中國粉體網(wǎng)訊  高純石英產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對高純石英資源保障提出了迫切需求。制備高純石英主要通過化學(xué)合成、天然水晶加工及石英礦物深度提純等方式，但由于化學(xué)合成、天然水晶的加工制備受原料、成本、產(chǎn)量等方面的制約，難以大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，因此，脈石英等作為制備高純石英的礦源及其加工提純技術(shù)是未來重點研究方向。脈石英由于SiO₂含量高，F(xiàn)e₂O₃含量較低，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^[1]。

1.脈石英的定義及性能

高純石英與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中新一代信息技術(shù)、新材料產(chǎn)業(yè)等九大領(lǐng)域中的八大領(lǐng)域具有密切的關(guān)聯(lián)性，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中重要的支撐材料^[2]。隨著國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，高純石英市場需求量越來越大，有廣闊的市場應(yīng)用前景。高純石英是以天然石英礦為原料，經(jīng)過比較復(fù)雜的提純工藝加工獲得的SiO₂純度極高的石英砂產(chǎn)品^[3]。目前，能夠用作高純石英原料的礦床工業(yè)類型主要有天然水晶、脈石英和花崗偉晶巖石英3種^[3]。

脈石英是一種幾乎全部由致密石英塊體組成的巖脈，是富含SiO₂的熱巖漿在圍巖中冷卻結(jié)晶形成的高品質(zhì)石英。脈石英SiO₂含量一般在99%以上，雜質(zhì)含量較低，局部生成水晶，礦床因圍巖多呈脈狀、雞窩狀，一般規(guī)模較小。脈石英多呈致密塊狀，硬度高；常含有微量的云母、長石、赤鐵礦、黃鐵礦等雜質(zhì)礦物^[4]。脈石英礦床規(guī)模一般不大，產(chǎn)狀陡，礦體呈不規(guī)則脈狀，厚度一般幾米至幾十米，長度一般為十幾米至幾百米，一個礦區(qū)可由一條礦脈或由多條礦脈組成^[5]。

2.脈石英地質(zhì)特征和礦床成因類型

2.1 脈石英的地質(zhì)特征

脈石英是熱液作用的產(chǎn)物，主要形成于花崗巖和片麻巖中。礦體多為脈狀，少數(shù)呈雞窩狀和不規(guī)則型礦脈。石英脈大小不一，多與純水晶共生，常含少量長石、黃鐵礦、黃銅礦、白云母、磁鐵礦、鏡鐵礦等^[6]。

脈石英礦床呈脈狀產(chǎn)于變質(zhì)巖或花崗巖中，賦礦圍巖主要為元古代富硅的變質(zhì)巖建造及花崗巖、花崗閃長巖。主要變質(zhì)巖建造為黑云斜長片麻巖、二長花崗質(zhì)片麻巖、花崗片麻巖等。脈石英成礦受構(gòu)造控制，往往成群出現(xiàn)。礦體中的礦物以石英為主，還有少量或微量的長石、絹云母、輝鉬礦、黃鐵礦，偶見小晶洞，常見有圍巖團塊混雜于礦體中，礦脈圍巖常見有黑云母化、絹云母化的蝕變現(xiàn)象^[7]。

2.2 脈石英的礦床成因

脈石英的形成需要具備兩個必要條件，物質(zhì)基礎(chǔ)和容礦空間。物質(zhì)基礎(chǔ)就是SiO₂的供應(yīng)，其可以來自深部的熱液，也可以來自裂隙周圍的圍巖，通過擴散運移到容礦空間。容礦空間可以是裂隙（如斷層），也可以是沉積巖的層理。斷裂中常出現(xiàn)石英脈，但石英脈并非出現(xiàn)在所有的斷裂中，一般熱液型石英脈出現(xiàn)在滲透性較好的張性斷裂中或者扭性和壓性斷裂之中，部分熱液石英脈賦存于斷裂拐彎處、斷裂交切部位和大斷裂附近的次級斷裂中^[6]。

2.3 脈石英的礦床成因類型

脈石英礦床類型可劃分為巖漿熱液型、變質(zhì)熱液型和偉晶巖型三種成因類型，以巖漿熱液型、變質(zhì)熱液型為主。脈石英礦主要見于變質(zhì)巖區(qū)或花崗巖發(fā)育地區(qū)，同一地區(qū)脈石英常是幾種成因共同作用，既有變質(zhì)熱液型，也有巖漿熱液型和偉晶巖型^[1]。

巖漿熱液型圍巖一般為巖漿巖或產(chǎn)于巖漿巖與圍巖接觸帶，圍巖常發(fā)生泥石化、絹云母化、硅化、黃鐵礦化、輝鉬礦化，蝕變寬度約0.5～1m。如：湖北蘄春靈虬脈石英礦屬巖漿熱液礦床。變質(zhì)熱液型圍巖一般為片麻巖、榴輝巖等，脈石英與圍巖之間常夾有云母片巖。如：東海脈石英礦床。偉晶巖型脈石英礦常與鉀長石和云母伴生。代表性礦床為山西省聞喜縣文家坡長石礦(伴生脈石英)、江西省萬田鉀長石礦(伴生脈石英)、湖北省大悟縣劉家沖云母礦(伴生脈石英)[1]。

2.4 脈石英中的雜質(zhì)元素

脈石英中的微量元素主要有兩種方式，一種是進入到脈石英晶格當(dāng)中，充當(dāng)晶格的一部分，為結(jié)構(gòu)性微量元素；另一種是存在于脈石英礦中，但是在石英晶格之間，主要以包裹體、間隙雜質(zhì)為主，為非結(jié)構(gòu)性微量元素。雖然，存在于石英晶體中的微量元素對礦床成因具有很好的指示作用，但是，其存在的隱蔽性，導(dǎo)致脈石英在加工高純石英過程中，極難將其除去，成為加工高純石英的一個難關(guān)^[6]。

脈石英含硅量高于石英砂巖、石英巖和粉石英，且雜質(zhì)元素含量相對少。最主要的雜質(zhì)元素為鐵，一般以四種化合物形式存在于脈石英中：最常見的是含鐵粘土礦物，這種較易選除，通過篩分或淘洗即可把鐵除去；第二種形式的鐵存在于重礦物中；第三種形式的鐵以氧化物或氫氧化物薄膜附在石英顆粒的表面，選礦時需在水中擦洗，甚至在酸溶液擦洗才能除去；第四種形式鐵存在于石英晶格或流體包裹體中，此類形式鐵比較難以除去。脈石英中鐵含量一般低于0.1%有利于高純石英的加工提純。其他雜質(zhì)元素還包括Al、B、Li、K、Na、Ca、Mg、Ti、Mn、Cu、Cr、Ni等^[8]。

3.脈石英的資源現(xiàn)狀

我國的脈石英礦產(chǎn)資源具有分布廣泛、局部集中、礦床少、礦點多的特點，主要分布在江西、四川、安徽、黑龍江、新疆、陜西、浙江7個省(區(qū))，約占總資源儲量的84.74%。我國脈石英礦產(chǎn)地354處，大部分礦產(chǎn)資源用于中低端產(chǎn)品，制造玻璃的礦產(chǎn)占55%，冶金的礦產(chǎn)占43%，用于生產(chǎn)高純石英的脈石英礦物原料資源比較稀缺^[9]。

我國脈石英江西礦產(chǎn)地最多，達126處，占比36%；次為福建，共76處，占比22%；吉林32處，占比9%；新疆、四川和遼寧各占比約5%；其他省份均幾處。以大區(qū)劃分，則華東地區(qū)脈石英礦產(chǎn)地分布數(shù)量占比63%，東北地區(qū)占比15%，其他地區(qū)相對較少。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。全國脈石英礦產(chǎn)地中礦點（資源量＜20萬t）數(shù)量居多，占礦產(chǎn)地總數(shù)的74%；大型礦床僅1處，中型礦床18處，小型礦床58處。其中，江西的礦點數(shù)量占比全省達93%，僅有中型2處，小型7處；福建無大中型礦床，僅有小型礦床9處，其他均為礦點[8]。

根據(jù)張佩聰?shù)韧茰y，用于生產(chǎn)高純石英礦物資源占據(jù)已勘察的水晶、脈石英等資源的10%，目前我國已查明的水晶資源約為29.2萬t，脈石英約9200萬t，因此應(yīng)用于高純石英資源僅為約920萬t。整體來看，我國石英礦產(chǎn)資源豐富，但是用于生產(chǎn)高純石英的礦物資源水晶比較缺乏，脈石英較多^[9]。

4.脈石英的應(yīng)用領(lǐng)域

脈石英目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域是制備w(SiO₂)99%～99.9%的硅微粉，主要原因是與石英砂巖和石英巖等其它石英礦產(chǎn)資源相比，脈石英幾乎全部由石英組成，SiO₂通常大于2N，其它雜質(zhì)含量相對較少，不需要復(fù)雜加工就能滿足硅微粉的SiO₂純度技術(shù)指標(biāo)要求；另外，與石英的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域相比，硅微粉附加值較高但用量并不巨大，礦床資源量能夠滿足需求。同時，如果脈石英高溫防爆性技術(shù)指標(biāo)符合要求的，還可用于金屬硅冶煉原料；色澤均勻、雜質(zhì)少、硬度高、油脂光澤好的脈石英還是人工石英板材用砂的良好原料^[5]。

高純石英是目前脈石英最具吸引力的應(yīng)用領(lǐng)域，脈石英是加工高純石英的理想原料之一，其工業(yè)價值和應(yīng)用優(yōu)勢是：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。與石英巖和石英砂巖相比，脈石英幾乎都由石英組成，SiO₂純度一般都在3N及以上，其他雜質(zhì)含量相對較少，有利于高純石英的提純加工。與天然水晶相比，同一礦區(qū)的脈石英礦石質(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^[3]。

5.結(jié)論

我國脈石英資源分布廣泛，資源優(yōu)勢明顯，由于高純石英在電子信息、新材料和新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，以SiO₂天然純度高為特色的脈石英礦床工業(yè)類型正引起人們的極大關(guān)注。因此，必須重視脈石英的開發(fā)利用，分析其資源現(xiàn)狀，總結(jié)其開發(fā)應(yīng)用情況，為我國高純石英產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供資源保障。

參考文獻：

[1]顏玲亞,高樹學(xué),陳正國,焦麗香,詹建華,周雯,陳軍元,歐陽友和,劉艷飛. 我國脈石英礦床類型及成礦規(guī)律[J]. 中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2020,(05):10-14.

[2]李光惠,王超峰,詹建華,陳正國,張徐,郝文俊,胡甦. 高純石英原料作為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的分析及建議[J]. 中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2020,(05):20-24.

[3]汪靈. 高純石英的概念及其原料品級劃分[J]. 礦產(chǎn)保護與利用,2022,42(05):55-63.

[4]林敏. 脈石英中白云母、晶格雜質(zhì)分離及機理[D].武漢理工大學(xué),2018.

[5]汪靈.石英的礦床工業(yè)類型與應(yīng)用特點[J]. 礦產(chǎn)保護與利用,2019,39(06):39-47.

[6]魏玉燕. 脈石英顯微結(jié)構(gòu)與包裹體特征及其與高純石英加工提純的關(guān)系[D].成都理工大學(xué),2015.

[7]高樹學(xué),顏玲亞,陳正國,詹建華,焦麗香,周雯,韓蘭臻. 我國脈石英成礦區(qū)帶初步劃分[J]. 中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2020,(05):5-9.

[8]詹建華,王依,陳正國,馮書文,陳軍元. 我國脈石英資源現(xiàn)狀分析[J]. 中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2020,(05):1-4.

[9]歐陽靜,陳廣,梁力行,彭勇慧,周文韜. 石英礦物資源的提純及在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)分析[J]. 礦產(chǎn)保護與利用,2021,41(06):35-45.

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除！