中國(guó)粉體網(wǎng)訊  高純石英是電子、光源、光通訊、光伏、半導(dǎo)體、光學(xué)等現(xiàn)代高新技術(shù)光電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)高純石英資源和選礦技術(shù)均有一定突破，實(shí)現(xiàn)4N8級(jí)以下高純石英國(guó)內(nèi)資源替代，但4N8及以上高純石英依然依賴進(jìn)口。

來(lái)源：神匯硅材

而高純石英制備成功與否的關(guān)鍵，50%取決于礦的成因，50%取決于提純技術(shù)，因此要根據(jù)不同的礦的成因，設(shè)計(jì)不同的提純方法和工藝。而高純石英原料礦床有著多種成因類型，進(jìn)行原料礦床成因研究，有利于了解原料的流體類型以及何種溫度壓力條件會(huì)更利于石英的提純。

石英的礦物學(xué)特征

石英是由硅原子和氧原子組成的架狀結(jié)構(gòu)的氧化物礦物，廣泛存在于巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖及熱液脈中，是自然界最常見(jiàn)造巖礦物之一，通常是指α-石英（低溫石英，三方晶系）。石英的同質(zhì)多像變體還包括β-石英（高溫石英，六方晶系）、磷石英、方石英、柯石英等，石英礦物至少有14種變種，占地殼總量12.6%，是地殼中的主要造巖礦物之一。石英礦物形成溫度區(qū)間很大，在不同的壓力和溫度下形成的石英對(duì)應(yīng)于不同的地質(zhì)作用。如，高溫高壓下形成的柯石英對(duì)應(yīng)于超高壓變質(zhì)作用，低溫低壓則形成熱液石英等。

天然石英礦物根據(jù)成因類型可以分為巖漿型、變質(zhì)型和水熱生長(zhǎng)型，石英礦床形成時(shí)，溫度和壓力對(duì)石英質(zhì)量有重要影響，特別是在石英形成后期，高溫高壓作用有利于石英晶粒內(nèi)部雜質(zhì)向晶界邊緣或微細(xì)包裹體中遷移，且形成的石英中流體包裹體含量較少，可能具備加工為高純石英的潛力。巖漿型花崗偉晶巖石英是高溫巖漿緩慢結(jié)晶而成，巖漿溫度高冷卻時(shí)間長(zhǎng)，石英體系中雜質(zhì)易析出，因而巖漿巖型花崗偉晶巖中的石英純度極高，氣液包裹體極少，可能會(huì)被加工為高純石英。

石英的雜質(zhì)元素賦存形式

天然石英礦物中雜質(zhì)元素的主要賦存形式有：表面吸附、礦物包裹體、氣液包裹體、晶格雜質(zhì)等。

石英礦物表面的吸附雜質(zhì)通常粒度較粗，通過(guò)物理提純幾乎可以全部去除；礦物包裹體中包含眾多的雜質(zhì)元素，由于其嵌布粒度細(xì)，被石英緊密包裹，在現(xiàn)有工藝條件下很難除凈，對(duì)石英最終提純品級(jí)影響非常大；石英礦脈發(fā)育過(guò)程中，地殼抬升或沉降運(yùn)動(dòng)會(huì)將部分雜質(zhì)裹挾進(jìn)石英巖內(nèi)部，形成氣液包裹體類雜質(zhì)，在高純石英材料的生產(chǎn)加工中需要嚴(yán)格控制原料中的氣液包裹體雜質(zhì)的總量，以確保高純石英成品質(zhì)量合規(guī)；而賦存于石英晶體結(jié)構(gòu)中的微量元素因受到硅氧四面體的束縛而很難被活化，利用常規(guī)的選礦技術(shù)（磁選、浮選、酸浸）難以實(shí)現(xiàn)有效的分離，石英中的晶格雜質(zhì)需要破壞石英晶格才能除掉，是最難除掉的雜質(zhì)種類，也是目前高純石英研究主要關(guān)注雜質(zhì)種類。

高純石英的加工提純

確定好原料礦床的性質(zhì)，就可以有針對(duì)性的選擇提純工藝對(duì)石英進(jìn)行提純。將石英礦加工為高純石英就是盡可能分離出石英原料中各種雜質(zhì)的過(guò)程。首先粉碎分級(jí)使石英礦物與脈石礦物單體解離并得到相應(yīng)粒級(jí)的石英顆粒，之后再根據(jù)石英中雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)選擇有針對(duì)性的加工技術(shù)使獨(dú)立礦物雜質(zhì)、包裹體雜質(zhì)和晶格雜質(zhì)與石英有效分離。

現(xiàn)階段礦物提純工藝有：研磨、分選、磁選、重選、電選、浮選、酸洗、酸浸、加熱、氯化焙燒等礦物提純工藝，每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，每個(gè)工藝環(huán)節(jié)都需要注意很多細(xì)節(jié)，如酸洗過(guò)程中，要根據(jù)不同的二氧化硅，選擇不同濃度的化學(xué)方法、不同時(shí)間、不同溫度，主要考慮酸性、氧化性、活性、鈍化性；在氯化過(guò)程，要控制好氯化的溫度、時(shí)間和氣體濃度。

2024年11月21-22日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的“2024（第八屆）全國(guó)石英大會(huì)暨展覽會(huì)”將在江蘇徐州召開(kāi)，江蘇省高純石英工程研發(fā)中心主任、神匯科技技術(shù)總監(jiān)陳懷斌將做《高純石英砂提純工藝與注意細(xì)節(jié)》的報(bào)告。屆時(shí)，他將結(jié)合多年高純石英從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)解讀高純石英提純理念以及在高純石英提純時(shí)需要注意的種種細(xì)節(jié)。

參考來(lái)源：

陳懷斌.礦源晶體結(jié)構(gòu)與提純工藝應(yīng)用

施婭穎.高純石英的雜質(zhì)類型及深度提純技術(shù)研究進(jìn)展

趙海波.天然石英礦物微量元素賦存特征研究進(jìn)展及對(duì)高純石英找礦的指示

馬超等.高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進(jìn)展

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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