中國粉體網(wǎng)訊  有這么一則故事：前兩年，高純石英砂價(jià)格飛漲，某公司的林先生也想跨界抓一下這個(gè)風(fēng)口，于是，他匆匆忙忙花千萬買下了一座石英礦的采礦權(quán)，誰知，這礦根本生產(chǎn)不出所謂的高純石英，至此，林先生的“礦老板”夢被無情地打碎，差點(diǎn)賠了個(gè)血本無歸。

那么，究竟什么樣的礦能生產(chǎn)高純石英呢？  

常見的高純石英原料礦有脈石英、石英砂巖、石英巖、天然石英砂、水晶等，但可以加工為高純石英的礦石類型相對(duì)稀少，且處理工藝極其復(fù)雜，目前可以作為潛在原料礦石的礦石類型有花崗偉晶巖、脈石英以及水晶。

高純石英原料礦石是特定成礦條件下形成的、稀缺的戰(zhàn)略性資源，這類原料的找礦評(píng)價(jià)方法和常規(guī)的硅質(zhì)原料評(píng)價(jià)方法完全不同，常規(guī)硅質(zhì)原料通常更注重原料本身品位，而高純石英原料礦石則更注重天然石英礦物的可加工性，需要結(jié)合地質(zhì)、選冶、檢測、材料評(píng)價(jià)等多學(xué)科進(jìn)行綜合分析。

高純石英原料評(píng)價(jià)指標(biāo)

純度

關(guān)于高純石英硅質(zhì)原料純度的描述應(yīng)該包括SiO₂的百分含量和影響提純的關(guān)鍵雜質(zhì)元素含量。因此，可以以SiO₂、Al、(Ti+Li)的含量作為高純石英用硅質(zhì)原料評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的方案。

將高純石英用硅質(zhì)原料純度劃分為兩個(gè)品級(jí)：高純硅質(zhì)原料：SiO₂≥99.9%，Al≤700×10^-6，Li+Ti≤200×10^-6；超純硅質(zhì)原料：SiO₂≥99.995%，Al≤35×10^-6，Li+Ti≤10×10^-6。

嵌布粒度

礦物的嵌布粒度大小直接影響石英的單體解離難度，對(duì)于普通高純石英原料來說，除石英外的其他脈石礦物(如白云母、鐵質(zhì)礦物等)間的嵌布粒度特征的影響較為顯著，脈石礦物嵌布粒度越微細(xì)均勻，則石英單體越難解離，選礦提純加工的難度也越大。

脈石礦物及晶界雜質(zhì)

脈石礦物類雜質(zhì)是與石英出現(xiàn)在同一空間上的礦物，不同地質(zhì)條件下伴生礦物不盡相同，與之伴生的礦物有長石、云母、金紅石、方解石、螢石以及磁鐵礦和赤鐵礦等含鐵類礦物。脈石礦物主要影響高純石英原料礦石的初始品位和選礦產(chǎn)率，晶界雜質(zhì)則會(huì)對(duì)高純石英純度產(chǎn)生一定程度影響。

相較于包裹體、晶格雜質(zhì)等難去除雜質(zhì)，在高純石英提純加工過程中，脈石礦物和晶界雜質(zhì)相對(duì)容易去除，采用適當(dāng)方法去除后一般不會(huì)對(duì)高純石英最終純度產(chǎn)生影響。

包裹體

包裹體是影響高純石英原料礦石質(zhì)量的最重要因素之一，當(dāng)高純石英中包裹體尤其是微細(xì)粒氣液兩相包裹體和礦物包裹體過多時(shí)，會(huì)對(duì)高純石英的產(chǎn)品性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響：一方面包裹體中的雜質(zhì)元素（如Ti、Li、K、Na等）會(huì)導(dǎo)致高純石英純度降低，影響產(chǎn)品品質(zhì)；另一方面，制成產(chǎn)品后產(chǎn)品中細(xì)小的氣液兩相包裹體在高溫下會(huì)逐漸膨脹匯聚，進(jìn)而影響高純石英產(chǎn)品性能。

評(píng)價(jià)高純石英原料礦石時(shí)，對(duì)石英礦物中包裹體的類型、形態(tài)、大小、數(shù)量等特征進(jìn)行研究是十分必要的。

晶格雜質(zhì)

石英中常見的晶格雜質(zhì)元素有Al、Ti、Li、Na、K、Ge、OH等，這些雜質(zhì)元素含量通常超過1×10^-6，很難利用經(jīng)濟(jì)的選礦手段和化學(xué)提純方法除去，是影響高純石英純度和產(chǎn)品性能的重要因素之一。

石英晶格的外來元素中，Al的研究和分析是最重要的，是判斷高純石英礦物原料品質(zhì)的重要標(biāo)志物，這是因?yàn)槠湎噍^天然石英中其他雜質(zhì)元素，Al含量往往最高，也最容易通過測試分析方法分析出來。當(dāng)石英中存在大量Al雜質(zhì)時(shí)，Li、K、Na等雜質(zhì)元素的含量會(huì)增加。除Al外，Ti也是判斷高純石英礦物原料品質(zhì)的重要標(biāo)志物之一，由于Ti-O鍵非常穩(wěn)定，不易破壞，無論是晶格間Ti還是包裹體中的含Ti礦物，均很難通過常規(guī)的選礦手段和化學(xué)提純方式經(jīng)濟(jì)合理除去，因此當(dāng)石英中Ti含量超過一定程度時(shí)，其也很難加工成高純石英。

高純石英原料評(píng)價(jià)技術(shù)

影響石英提純的關(guān)鍵是石英礦物中所含的雜質(zhì)元素及其賦存狀態(tài)，不同成因石英具有顯著不同的雜質(zhì)特征和物化性能。要獲得特定高純石英砂產(chǎn)品和穩(wěn)定的生產(chǎn)指標(biāo)，需要掌握礦床巖石地球化學(xué)的基本差異，以及原礦品質(zhì)對(duì)提純過程和產(chǎn)品應(yīng)用的限制，原礦決定產(chǎn)品質(zhì)量，而礦床成因是關(guān)鍵的基礎(chǔ)研究工作。

礦床成因研究、高純石英用硅質(zhì)原料品級(jí)劃分和高純石英砂產(chǎn)品質(zhì)量情況需要實(shí)驗(yàn)分析測試技術(shù)支撐。

原礦主量和微量元素分析

采用X射線熒光光譜法(XＲF)對(duì)原礦的主量元素含量檢測，但對(duì)于高二氧化硅含量的原礦需采用化學(xué)分析法(比重法)。采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP OES)對(duì)原礦微量元素含量檢測。

包裹體分析

進(jìn)行包裹體分析可以借助電子顯微鏡、激光拉曼光譜儀、電子探針、離子色譜儀、傅里葉變換紅外光譜儀等設(shè)備。

電子顯微鏡用于觀察石英粒間與粒內(nèi)顯微特征，定性、半定量描述共伴生礦物特征和粒內(nèi)固、液、氣相包裹體特征，可較大程度定性判斷原料的優(yōu)劣和砂樣品質(zhì)；通過觀察拉曼光譜顯示的礦物元素特征振動(dòng)峰及峰值對(duì)應(yīng)關(guān)系，能夠分析石英顆粒內(nèi)各相態(tài)包裹體的化學(xué)成分；掃描電鏡及電子探針可以顯示礦物包裹體的分布特征，結(jié)合能譜儀則能夠?qū)�固態(tài)包裹體中的子礦物進(jìn)行定性分析；離子色譜儀則用于石英粒內(nèi)氣液包裹體分析，研究陰離子、陽離子種類和含量。

晶格雜質(zhì)分析

傅里葉變換紅外光譜儀可用于石英發(fā)生類質(zhì)同象替換程度的研究，也能確定石英中水的定量分布和形態(tài)。LAICP MS面掃描圖像可以判斷石英雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)，區(qū)分晶格雜質(zhì)與包裹體雜質(zhì)類型。陰極發(fā)光(CL)可以靈敏地反映晶體種類、晶格缺陷、有序度、微觀結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)元素、晶體生長的物化條件，以及各種相關(guān)的外界影響因素等多方面信息。激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LAICP MS)可用于石英礦物微區(qū)雜質(zhì)元素含量的檢測。

礦物解離分析

礦物解離分析(MLA)可以完成石英及其共伴生礦物物質(zhì)組成、成分定量、嵌布特征、粒級(jí)分布、礦物解離度等分析，包含礦物顆粒的尺寸、礦物組成、元素組成等，用于判斷石英可提純性能，對(duì)于查明石英中的雜質(zhì)具有重要作用。

產(chǎn)品質(zhì)量分析

采用四氟化硅揮發(fā)重量法對(duì)產(chǎn)品二氧化硅含量進(jìn)行檢測。采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP OES)對(duì)產(chǎn)品微量雜質(zhì)元素含量進(jìn)行檢測，也可對(duì)高二氧化硅含量的原礦、中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品進(jìn)行檢測。

結(jié)語

簡而言之，石英晶�；瘜W(xué)成分純凈，晶格雜質(zhì)少甚至是沒有，嵌布粒度大，礦物包裹體和流體包裹體少，共伴生脈石礦物少的天然石英礦物更具有高純石英的加工潛力。

高純石英原料礦石需要綜合地質(zhì)、選礦、化學(xué)提純、檢測、材料性能評(píng)價(jià)等多學(xué)科評(píng)價(jià)才能完全確定其可利用。對(duì)高純石英原料的評(píng)價(jià)應(yīng)考慮石英礦物的純度、嵌布粒度、脈石礦物及晶界雜質(zhì)、包裹體、晶格雜質(zhì)等因素，并綜合借助光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、陰極熒光光譜分析系統(tǒng)、激光拉曼光譜儀、電子探針分析儀等設(shè)備開展研究。

參考來源：

唐春花等.高純石英用硅質(zhì)原料地質(zhì)勘查中的基本概念和關(guān)鍵技術(shù)及江西資源前景

張亮等.關(guān)于高純石英原料礦石地質(zhì)學(xué)評(píng)價(jià)方法的探討

王云月等.高純石英原料特征和礦床成因研究現(xiàn)狀綜述

張海啟等.高純石英中雜質(zhì)特征及深度化學(xué)提純技術(shù)研究進(jìn)展

楊曉勇等.高純石英的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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