中国粉体网讯 高纯石英广泛应用于电子信息、光伏、光通信和电光源等行业，在新材料、新能源等战略性新兴产业中具有重要地位和作用。
来源：石英股份
高纯石英技术包括原料选择技术、提纯工艺技术、加工装备技术和质量检测技术等四个方面，它们是既相互独立又相互联系和相互制约的技术整体，其中以高纯石英原料的识别、评价与选择技术最为关键。
原料选择技术
高纯石英的质量与杂质含量并不是简单的线性关系，而是取决于其杂质的工艺矿物学特征。不同石英矿的杂质特征及含量不尽相同，因此对于高纯石英原料，分析其杂质特征是确定提纯工艺及应用方向的前提。
纯度
关于高纯石英硅质原料纯度的描述应该包括SiO2的百分含量和影响提纯的关键杂质元素含量。因此，可以以SiO2、Al、(Ti+Li)的含量作为高纯石英用硅质原料评价指标体系的方案。
将高纯石英用硅质原料纯度划分为两个品级：
高纯硅质原料：SiO2≥99.9%，Al≤700×10-6，Li+Ti≤200×10-6；
超纯硅质原料：SiO2≥99.995%，Al≤35×10 -6，Li+Ti≤10×10-6。
脉石矿物杂质
脉石矿物主要影响高纯石英原料矿石的初始品位和选矿产率。相较于包裹体、晶格杂质等难去除杂质，在高纯石英提纯加工过程中，脉石矿物和晶界杂质相对容易去除，采用适当方法去除后一般不会对高纯石英最终纯度产生影响。
包裹体杂质
由于包裹体赋存于天然石英矿物中，在不破坏石英晶体结构的条件下，只能实现少部分大尺寸包裹体的去除。包裹体是影响高纯石英原料矿石质量的最重要因素之一，当高纯石英中包裹体尤其是微细粒气液两相包裹体和矿物包裹体过多时，会对高纯石英的产品性能产生严重影响：一方面包裹体中的杂质元素（如Ti、Li、K、Na等）会导致高纯石英纯度降低，影响产品品质；另一方面，制成产品后产品中细小的气液两相包裹体在高温下会逐渐膨胀汇聚，进而影响高纯石英产品性能。
评价高纯石英原料矿石时，对石英矿物中包裹体的类型、形态、大小、数量等特征进行研究是十分必要的。
其中，石英中熔融包裹体主要由Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等主量元素组成，一般认为熔融包裹体是花岗伟晶岩型石英矿物中B和P杂质主要污染源，也是Li杂质的污染源之一。流体包裹体中含有Na、K、Al和Ca等杂质，是石英中碱金属杂质的主要来源，因此，选择流体包裹体少或无流体包裹体的石英原料是制备高纯石英的关键。
晶格杂质
石英中常见的晶格杂质元素有Al、Ti、Li、Na、K、Ge、OH等，这些杂质元素含量通常超过1×10-6，很难利用经济的选矿手段和化学提纯方法除去，是影响高纯石英纯度和产品性能的重要因素之一。
石英晶格的外来元素中，Al的研究和分析是最重要的，是判断高纯石英矿物原料品质的重要标志物，这是因为其相较天然石英中其他杂质元素，Al含量往往最高，也最容易通过测试分析方法分析出来。当石英中存在大量Al杂质时，Li、K、Na等杂质元素的含量会增加。除Al外，Ti也是判断高纯石英矿物原料品质的重要标志物之一，由于Ti-O键非常稳定，不易破坏，无论是晶格间Ti还是包裹体中的含Ti矿物，均很难通过常规的选矿手段和化学提纯方式经济合理除去，因此当石英中Ti含量超过一定程度时，其也很难加工成高纯石英。
提纯加工技术
石英的选矿提纯技术可以分为物理提纯和化学提纯两个阶段。不同石英提纯技术所去除的杂质类型是有针对性的。物理提纯的目的是石英与共伴生矿物的分离和石英表面附着膜、泥样矿物的分离，解决石英矿物外部杂质问题，属于初步提纯，是化学提纯的基础；化学提纯的目的是去除石英内部的微小矿物包裹体、气液包裹体和晶格杂质，解决石英内部矿物杂质问题，属于深度提纯。
物理提纯是关键性的基础提纯，只有石英与共伴生矿物、表面吸附物完全解离分离，才能保障化学提纯效果。物理提纯技术主要包括水洗-分级脱泥、擦洗、重选、磁选、浮选、煅烧-水淬、色选等。化学提纯技术主要包括酸浸、氯化焙烧、高温爆裂、微波辐射、微生物等方法。高温爆裂和物理提纯中的煅烧-水淬都是为了使石英晶体表面和内部产生裂纹，使包裹体爆裂，以利于酸浸清洗包裹体内部杂质，高温爆裂和酸浸是化学提纯中的基础常用技术。氯化焙烧是去除石英晶格杂质十分有效的手段，属于深度提纯中的关键技术，微波辐射方法是针对气液包裹体除杂而开展的研究，微生物方法是针对石英表面杂质分离而开展的研究。
加工装备技术
石英加工提纯离不开相关的装备。其中，在水洗、分级工艺中，水洗分级设备主要用于各行业用硅砂的严格分级及精选，常用的水洗分级设备有螺旋分级机、水力旋流器、气流分级机、振动筛等。
在破碎、研磨中，研磨设备包括球磨机、棒磨机、立式行星球磨机、砂磨机、振动磨以及气流磨等。
重选是利用不同种类矿物颗粒的形状、粒度、密度存在相对差别，所以在水、空气等介质中运动的轨迹和速度也不同，使得目标矿物与杂质矿物分离的选矿技术，石英砂矿重选较为普遍的设备有螺旋选矿机、摇床、溜槽等。
色选是利用纯净石英砂呈现白色，而杂质矿物多为其它颜色的特点，使用色选机的光电探测技术自动挑选出异色的杂质矿物，色选机主要由给料系统、光学检测系统、信号处理系统和分离执行系统组成。
浮选是能够除去石英砂中混入的长石、云母等独立脉石矿物颗粒。石英的物理性质、化学组成和晶体结构与长石相似，而浮选可以使两者很好地分离。常用的浮选机有搅拌式浮选机、棒型浮选机等。
磁选是在磁场中，非磁性的石英不能被磁化，石英中有些矿物杂质是磁性物质，能够被磁化的，通过磁性上的差异，在磁场中可以使石英与磁性杂质矿物分离。常用的磁选装备有电磁干粉除磁机、永磁筒式磁选机、强磁板式磁选机、立环高梯度磁选机、电磁浆料磁选机、超导磁选机等。
电选是根据在电场作用下，不同种类矿物的荷电量和极性不同，引起矿物颗粒在电场中的运动速率和方向不同，从而进行矿物与杂质的分离。电选装备，作为成熟的物理选矿设备，具有技术成熟、控制简便、效果稳定等特点，也可以有效降低高纯石英中的金属杂质，减少后续工艺复杂性，在高纯石英除杂中发挥着独特的作用。
酸洗工艺中，因石英砂中的金属氧化物等杂质可与混合酸发生化学反应，生成不溶解的酸化沉渣，从而将杂质分离，进而达到提纯石英砂的目的。酸洗过程通常在密闭的酸反应釜中进行。
在热处理工艺中，高温爆裂法、氯化焙烧法等通常采用高温氯化炉、焙烧炉进行石英砂的热反应处理。
质量检测技术
矿床成因研究、高纯石英用硅质原料品级划分和高纯石英砂产品质量情况需要实验分析测试技术支撑。
在高纯石英检测行业还没有统一的检测标准，高纯石英的主要成分是SiO2，针对于SiO2检测技术，主要有分为两大类，即化学分析法和仪器分析法。化学分析法包括动物胶凝聚重量法、聚环氧乙烷凝聚重量法、高氯酸脱水重量法、四氟化硅直接挥发重量法、硅氟酸钾滴定法、硅钼蓝光度法、氟硅酸钾容量法等，而聚环氧乙烷凝聚重量法和动物胶凝聚重量法因为准确度高，所以被列为国家标准方法。仪器分析法包括Ｘ射线荧光光谱法（XRF）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-MS）等。
结语
随着高新技术领域的迅速发展，高纯石英的战略地位日益突显，对其品质也提出了日益严苛的要求。
高纯石英生产是依靠综合技术的系统性工程，包括资源选择、加工提纯技术、生产装备水平和检验分析技术，是既相互独立又相互联系和相互制约的一个整体。对于高纯石英原料不能仅以SiO2质量分数作为评价标准，还要考虑石英矿物的嵌布特征、伴生的脉石矿物种类、包裹体含量及大小、类质同象杂质分布等。然后再根据这些特征选择合适的提纯工艺及加工装备。
参考来源：
唐春花等.高纯石英用硅质原料地质勘查中的基本概念和关键技术及江西资源前景
武志超等.高纯石英应用及化学提纯技术研究进展
张亮等.关于高纯石英原料矿石地质学评价方法的探讨
滕伟峰.高纯石英提纯加工及酸浸废水处理工艺研究
韦聪等.高纯石英 SiO2 纯度检测方法的研究
汪灵.高纯石英的概念及其原料品级划分
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（中国粉体网编辑整理/初末）
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