儲(chǔ)量評(píng)估及開(kāi)發(fā)利用處于空白狀態(tài)，尚未獲得偉晶巖型高純石英找礦發(fā)現(xiàn)。據(jù)中國(guó)粉體網(wǎng)了解，近兩年，新疆、河南、江西等地的花崗偉晶巖，被證實(shí)具有很高的提純潛力，可以制備4N~4N5級(jí)以上的高純石英產(chǎn)品，也已經(jīng)有大量的相關(guān)科研工作者對(duì)其雜質(zhì)賦存狀態(tài)、提純潛力和小中試級(jí)提純實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。

江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院的研究人員通過(guò)與Spruce Pine白崗巖高純石英用硅質(zhì)原料礦床對(duì)比研究，在江西寧都地區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)了白云母?jìng)ゾЩ◢弾r型高純石英用硅質(zhì)原料礦床，石英SiO₂純度可達(dá)99.991%以上，預(yù)測(cè)資源規(guī)模為大型，目前江西省地質(zhì)勘查基金已在該地區(qū)部署跟進(jìn)重點(diǎn)項(xiàng)目。

通過(guò)與Spruce Pine典型礦床對(duì)比研究，研究人員認(rèn)為寧都地區(qū)具有與美國(guó)Spruce Pine白崗巖型高純石英礦床相似的成礦地質(zhì)背景和礦床地質(zhì)特征，為S型花崗巖高度分異礦床。

Spruce Pine與寧都高純石英礦床成礦地質(zhì)條件對(duì)比表

矽比科采用Spruce Pine白崗巖礦床原料，通過(guò)技術(shù)處理、化學(xué)提純等方法去除Li、K、Na、Fe等雜質(zhì)，生產(chǎn)出IOTA系列高純石英產(chǎn)品，Al、Ti、Na、K、Ca、Mg、Fe、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、B、Li、P、S等雜質(zhì)含量小于20×10^-6，SiO₂含量大于99.998%的高純石英，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

Spruce Pine白崗巖是由8個(gè)區(qū)域性巖體露頭連成的巨大白崗巖巖體或巖體群，其中最大的巖基長(zhǎng)3.2km，寬1.2km。偉晶巖巖脈和偉晶巖巖塊散布于白崗巖巖基中，也有分布于變質(zhì)圍巖中，出露的偉晶巖有數(shù)千個(gè)，長(zhǎng)度從不足1m至610m，寬度從不足1m至305m。偉晶巖多集中分布于該地區(qū)西部和北部的40km×16km范圍內(nèi)，初步勘查高純石英資源量大于1000萬(wàn)噸，為高純石英特大型礦床。

從石英雜質(zhì)元素特征看，寧都白云母?jìng)ゾЩ◢弾r的Mg、Fe、Li含量與Spruce Pine白崗巖基本相同，Ti、Cr、Ni相對(duì)偏高，雜質(zhì)元素總量低。石英礦物內(nèi)部包裹體以氣液包裹體為主，含少量白云母等礦物包裹體。石英主要晶格雜質(zhì)Al、Li、Ti元素含量低，石英純度達(dá)到SiO₂ 99.991%。

石英SiO₂及主要雜質(zhì)元素含量

有研究表明，石英單礦物雜質(zhì)元素主要由晶格雜質(zhì)和包裹體引起，由于Al、Ti與Si離子半徑相近，在自然界石英存在廣泛的Al³⁺、Ti⁴⁺置換Si⁴⁺，Li⁺以補(bǔ)償電荷占位，Al、Li、Ti是石英主要的晶格雜質(zhì)元素，在不破壞晶格的情況下，晶格雜質(zhì)是不可能去除的，包裹體主要為氣體流體包裹體和微小的礦物包體，可通過(guò)提純工藝去除。因此，某種程度上說(shuō)，Al、Li、Ti元素的含量決定了石英的提純性能，寧都白云母?jìng)ゾЩ◢弾r石英是優(yōu)質(zhì)高純石英礦物原料。

研究人員對(duì)寧都白云母?jìng)ゾЩ◢弾r石英資源量進(jìn)行了初步估算，礦體預(yù)測(cè)面積0.035km²，預(yù)測(cè)侵蝕基準(zhǔn)面以上標(biāo)高210-450m石英資源量，礦石比重2.65g/cm³，石英平均含量為41.3%，初步估算石英資源儲(chǔ)量為919.34萬(wàn)噸，石英SiO₂含量99.8%，達(dá)到器皿玻璃用硅質(zhì)原料一級(jí)品，達(dá)到玻璃用脈石英大型規(guī)模。

Spruce Pine白崗巖IOTA礦山，開(kāi)采時(shí)有50%～75%的原礦石被扔掉，只有50%～25%的原礦可滿足IOTA系列高純石英產(chǎn)品生產(chǎn)要求，寧都白云母?jìng)ゾЩ◢弾r石英SiO₂ 99.99%以上高純石英按占25%估算，預(yù)測(cè)資源量可達(dá)229.84萬(wàn)噸，研究人員認(rèn)為其具有極大的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。

與此同時(shí)，西南科技大學(xué)的科研人員研究了江西棠陰花崗偉晶巖型石英礦石制備高純石英的工藝路線并對(duì)其工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，針對(duì)江西棠陰花崗偉晶巖，根據(jù)其礦物學(xué)屬性提出了自磨-預(yù)篩分的新工藝流程以提高后續(xù)選別流程的石英純度；探討了自磨-預(yù)篩分粒徑、磁感應(yīng)強(qiáng)度、煅燒水淬溫度、浮選藥劑制度對(duì)石英純度及產(chǎn)率的影響；在優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用混酸酸浸工藝對(duì)石英精礦進(jìn)行深度提純，最終獲得了產(chǎn)率為11.25%、SiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.991%、石英回收率為44.996%的高純石英砂。該工藝對(duì)江西棠陰花崗偉晶巖樣品表現(xiàn)出良好的選別和提純效果，對(duì)花崗偉晶巖型石英礦石制備高純石英的工藝研究具有一定的參考價(jià)值。

參考來(lái)源：

[1]唐春花，張生輝等：江西寧都白云母?jìng)ゾЩ◢弾r型高純石英用硅質(zhì)原料礦床特征與資源潛力，江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局

[2]王振軒，劉波，孫紅娟，等江西花崗偉晶巖制備4N級(jí)高純石英工藝研究，西南科技大學(xué)固體廢物處理與資源化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

[3]中國(guó)粉體網(wǎng)：天選的高純石英原料來(lái)源：花崗偉晶巖

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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