中國粉體網訊  純度極高、雜質元素含量極低的石英及其產品，是半導體、光伏、光纖、精密光學、照明設備、新型玻璃等產業不可缺少的重要功能材料。

一、高純石英原料理想源巖

巖漿巖、沉積巖、變質巖以及熱液脈體中都可能含有石英，不同地質成因巖石中石英的量和質不盡相同，提純工藝和難度千差萬別，工業用途也大相徑庭。研究和查明哪些巖類中的石英可以作為高純石英的原料，不僅有益于找礦勘察，也對后續的礦物提純加工大有幫助。

中酸性巖漿巖如花崗巖、閃長巖、流紋巖等是主要的富石英巖石，含有大量的石英。但是由于其他造巖礦物如長石、角閃石、云母等常與石英嵌布在一起，并不是很好的石英源巖。在實際生產中，常常選擇白崗巖、偉晶巖和熱液脈體作為提取石英原料的源巖，因為它們主要由石英組成，雜質礦物相對較少，便于分離和提純。

變質巖中包含眾多含石英巖類，如糜棱巖、角閃巖、片麻巖、麻粒巖等。不過，這些巖石的中石英晶體的粒度大多是細粒的，并與其他造巖礦物緊密嵌布，并不是理想的石英原料。對于變質巖，常選擇全巖 SiO₂含量較高，幾乎由石英組成的巖石，如變質石英巖、部分的硅質板巖以及經變質作用分異的石英脈等。這些巖石或是經歷了變質作用的改造，使部分原有的雜質元素遷移，從而提高了石英的純度（如變質石英巖和硅質板巖）；或是由雜質元素少的變質流體結晶形成（如變質脈體）。

沉積巖是工業上二氧化硅原材料的主要供給巖石。在沉積巖中，相對較純的含石英巖石包括沉積成因的石英砂和石英巖。沉積成因的石英砂通常形成于外動力地質作用強烈的環境，如風化強烈區域和海灘淘洗強烈地區；沉積成因的石英巖的化學純度高，隱晶質和/或無定形的二氧化硅膠結物含量有所提升。

除了上述提到的以石英為主要礦物組成的高純石英原料巖石外，仍需對其他含石英巖石及其石英進行研究，綜合評價其能否成為生產高純石英的原料。這將有益于高純石英原料的可持續供給。

二、雜質對高純石英提純的影響

石英理論化學組成是SiO₂，但是在自然界不存在純SiO₂石英。石英或多或少都包含一些雜質元素（如 Al、Ti、K、Na、Ge 等），其種類和含量與晶出石英時的熔/流體和外界環境與結晶后受到的改造有關。石英晶體中雜質含量及賦存狀態，是決定石英晶體能否成為高純石英的重要制約因素。結合工藝指標和商業價值綜合評價高純石英成礦潛力時，要綜合考查石英礦物的嵌布特征、共存的脈石礦物和種類等。詳細查明雜質元素在石英晶體內部的賦存狀態、數量和分布特征，對于后續的礦物提純加工和探討其工業用途至關重要。

在提純技術方面，在整個工藝流程中，經過焙燒水淬、磁選、酸浸工序，石英中雜質元素Fe、Cr、Ni、Na、K、Ca、Mg、Cu等可以大幅度降低。但Al在經歷一系列提純工序之后，去除效果有限，這主要是因為Al³⁺進入晶格替代Si⁴⁺、而且離子半徑也比較接近，不易提純。類似的還有Ti⁴⁺、B³⁺、P³⁺等雜質元素。可見，天然石英內部的雜質，特別是以類質同像狀態存在的雜質，直接制約著高純石英產品生產，當原礦Al、Ti、Li、B、P等雜質元素含量較高，就不易獲得高純石英。

高純石英作為一種重要的資源和工業生產原料，由于國內對石英的基礎礦物學和地球化學研究、高純石英原料研究相對較少，以及石英原料的提純加工工藝也亟待改進，使得大量的較純、高純石英依靠進口。為了更好地利用和開發石英資源，一方面，從理科的角度，加強對石英礦物學的基礎研究，查明不同含石英巖石中石英的特征、提純加工成高純石英的潛力，完善高純石英原料的綜合評價機制，探討何種內動力和外動力地質作用有益于石英的“純凈”，將成為后續的加工提純出高純石英的基石。另一方面，從工科的角度，改進從石英原料加工提純出高純石英的工藝流程，優化提純方案，研究石英提純的新技術路線，將有利于高純石英的可持續供給，滿足高新技術領域日益增長的需求。理論研究與實際加工生產相結合，才能使石英原料煥發出全新的活力。

2021年11月18-19日，由中國粉體網主辦的“2021（第五屆）全國石英大會暨展覽會”將于江西贛州錦江國際酒店舉辦，屆時將邀請來自西南科技大學的孫紅娟教授作《高純石英原料評價、提純技術》報告。孫紅娟教授將從高純石英原料評價與選擇、高純石英制備技術以及原料判別及提純工藝舉例等方面進行闡述，并從高純石英中雜質元素賦存狀態的角度對高純石英原料進行綜合評價。

專家簡介

孫紅娟，西南科技大學礦物加工系教授，中國地質學會礦物學專業委員會委員，中國礦物復合材料專業委員會委員，中國硅酸鹽學會非金屬礦分會理事，四川省納米協會副理事長。四川省非金屬礦粉體改性與高質化利用技術工程實驗室主任。

主要從事固體廢物資源化、礦物晶體化學、納米礦物材料學與理論及應用基礎研究。先后主持或主研國家自然科學基金6項、國家重點專項2項、省部級項目6項，國家及部級重點實驗室開放基金3項；企業合作項目25項。獲四川省科技進步三等獎2項；授權發明專利14項；在國內外學術刊物發表論文200余篇， SCI、EI檢索80余篇；出版《石墨氧化-還原法制備石墨烯材料》（第1著者，已四次印刷）專著1部。

在典型工業固廢（石棉尾礦、粉煤灰、高爐渣、磷石膏和固硫灰渣等）資源化評價與開發利用關鍵技術研究、石墨烯制備及應用、蒙脫石礦物學及應用研究等方面取得了創新性及高水平的理論研究成果。

參考資料：楊曉勇，等. 高純石英的研究進展及發展趨勢

（中國粉體網編輯整理/初心）

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