中國粉體網(wǎng)訊  在我國，有極少數(shù)脈石英能滿足高純石英高端產(chǎn)品的要求，但由于脈石英礦床規(guī)模小、石英品質(zhì)變化大，造成高純石英砂產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，無法保障長期穩(wěn)定供應(yīng)。因此高純石英用硅質(zhì)原料找礦突破是保障我國高純石英產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

偉晶巖型高純石英具有規(guī)模大、品質(zhì)高的特點，其中以北卡羅來納州Spruce Pine偉晶巖礦床最為典型，美國矽比科(Sibelco)公司利用該礦床偉晶巖生產(chǎn)的IOTA系列高純石英砂產(chǎn)品，幾乎壟斷了國際市場上高端石英砂產(chǎn)品。該原料礦所在的小鎮(zhèn)也被BBC稱之為“地球上最具戰(zhàn)略價值的平方英畝”。

來自Spruce Pine的IOTA®白崗巖

Spruce Pine偉晶巖礦床，為白崗巖型高純石英礦，礦石的主要造巖礦物為斜長石、鉀長石、石英、白云母，幾乎不含鎂鐵質(zhì)礦物。石英的雜質(zhì)元素含量極低，經(jīng)機械和化學(xué)提純后，制得的高純和超純石英主要用于半導(dǎo)體晶圓、精密光學(xué)玻璃以及光伏、照明等產(chǎn)業(yè)。

在我國，由于之前偉晶巖型高純石英地質(zhì)勘查、礦床研究、儲量評估及開發(fā)利用處于空白狀態(tài)，尚未獲得偉晶巖型高純石英找礦發(fā)現(xiàn)。據(jù)中國粉體網(wǎng)了解，近兩年，新疆、河南、江西等地的花崗偉晶巖，被證實具有很高的提純潛力，可以制備4N~4N5級以上的高純石英產(chǎn)品，也已經(jīng)有大量的相關(guān)科研工作者對其雜質(zhì)賦存狀態(tài)、提純潛力和小中試級提純實驗結(jié)果進行了分析。

江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院的研究人員通過與Spruce Pine白崗巖高純石英用硅質(zhì)原料礦床對比研究，在江西寧都地區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)了白云母偉晶花崗巖型高純石英用硅質(zhì)原料礦床，石英SiO₂純度可達99.991%以上，預(yù)測資源規(guī)模為大型，目前江西省地質(zhì)勘查基金已在該地區(qū)部署跟進重點項目。

通過與Spruce Pine典型礦床對比研究，研究人員認為寧都地區(qū)具有與美國Spruce Pine白崗巖型高純石英礦床相似的成礦地質(zhì)背景和礦床地質(zhì)特征，為S型花崗巖高度分異礦床。

Spruce Pine與寧都高純石英礦床成礦地質(zhì)條件對比表

矽比科采用Spruce Pine白崗巖礦床原料，通過技術(shù)處理、化學(xué)提純等方法去除Li、K、Na、Fe等雜質(zhì)，生產(chǎn)出IOTA系列高純石英產(chǎn)品，Al、Ti、Na、K、Ca、Mg、Fe、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、B、Li、P、S等雜質(zhì)含量小于20×10^-6，SiO₂含量大于99.998%的高純石英，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

Spruce Pine白崗巖是由8個區(qū)域性巖體露頭連成的巨大白崗巖巖體或巖體群，其中最大的巖基長3.2km，寬1.2km。偉晶巖巖脈和偉晶巖巖塊散布于白崗巖巖基中，也有分布于變質(zhì)圍巖中，出露的偉晶巖有數(shù)千個，長度從不足1m至610m，寬度從不足1m至305m。偉晶巖多集中分布于該地區(qū)西部和北部的40km×16km范圍內(nèi)，初步勘查高純石英資源量大于1000萬噸，為高純石英特大型礦床。

從石英雜質(zhì)元素特征看，寧都白云母偉晶花崗巖的Mg、Fe、Li含量與Spruce Pine白崗巖基本相同，Ti、Cr、Ni相對偏高，雜質(zhì)元素總量低。石英礦物內(nèi)部包裹體以氣液包裹體為主，含少量白云母等礦物包裹體。石英主要晶格雜質(zhì)Al、Li、Ti元素含量低，石英純度達到SiO₂ 99.991%。

石英SiO₂及主要雜質(zhì)元素含量

有研究表明，石英單礦物雜質(zhì)元素主要由晶格雜質(zhì)和包裹體引起，由于Al、Ti與Si離子半徑相近，在自然界石英存在廣泛的Al³⁺、Ti⁴⁺置換Si⁴⁺，Li⁺以補償電荷占位，Al、Li、Ti是石英主要的晶格雜質(zhì)元素，在不破壞晶格的情況下，晶格雜質(zhì)是不可能去除的，包裹體主要為氣體流體包裹體和微小的礦物包體，可通過提純工藝去除。因此，某種程度上說，Al、Li、Ti元素的含量決定了石英的提純性能，寧都白云母偉晶花崗巖石英是優(yōu)質(zhì)高純石英礦物原料。

研究人員對寧都白云母偉晶花崗巖石英資源量進行了初步估算，礦體預(yù)測面積0.035km²，預(yù)測侵蝕基準面以上標(biāo)高210-450m石英資源量，礦石比重2.65g/cm³，石英平均含量為41.3%，初步估算石英資源儲量為919.34萬噸，石英SiO₂含量99.8%，達到器皿玻璃用硅質(zhì)原料一級品，達到玻璃用脈石英大型規(guī)模。

Spruce Pine白崗巖IOTA礦山，開采時有50%～75%的原礦石被扔掉，只有50%～25%的原礦可滿足IOTA系列高純石英產(chǎn)品生產(chǎn)要求，寧都白云母偉晶花崗巖石英SiO₂ 99.99%以上高純石英按占25%估算，預(yù)測資源量可達229.84萬噸，研究人員認為其具有極大的開發(fā)利用價值。

與此同時，西南科技大學(xué)的科研人員研究了江西棠陰花崗偉晶巖型石英礦石制備高純石英的工藝路線并對其工藝條件進行了優(yōu)化，針對江西棠陰花崗偉晶巖，根據(jù)其礦物學(xué)屬性提出了自磨-預(yù)篩分的新工藝流程以提高后續(xù)選別流程的石英純度；探討了自磨-預(yù)篩分粒徑、磁感應(yīng)強度、煅燒水淬溫度、浮選藥劑制度對石英純度及產(chǎn)率的影響；在優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上進一步采用混酸酸浸工藝對石英精礦進行深度提純，最終獲得了產(chǎn)率為11.25%、SiO₂質(zhì)量分數(shù)為99.991%、石英回收率為44.996%的高純石英砂。該工藝對江西棠陰花崗偉晶巖樣品表現(xiàn)出良好的選別和提純效果，對花崗偉晶巖型石英礦石制備高純石英的工藝研究具有一定的參考價值。

參考來源：

[1]唐春花，張生輝等：江西寧都白云母偉晶花崗巖型高純石英用硅質(zhì)原料礦床特征與資源潛力，江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院、中國地質(zhì)調(diào)查局

[2]王振軒，劉波，孫紅娟，等江西花崗偉晶巖制備4N級高純石英工藝研究，西南科技大學(xué)固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室

[3]中國粉體網(wǎng)：天選的高純石英原料來源：花崗偉晶巖

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除！