中國粉體網訊 高純石英是半導體集成電路、光伏、光纖等高技術產業必不可少的關鍵原料，但是能夠生產高純石英高端產品的礦床極為稀缺。
自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室的科研人員王九一，曾全面梳理了全球高純石英原料礦床的資源分布和開發現狀，發現礦床分布于美國、澳大利亞、挪威、俄羅斯、中國、毛里塔尼亞、加拿大等國家，除中國外，共有14處礦床，美國和澳大利亞的資源量最大。
專家指出這些礦床類型包括白崗巖型、偉晶巖型、熱液脈石英型、風化殘積型、尾礦型，其中熱液脈石英型分布最廣。優質礦石多產于太古宙-元古宙黑云母片麻巖、花崗片麻巖、片巖等古老變質巖系中，受古生代-中生代花崗質巖漿活動控制，經歷了長期而緩慢的變質過程。
今年上半年，王九一研究員發表文章稱，其從國內某供應商處獲得了1件來自印度北部的高純石英原料礦石。他采用多種技術方法，對該礦石開展了工藝礦物學和提純試驗研究，制備高純石英砂，通過與矽比科IOTA CG高純石英砂的對比分析，綜合評估其用于石英坩堝的可行性。
目前，高純石英原料礦石為人所知的工業類型包括水晶、脈石英、花崗偉晶巖。王研究員發現來自印度的該高純石英原料礦石的特征與上述3種工業類型均有所差異。
（圖源：王九一）
在外觀特征上，該礦石表面粗糙，呈棕黃色、鐵質浸染明顯，與結晶度高、透明度好的水晶迥異；與常見脈石英礦石不同的是，該礦石缺少玻璃、油脂光澤，且裂隙罕見；和常見花崗偉晶巖礦石不同的是，該礦石的石英含量很高，肉眼可見一些白云母礦物，而長石等其他礦物罕見。
水晶、石英巖、脈石英、花崗巖石英（圖源：汪靈）
因此，在無法獲得更詳盡礦床地質信息的情況下，王研究員初步判定該印度礦石類型屬于一種類似于石英巖的新型高純石英原料，而非常見的水晶、脈石英或花崗偉晶巖型高純石英原料。
經過王研究員的深入研究分析之后發現，印度該高純石英原料礦石的石英晶體粒徑均一、內部純凈，包裹體主要分布于晶體邊緣，面狀包裹體稀少；礦石的最主要脈石礦物是含鐵白云母，其次為鐵氧化物、鈦鐵礦、鋯石、獨居石、磷鈣釷石、金紅石等，絕大部分脈石礦物分布于石英晶體之間，而非嵌于石英晶體內部。
根據礦石的雜質賦存狀態，專家采用研磨分級–煅燒水淬–高梯度磁選–浮選–酸浸–氯化焙燒的提純工藝，制得了4N8級高純石英砂（15種雜質元素總含量＜20×10-6，SiO2純度＞99.998%）。
通過與矽比科IOTA CG高純石英砂的對比分析發現，印度高純石英原料礦石制備的4N8級高純石英砂的包裹體更加稀少，Al、Li、Na、K等雜質元素含量更低，但Ti、Ca、Fe等元素含量過高，綜合考慮包裹體和雜質元素對石英坩堝性能的影響機理，結合產業應用端石英坩堝制備驗證情況，認為該原料礦石制備的高純石英砂適用于石英坩堝外層砂。
資料來源：
[1]印度北部某4N8級高純石英原料研究及其對我國的找礦啟示，王九一，自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，中國地質科學院礦產資源研究所
[2]全球高純石英原料礦的資源分布與開發現狀，王九一，自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，中國地質科學院礦產資源研究所
（中國粉體網編輯整理/平安）
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