我国石英资源储量丰富，多为石英岩、石英砂岩和脉石英，但是能制备高纯石英高端产品的比例极低，导致国内高纯石英砂生产企业严重依赖进口。高纯石英原料的来源主要分为水晶、脉石英和花岗伟晶岩三种。
近年来，伟晶岩型石英资源以其规模大、杂质少、品质稳定、流体包裹体含量低等优点，成为我国寻找高纯石英资源的新方向。
01伟晶岩型石英的分布
新疆阿尔泰地区伟晶岩
科研人员以新疆阿尔泰某地区伟晶岩为研究对象，在类比国外典型高纯石英资源地质背景、岩石学、矿物学和地球化学特征的基础上，对重点脉体开展高纯石英调查研究。这些伟晶岩型高纯石英脉体赋存于琼库尔地体震旦系下寒武统喀纳斯岩群中，矿石类型为白云母伟晶岩型，其主要矿物组成为石英、钾长石、斜长石、白云母和少量黑云母。石英颗粒粒径介于0.3 ~4mm，部分石英颗粒包裹于长石内部。石英颗粒中包含流体包裹体的非纯净颗粒含量较多，颗粒内流体包裹体主要呈面状分布，尺寸较小，多在10um以下，类型以富液相气液两相包裹体为主。
科研人员依据矿石组成特征，利用矿物精细浮选分离除杂技术，实现了石英矿物与其他中微细粒脉石矿物的高效分离。在此基础上，采用杂质定向去除技术，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SiO,纯度达到99.9983%的4N8级高端高纯石英砂。
Spruce Pine伟晶岩矿床，为白岗岩型高纯石英矿，矿石的主要造岩矿物为斜长石、钾长石石英、白云母，几乎不含镁铁质矿物。石英的杂质元素含量极低，经机械和化学提纯后，制得的高纯和超纯石英主要用于半导体晶圆、精密光学玻璃以及光伏、照明等产业。
在我国，由于之前伟晶岩型高纯石英地质勘查、矿床研究、储量评估及开发利用处于空白状态，尚未获得伟晶岩型高纯石英找矿发现。据中国粉体网了解，近两年，新疆、河南、江西等地的花岗伟晶岩，被证实具有很高的提纯潜力，可以制备4N~4N5级以上的高纯石英产品，也已经有大量的相关科研工作者对其杂质赋存状态、提纯潜力和小中试级提纯实验结果进行了分析。
河南卢氏龙泉坪伟晶岩型高纯石英矿床
该矿床位于北秦岭构造带东部。据研究人员分析，该矿床赋存于秦岭岩群石槽沟组和峡河岩群寨根组中，矿石类型为白云母花岗伟晶岩型，其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(1% ~ 2%)、黑云母( < 1%)等石英矿物经深度提纯SiO,含量可达99.997%。与美国Spruce pine伟晶岩型高纯石英矿床对比，两者具有相似的成矿地质背景和地球化学特征。通过系统的调查分析，研究人员认为北秦岭地区具有寻找伟晶岩型高纯石英矿床的潜力。
河南东秦岭-大别造山带花岗伟晶岩
研究人员在河南东秦岭-大别造山带出露的花岗伟晶岩中发现了高纯度石英自然矿物，经研究查证，科研人员认为石英矿物赋存的花岗伟晶岩类型与美国北卡罗来纳州SprucePine花岗伟晶岩相近，岩石造岩矿物组合简单，除石英外，其他矿物主要为长石和少量白云母。石英颗粒中少有气液相包裹体，杂质元素AI、Fe、Ti、Ca、Mg等含量较少，矿物的其他基本特征与国外制备超高纯石英砂原料十分相似。
将优选矿石经深加工提纯之后鉴定，精矿纯度达到4 N级(99.99%)以上。据悉，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-大别山造山带高纯石英工业矿床方面具有重大的找矿潜力。
02样品流体包裹体特征
利用光学显微镜观察发现石英颗粒可分为纯净颗粒和非纯净颗粒，其中纯净颗粒几乎不含流体包裹体和矿物包裹体等杂质，而非纯净的石英颗粒中主要包含流体包裹体。石英矿物中含有流体包裹体的非纯净颗粒含量相对较多。流体包裹体主要有呈面状分布和呈线状分布两类，两类包裹体的尺寸均较小，多数在10 μm 以下，仅有个别面状分布的包裹体尺寸大于10 μm。类型多为富液相气液两相包裹体，此外还可见纯液相包裹体。线状分布包裹体尺寸普遍很小，不易分辨其包裹体类型。
首先采用阶段棒磨配合泰勒标准筛完成磨矿制砂， 按照一般高纯砂粒度要求控制分级粒度−0.425mm；通过摇床重选获得摇重产品（赤褐铁矿、石榴子石、电气石等）、摇中产品（石英）、摇轻产品（片状黑白云母）和矿泥产品；磁选采用周期式脉动高梯度磁选机完成，可最大限度地去除包括连生体在内的黑云母、破磨过程次生铁及细粒赤铁矿、褐铁矿等弱磁性杂质矿物；浮选采用XFDⅣ型系列实验室单槽浮选机进行，主要分为云母浮选和长石浮选两个阶段，云母浮选采用硫酸调浆至pH 值3～5，十二胺作为捕收剂；长石浮选pH 值控制在2～3，以氢氟酸为长石活化剂，以胺类阳离子捕收剂和脂肪酸类阴离子捕收剂组合成混合捕收剂。
物理除杂获得的粗精矿中杂质含量较高的是Al、Na、Ca、Fe、K 五种杂质元素，其含量占杂质总量的90.80%，是化学提纯的主要目标。物理除杂精矿中SiO2 含量为99.97%，即高纯化等级为3N7，因此，采用物理除杂工艺，该伟晶岩可制备出低端高纯石英产品。
深度化学提纯工艺流程为“一段混合酸浸−煅烧水淬−二段混合酸浸”。为更好地去除表层附着的白云母和去除包裹体杂质，进一步研究了高纯石英定向除杂技术，利用不同的煅烧温度、白云母晶体结构和物性特征产生的变化，通过对煅烧温度的工艺优化，进一步进行化学深度提纯。
石英精矿经深度化学提纯后，杂质总量为23.35μg/g，初步结果表明，新疆阿尔泰某地区伟晶岩型高纯石英具备制备高端高纯石英产品的潜力。经过进一步试验改进优化，制备出伟晶岩型高纯石英产品SiO2 含量达到99.998 3%，产品纯度等级达到4N8。说明该地区伟晶岩型高纯石英资源可制备高端高纯石英产品，潜力巨大，亟需对其开展材料性能评价等更为详细的研究。
来源：弘燊石英大会
