中國粉體網(wǎng)訊 高純石英具有耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、透光率高、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)異的物理化學(xué)特性，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光纖通信、光伏、光學(xué)、電光源等領(lǐng)域，是新一代信息產(chǎn)業(yè)、新能源、高端裝備、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，對于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。
來源：中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司
隨著高純石英原料——水晶的日益枯竭，人們致力于尋找能夠代替水晶的天然石英礦，如脈石英、粉石英、石英巖、石英砂巖和花崗偉晶巖等。天然石英礦需要經(jīng)過提純，得到高純石英砂。目前，在石英砂提純領(lǐng)域，普遍直接利用傳統(tǒng)的提純工藝路線對不同石英原礦進(jìn)行提純，導(dǎo)致由于石英原礦的伴生脈石礦物和包裹體種類及存在方式、晶格雜質(zhì)等原因無法實(shí)現(xiàn)高純石英砂的穩(wěn)定生產(chǎn)，造成大量的人力、財(cái)力、物力的損失。
高純石英礦如何判別？
實(shí)際上，高純石英原料的質(zhì)量優(yōu)劣與其雜質(zhì)含量高低不是簡單的對應(yīng)關(guān)系，而與原料的礦物學(xué)、巖石學(xué)特征所決定的雜質(zhì)可選性有關(guān)。
手標(biāo)本及顯微特征
不同質(zhì)量的高純石英原料巖石形貌特征存在明顯的差異，在區(qū)別其能否成為高純石英原料時(shí)，手標(biāo)本觀察是基礎(chǔ)，是礦物學(xué)研究的重要方面之一。此外，將高純石英原料磨制成標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)薄片，用透射偏光顯微鏡對其進(jìn)行巖相學(xué)觀察，可以研究其光性特征、裂隙程度、組構(gòu)特征等。
礦物包裹體和流體包裹體特征
高純石英原料的質(zhì)量及加工難度受礦物包裹體及流體包裹體的影響，因此需進(jìn)一步對原料中包裹體的數(shù)量、大小、分布狀態(tài)、成分組成、形態(tài)形貌等特征進(jìn)行研究。進(jìn)行包裹體分析可以借助偏光顯微鏡、冷熱臺(tái)、傅里葉變換紅外光譜儀、激光拉曼光譜儀等設(shè)備。
雜質(zhì)元素含量和賦存狀態(tài)
雜質(zhì)元素含量的高低是直接決定普通石英原料能否加工提純成高純石英的關(guān)鍵。當(dāng)前可以提供高純石英原料礦物組分和微量元素研究的微區(qū)測試分析方法主要有電子探針、LA-ICP-MS、SIMS、X射線衍射光譜儀、傅里葉變換紅外光譜儀等，通過數(shù)據(jù)對比即可直觀地看到各不同質(zhì)量等級的高純石英原料礦物的雜質(zhì)元素含量，便于進(jìn)行原料的選擇和下一步的研究。
石英中礦物伴生雜質(zhì)根據(jù)其大小、賦存形式等特性可分為3類：脈石礦物雜質(zhì)、流體包裹體雜質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)雜質(zhì)。晶體結(jié)構(gòu)雜質(zhì)是指雜質(zhì)離子以類質(zhì)同象替代形式進(jìn)入石英晶體的晶格中。晶格結(jié)構(gòu)雜質(zhì)是加工高純石英產(chǎn)品難以突破的最終瓶頸。要選擇正確的高純石英原料和制定最佳的石英提純方案，須明確石英中雜質(zhì)元素的賦存狀態(tài)。當(dāng)前研究雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)的主要方法有：X射線衍射數(shù)據(jù)擬合精修分析、LA-ICP-MS面掃描圖像分析、紅外吸收光譜分析、電子探針及能譜分析和陰極發(fā)光特征分析。
一種判斷石英原礦能否作為高純石英原礦的方法
近期，國家知識產(chǎn)權(quán)局公布了中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司的一種石英原礦工藝礦物學(xué)分析方法、一種判斷石英原礦能否作為高純石英原礦的方法。發(fā)明將所述石英原礦進(jìn)行制樣，其中粉末樣品的制樣方法包括依次進(jìn)行破碎、濕法研磨、過濾濃縮和干燥；將所得粉末樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析、物相成分分析和晶體結(jié)構(gòu)分析；將所得光學(xué)薄片進(jìn)行電子探針微區(qū)分析、激光拉曼光譜分析、巖相學(xué)顯微分析和包裹體顯微分析。
發(fā)明提供了一種判斷石英原礦能否作為高純石英原礦的方法，包括以下步驟：按照上述技術(shù)方案所述的工藝礦物學(xué)分析方法對石英原礦進(jìn)行分析，獲得所述石英原礦的五項(xiàng)分類指標(biāo)，所述五項(xiàng)分類指標(biāo)包括SiO2含量、嵌布粒度、脈石礦物種類、包裹體特征和晶格雜質(zhì)；當(dāng)所述石英原礦的五項(xiàng)分類指標(biāo)中至少3項(xiàng)達(dá)到A級以上時(shí)，則所述石英原礦能夠作為高純石英原礦。本發(fā)明提供的方法能夠確保高純石英砂穩(wěn)定生產(chǎn)，降低人力、財(cái)力、物力的損失。
參考來源：
王云月等.高純石英原料特征和礦床成因研究現(xiàn)狀綜述
國家知識產(chǎn)權(quán)局.一種石英原礦工藝礦物學(xué)分析方法、一種判斷石英原礦能否作為高純石英原礦的方法
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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