中国粉体网讯 高纯石英是国家战略性产业和支柱性产业发展过程中不可替代的基础性材料，是半导体芯片、太阳能光伏、光纤通信、航空航天、精密光学和特种玻璃等高新技术产业不可缺少且无法替代的重要功能性材料，具有保障芯片安全、光纤安全、光伏安全、高端器件安全的国家战略意义。
目前，在石英的7种矿床工业类型中，能够加工成高纯石英的原料有天然水晶、脉石英和花岗伟晶岩石英，其中脉石英是我国目前高纯石英生产的主要原料，另外，研究显示，有的石英岩也具有加工高纯石英甚至4N8高纯石英高端产品的潜力。
天然水晶
来源：pixabay
高纯石英最初是以一、二级天然水晶为原料，再经精选提纯加工而成。天然水晶成因的特殊性决定了它存在两个先天性不足：一是储量少、开采条件差，资源匮乏，价格昂贵，难以满足大规模工业生产的需要；二是受到形成环境变化的影响，矿物晶体化学成分不稳定，在大批量的工业应用中导致原料化学成分波动较大，原料标准化困难，难以满足大批量、稳定化高纯石英高端产品生产的需要。
脉石英
脉石英是一种几乎全部是致密石英块体组成的脉状体，矿石由隐晶质组成，呈粒状结构、块状构造，主要成分都是SiO2，含量可达99%以上。脉石英矿体较小，矿石硬度大，SiO2一般含量较高，Fe2O3含量低，不易作为一般硅质原料利用，且与天然水晶相比，其资源储量相对比较丰富，是加工高纯石英的理想的矿物原料之一。
脉石英的工业价值和应用优势是：第一，高纯石英的附加值高，绝对用量少，过去按传统应用标准，是小矿；而今按新用途标准，则是大矿。第二，与石英岩和石英砂岩相比，脉石英几乎都是由石英组成的，SiO2纯度一般都在3N及以上，其它杂质含量相对较少，有利于高纯石英的提纯加工。第三，与天然水晶相比，脉石英除开采条件优势外，同一矿区的矿石质量相对比较稳定，为矿物原料均一化加工创造了条件。
资源分布
我国脉石英矿产资源分布广泛，局部较为集中，主要分布在江西、四川、安徽、黑龙江、新疆、陕西、浙江7个省份，矿床规模以小型为主，占脉石英矿产总数的91.27%。按照成矿区带统计，脉石英矿产地在江南隆起东段成矿带武功山—杭州湾成矿带、小兴安岭—张广才岭成矿带、塔里木陆块北缘成矿带、西秦岭成矿带、东秦岭非金属成矿带等Ⅲ级成矿区带分布相对集中。
我国脉石英成矿区带划分图
全国脉石英保有资源量约1.63亿t，其中，江西和海南保有资源量最多，各占全国总资源量15%左右。
典型矿床
▲ 安徽太湖县白石山脉石英矿
该矿床属变质热液型脉石英矿床，矿石的矿物组成主要为石英，含量多数在98%~99%以上，平均98.76%。部分矿石含有少量白云母、钾长石，含量在1%~3%。该矿床脉石英矿石经浮选后SiO2含量99.92%、Al2O3含量0.0074%、Fe2O3含量0.0017%，达到高纯石英的质量要求。
▲ 山东临沂邵家峪脉石英矿
该矿床属岩浆热液型脉石英矿床，矿石自然类型为含晶脉石英、乳白色脉石英。SiO2含量99.09%~99.63%、平均99.28%，Al2O3含量0.31%，Fe2O3含量0.112%。
找矿方向
近几年以来，随着战略性新兴产业在国民经济中地位逐步提高，中央和地方财政以需求为导向部署了一大批脉石英矿产资源调查评价工作，取得了较为丰富的成果。
▲ 东西秦岭的丹凤-商南一带，发育在白云质灰岩、石英砂岩和燕山早期丹江钠长岩体中的脉石英成矿带。
▲ 桐柏-大别造山带南段的麻田-英山一带“灵虬山式”脉石英，脉体走向延伸数百米，厚度数十厘米至二十余米。
▲ 大别山东段的“白石山式”脉石英，主要分布在溪沸-菖蒲-田头及塘梨岩-灵山寨-团石湾共两条近北东向的成矿带，前带长约20km，宽约5km；后带长约12km，宽约4km。
▲ 苏鲁造山带南端的东海地区，脉石英主要沿南部、北部两条成矿带分布，南部成矿带长度25km、宽2.2km；北部成矿带长度41km、宽度小于6km。
▲ 苏鲁造山带南端的临沂中北部地区，岩浆热液型、变质热液型和伟晶岩型脉石英均有发现。
▲ 柴达木北缘的海西地区印支期花岗岩中广泛发育脉石英，脉体规模一般较大。
花岗伟晶岩石英
花岗伟晶岩石英，又叫花岗岩石英或伟晶岩型石英。日本于20世纪90年代，采用细粒伟晶岩为原料加工透明的高纯石英。美国PPCC公司于20世纪80年代，采用英国西北海岸Foxdale地区花岗岩加工4N高纯石英，作为西欧石英玻璃的原料。
美国尤尼明（现为矽比科）公司IOTA高纯石英系列产品能获得国际垄断地位的根本原因，在于其拥有世界上迄今为止唯一发现的独特高纯石英优质原料——花岗伟晶岩石英。该原料为产自美国北卡罗来纳州斯普鲁斯派恩地区的花岗伟晶岩（曾称为白岗岩），其矿床规模较大，石英的杂质少，是美国和挪威4N8高纯石英高端产品的生产原料，其产品质量优异和稳定性而成为高纯石英高端产品的标准，垄断了全球石英坩埚内层砂和半导体级高纯石英市场。
日前，伟晶岩型石英已引起国内的关注，并在新疆阿尔泰、北秦岭等地区的找矿方面取得初步进展。在开发利用方面，李育彪等以北秦岭伟晶岩石英为原料，采用破碎、筛分、浮选、高温焙烧、水淬和热压酸浸等方法，制备出4N高纯石英砂；王安书等以河南某地黄冈伟晶岩为原料，采用粗碎、煅烧水淬、细碎、磁选、浮选和酸浸等方法，制备出4N5高纯石英砂。
找矿方向
▲ 江西棠阴花岗伟晶岩石英
矿区花岗伟晶岩带长约650m，宽约300m，已发现规模较大的花岗伟晶岩脉5条。矿石为花岗伟晶岩，花岗伟晶结构，主要矿物为钾长石（45%~55%）、斜长石（10%~15%）、石英（20%~28%）、白云母（5%~10%），含少量电气石（1%~3%）和石榴子石（＜1%）。
研究人员基于对棠阴花岗伟晶岩石英晶格杂质含量和包裹体特征的分析，该石英原料品质较好，具有较好的可提纯性，理论上可作为4N级以上的高纯石英原料。事实上，棠阴花岗伟晶岩经提纯试验，杂质元素总量为89.79×10-6，石英精矿可达到4N1级。
▲ 河南卢氏龙泉坪伟晶岩型高纯石英矿床
矿床位于北秦岭构造带东部，研究人员通过地质填图、勘查工程和分析测试，初步圈定6条伟晶岩型高纯石英矿体。其中LD-5号矿体规模最大，矿石类型为白云母花岗伟晶岩型，主要矿物成分为钠长石（31%~51%）、微斜长石(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、针铁矿等。经深度提纯石英SiO2含量达到99.995%，部分样品纯度达到99.997%。
▲ 河南东秦岭-大别造山带花岗伟晶岩
河南东秦岭-大别造山带已发现花岗伟晶岩脉近7000条，平均密度约为86条/Km2，中大型伟晶岩脉近400条，东秦岭-大别造山带高纯石英矿床方面具有重大的找矿潜力。研究人员发现的自然高纯度石英矿物，其原材料主要的杂质含量低于美国尤尼明公司原料矿产地，可以通过浮选和提纯程序进一步制备高纯石英砂，初步实验得到了国际标准的高纯石英砂样品。
▲ 新疆阿尔泰地区花岗伟晶岩
我国新疆阿尔泰地区是世界闻名的花岗伟晶岩集中区，在长413km、宽20~60km的变质岩带内，出露各类花岗伟晶岩脉数万条，形成十余个伟晶岩密集区，具有伟晶岩型高纯石英资源的禀赋条件。
新疆阿尔泰伟晶岩型石英的主要矿物组成为石英（20%～25%）、斜长石（55%～60%）、钾长石（5%～10%）和白云母（1%～5%），此外还可见少量黑云母等，研究人员针对矿石特征，创新性地建立了配套的矿物精细浮选分离除杂技术体系，提出了原矿中微细粒矿物杂质的深度分离技术，而后基于杂质元素定向除杂技术，进一步去除石英矿物中晶间杂质和包裹体杂质，成功制备了4N8级高纯石英砂。
石英岩
石英岩是由石英矿物为主形成的沉积岩（不包括由热液蚀变作用形成的“次生石英岩”）其原始成因可能是化学沉积的，也可以是机械沉积的，但石英矿物的含量一般在90%以上。当其全岩的SiO2含量达到98%（野外地质样品）、等粒状变晶结构尤其是三晶嵌结结构发育、石英中流体包裹体不发育时，就应该作为重点评价对象。这种石英岩具有固定的层位，区域上有展布规律清晰，有一定的体量，往往又有明显的野外找矿标志，无论是地质勘查还是今后的开发利用都具有现实可操作，应该引起重视。
国内石英岩型高纯石英的研究程度较低，报道很少，吴逍等利用青海花脖湾石英岩矿提取出w（SiO2）达99.99%的高纯石英。
小结
总之，目前我国能加工成高纯石英原料的矿床类型有天然水晶、脉石英、花冈伟晶岩石英，另外有的石英岩也具有加工高纯石英甚至4N8高纯石英高端产品的潜力。目前，水晶开采资源逐步枯竭，而脉石英相对于石英岩、石英砂岩成分较单一，SiO2含量较高，因此是制备高纯石英的重要原料。另外，研究资料表明，伟晶岩及变质热液成因脉石英常含相对较低的结构杂质，也适合作为高纯石英原料，这些都是今后高纯石英原料的重点找矿方向。
参考来源：
汪灵.纯净胜瑾瑜 贵若冠上珠——解读高纯石英
袁晶等.江西高纯石英用硅质原料类型及找矿方向探讨
王登红等.试论高纯石英原料矿的找矿方向
李嘉欣.中国脉石英资源分布特征及找矿规律研究
詹建华等.我国脉石英资源现状分析
高树学.我国脉石英成矿区带初步划分
汪灵.高纯石英的概念及其原料品级划分
袁晶等.江西棠阴花岗伟晶岩型高纯石英原料杂质元素含量特征研究及评价方法探讨
张海啟等.河南卢氏龙泉坪伟晶岩型高纯石英矿床的首次发现及找矿意义
赵金洲等.东秦岭花岗伟晶岩中高纯石英矿物的可利用性研究
张海啟等.新疆阿尔泰伟晶岩型高纯石英矿床地质特征及4N8级产品制备技术
（中国粉体网编辑整理/初末）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
