買了一座“高純”石英礦，結果卻是這個樣
有這麼一則故事：前兩年，高純石英砂價格飛漲，某公司的林先生也想跨界抓一下這個風口，於是，他匆匆忙忙花千萬買下了一座石英礦的採礦權，誰知，這礦根本生產不出所謂的高純石英，至此，林先生的“礦老闆”夢被無情地打碎，差點賠了個血本無歸。
那麼，究竟什麼樣的礦能生產高純石英呢？
常見的高純石英原料礦有脈石英、石英砂岩、石英岩、天然石英砂、水晶等，但可以加工爲高純石英的礦石類型相對稀少，且處理工藝極其複雜，目前可以作爲潛在原料礦石的礦石類型有花崗偉晶岩、脈石英以及水晶。
高純石英原料礦石是特定成礦條件下形成的、稀缺的戰略性資源，這類原料的找礦評價方法和常規的硅質原料評價方法完全不同，常規硅質原料通常更注重原料本身品位，而高純石英原料礦石則更注重天然石英礦物的可加工性，需要結合地質、選冶、檢測、材料評價等多學科進行綜合分析。
關於高純石英硅質原料純度的描述應該包括SiO2的百分含量和影響提純的關鍵雜質元素含量。因此，可以以SiO2、Al、(Ti+Li)的含量作爲高純石英用硅質原料評價指標體系的方案。將高純石英用硅質原料純度劃分爲兩個品級：高純硅質原料：SiO2≥99.9%，Al≤700×10-6，Li+Ti≤200×10-6；超純硅質原料：SiO2≥99.995%，Al≤35×10 -6，Li+Ti≤10×10-6。礦物的嵌布粒度大小直接影響石英的單體解離難度，對於普通高純石英原料來說，除石英外的其他脈石礦物(如白雲母、鐵質礦物等)間的嵌布粒度特徵的影響較爲顯著，脈石礦物嵌布粒度越微細均勻，則石英單體越難解離，選礦提純加工的難度也越大。脈石礦物類雜質是與石英出現在同一空間上的礦物，不同地質條件下伴生礦物不盡相同，與之伴生的礦物有長石、雲母、金紅石、方解石、螢石以及磁鐵礦和赤鐵礦等含鐵類礦物。脈石礦物主要影響高純石英原料礦石的初始品位和選礦產率，晶界雜質則會對高純石英純度產生一定程度影響。相較於包裹體、晶格雜質等難去除雜質，在高純石英提純加工過程中，脈石礦物和晶界雜質相對容易去除，採用適當方法去除後一般不會對高純石英最終純度產生影響。包裹體是影響高純石英原料礦石質量的最重要因素之一，當高純石英中包裹體尤其是微細粒氣液兩相包裹體和礦物包裹體過多時，會對高純石英的產品性能產生嚴重影響：一方面包裹體中的雜質元素（如Ti、Li、K、Na等）會導致高純石英純度降低，影響產品品質；另一方面，製成產品後產品中細小的氣液兩相包裹體在高溫下會逐漸膨脹匯聚，進而影響高純石英產品性能。評價高純石英原料礦石時，對石英礦物中包裹體的類型、形態、大小、數量等特徵進行研究是十分必要的。石英中常見的晶格雜質元素有Al、Ti、Li、Na、K、Ge、OH等，這些雜質元素含量通常超過1×10-6，很難利用經濟的選礦手段和化學提純方法除去，是影響高純石英純度和產品性能的重要因素之一。石英晶格的外來元素中，Al的研究和分析是最重要的，是判斷高純石英礦物原料品質的重要標誌物，這是因爲其相較天然石英中其他雜質元素，Al含量往往最高，也最容易通過測試分析方法分析出來。當石英中存在大量Al雜質時，Li、K、Na等雜質元素的含量會增加。除Al外，Ti也是判斷高純石英礦物原料品質的重要標誌物之一，由於Ti-O鍵非常穩定，不易破壞，無論是晶格間Ti還是包裹體中的含Ti礦物，均很難通過常規的選礦手段和化學提純方式經濟合理除去，因此當石英中Ti含量超過一定程度時，其也很難加工成高純石英。影響石英提純的關鍵是石英礦物中所含的雜質元素及其賦存狀態，不同成因石英具有顯著不同的雜質特徵和物化性能。要獲得特定高純石英砂產品和穩定的生產指標，需要掌握礦牀岩石地球化學的基本差異，以及原礦品質對提純過程和產品應用的限制，原礦決定產品質量，而礦牀成因是關鍵的基礎研究工作。礦牀成因研究、高純石英用硅質原料品級劃分和高純石英砂產品質量情況需要實驗分析測試技術支撐。採用X射線熒光光譜法(XＲF)對原礦的主量元素含量檢測，但對於高二氧化硅含量的原礦需採用化學分析法(比重法)。採用電感耦合等離子體發射光譜法(ICP OES)對原礦微量元素含量檢測。進行包裹體分析可以藉助電子顯微鏡、激光拉曼光譜儀、電子探針、離子色譜儀、傅里葉變換紅外光譜儀等設備。電子顯微鏡用於觀察石英粒間與粒內顯微特徵，定性、半定量描述共伴生礦物特徵和粒內固、液、氣相包裹體特徵，可較大程度定性判斷原料的優劣和砂樣品質；通過觀察拉曼光譜顯示的礦物元素特徵振動峯及峯值對應關係，能夠分析石英顆粒內各相態包裹體的化學成分；掃描電鏡及電子探針可以顯示礦物包裹體的分佈特徵，結合能譜儀則能夠對固態包裹體中的子礦物進行定性分析；離子色譜儀則用於石英粒內氣液包裹體分析，研究陰離子、陽離子種類和含量。傅里葉變換紅外光譜儀可用於石英發生類質同象替換程度的研究，也能確定石英中水的定量分佈和形態。LAICP MS面掃描圖像可以判斷石英雜質元素賦存狀態，區分晶格雜質與包裹體雜質類型。陰極發光(CL)可以靈敏地反映晶體種類、晶格缺陷、有序度、微觀結構、雜質元素、晶體生長的物化條件，以及各種相關的外界影響因素等多方面信息。激光剝蝕電感耦合等離子質譜儀(LAICP MS)可用於石英礦物微區雜質元素含量的檢測。礦物解離分析(MLA)可以完成石英及其共伴生礦物物質組成、成分定量、嵌布特徵、粒級分佈、礦物解離度等分析，包含礦物顆粒的尺寸、礦物組成、元素組成等，用於判斷石英可提純性能，對於查明石英中的雜質具有重要作用。採用四氟化硅揮發重量法對產品二氧化硅含量進行檢測。採用電感耦合等離子體發射光譜法(ICP OES)對產品微量雜質元素含量進行檢測，也可對高二氧化硅含量的原礦、中間產品和最終產品進行檢測。簡而言之，石英晶粒化學成分純淨，晶格雜質少甚至是沒有，嵌布粒度大，礦物包裹體和流體包裹體少，共伴生脈石礦物少的天然石英礦物更具有高純石英的加工潛力。
高純石英原料礦石需要綜合地質、選礦、化學提純、檢測、材料性能評價等多學科評價才能完全確定其可利用。對高純石英原料的評價應考慮石英礦物的純度、嵌布粒度、脈石礦物及晶界雜質、包裹體、晶格雜質等因素，並綜合藉助光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、陰極熒光光譜分析系統、激光拉曼光譜儀、電子探針分析儀等設備開展研究。
唐春花等.高純石英用硅質原料地質勘查中的基本概念和關鍵技術及江西資源前景張海啟等.高純石英中雜質特徵及深度化學提純技術研究進展注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！進粉體產業交流羣請加中國粉體網編輯部微信：18553902686
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