中國粉體網訊 高純石英是國家戰(zhàn)略性產業(yè)和支柱性產業(yè)發(fā)展過程中不可替代的基礎性材料，是半導體芯片、太陽能光伏、光纖通信、航空航天、精密光學和特種玻璃等高新技術產業(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先天性不足：一是儲量少、開采條件差，資源匱乏，價格昂貴，難以滿足大規(guī)模工業(yè)生產的需要；二是受到形成環(huán)境變化的影響，礦物晶體化學成分不穩(wěn)定，在大批量的工業(yè)應用中導致原料化學成分波動較大，原料標準化困難，難以滿足大批量、穩(wěn)定化高純石英高端產品生產的需要。
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，礦石由隱晶質組成，呈粒狀結構、塊狀構造，主要成分都是SiO2，含量可達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)價值和應用優(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)應用標準，是小礦；而今按新用途標準，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個省份，礦床規(guī)模以小型為主，占脈石英礦產總數的91.27%。按照成礦區(qū)帶統(tǒng)計，脈石英礦產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
該礦床屬變質熱液型脈石英礦床，礦石的礦物組成主要為石英，含量多數在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浮選后SiO2含量99.92%、Al2O3含量0.0074%、Fe2O3含量0.0017%，達到高純石英的質量要求。
▲ 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)略性新興產業(yè)在國民經濟中地位逐步提高，中央和地方財政以需求為導向部署了一大批脈石英礦產資源調查評價工作，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，脈體走向延伸數百米，厚度數十厘米至二十余米。
▲ 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、變質熱液型和偉晶巖型脈石英均有發(fā)現(xiàn)。
▲ 柴達木北緣的海西地區(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90年代，采用細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)的獨特高純石英優(yōu)質原料——花崗偉晶巖石英。該原料為產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，石英的雜質少，是美國和挪威4N8高純石英高端產品的生產原料，其產品質量優(yōu)異和穩(wěn)定性而成為高純石英高端產品的標準，壟斷了全球石英坩堝內層砂和半導體級高純石英市場。
日前，偉晶巖型石英已引起國內的關注，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，花崗偉晶結構，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含量和包裹體特征的分析，該石英原料品質較好，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。事實上，棠陰花崗偉晶巖經提純試驗，雜質元素總量為89.79×10-6，石英精礦可達到4N1級。
▲ 河南盧氏龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床
礦床位于北秦嶺構造帶東部，研究人員通過地質填圖、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。經深度提純石英SiO2含量達到99.995%，部分樣品純度達到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含量低于美國尤尼明公司原料礦產地，可以通過浮選和提純程序進一步制備高純石英砂，初步實驗得到了國際標準的高純石英砂樣品。
▲ 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的變質巖帶內，出露各類花崗偉晶巖脈數萬條，形成十余個偉晶巖密集區(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浮選分離除雜技術體系，提出了原礦中微細粒礦物雜質的深度分離技術，而后基于雜質元素定向除雜技術，進一步去除石英礦物中晶間雜質和包裹體雜質，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沉積的，也可以是機械沉積的，但石英礦物的含量一般在90%以上。當其全巖的SiO2含量達到98%（野外地質樣品）、等粒狀變晶結構尤其是三晶嵌結結構發(fā)育、石英中流體包裹體不發(fā)育時，就應該作為重點評價對象。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志，無論是地質勘查還是今后的開發(fā)利用都具有現(xiàn)實可操作，應該引起重視。
國內石英巖型高純石英的研究程度較低，報道很少，吳逍等利用青�；ú睘呈r礦提取出w（SiO2）達99.99%的高純石英。
小結
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，偉晶巖及變質熱液成因脈石英常含相對較低的結構雜質，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.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元素含量特征研究及評價方法探討
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特征及4N8級產品制備技術
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