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水晶曾是主要的高純石英制備原料，隨著天然水晶資源的枯竭及高純石英砂日益增長的需求，以石英礦石代替水晶生產高純石英砂的技術越來越重要。
根據不同成礦特性和理化特性，石英礦物可分為巖漿巖型、變質型、熱液型、沉積型。其中，花崗偉晶巖和脈石英中的石英晶粒結晶粒度粗，易于單體解離，是替代天然水晶作為加工高純石英中端和高端產品的理想原料；尤其花崗偉晶巖，雖然其石英含量僅30%左右，但石英晶粒粗（d>5mm），磨礦后與脈石完全解離，且單體石英雜質含量少。
我國已探明的石英礦物包括23.1億t的石英巖，15.5億t石英砂巖，以及0.5億t脈石英，沒有發現具有工業價值的大型花崗偉晶巖礦床。由于我國鮮明的石英資源特點，決定了利用脈石英、石英巖等品質較差的石英原料制備高純石英是未來研究的主要方向。

石英雜質分析
 天然石英礦物根據伴生雜質大小、分布、存在形式等特性可分為3類：脈石礦物雜質、包裹體雜質、晶體結構雜質。常見的伴生礦物雜質主要有長石、云母、金紅石、方解石、螢石、赤鐵礦、黃鐵礦和黏土礦物等。主要的雜質元素有Al、Fe、Ca、Mg、Li、Na、K、Ti、B、H。
其中，Al和Fe是石英中危害很大的雜質，不僅能以伴生雜質礦物的形式存在，Al3+和Fe3+還易替代石英晶格中的Si4+，形成新的鋁氧四面體和鐵氧四面體，同時造成晶格內部電荷缺陷而引入K+、Na+、Li+、H+等電荷補償雜質。Al和Fe雜質相對易于檢測，一般Al、Fe含量高，其他雜質的含量也高，是石英品質重要的指標。
通過常規物理、化學選礦手段能夠有效去除伴生脈石礦物，高溫煅燒可以破壞包裹體的結構，經過反復強化酸浸、堿浸，能夠顯著降低雜質含量。但是石英晶格中的雜質難以去除，晶格中雜質往往成為高純石英砂加工過程中難以突破的瓶頸。

加工工序
高純石英的加工工序是指除去石英原礦中伴生脈石、包裹體雜質及晶體結構雜質的作業過程，通常包括煅燒、水淬、磨礦、分級、水洗脫泥、擦洗、電選、磁選、浮選、酸浸、堿浸、高溫（氣氛）焙燒等工序。根據加工目的不同將其分為選前準備作業、預先選別作業、礦物分選作業及深度提純作業4個階段，如表3所示。

高純石英砂為雜質含量為0.0008%~0.005%，SiO2含量為99.995%~99.999%的石英砂，依然是僅有幾個發達國家可以生產，中國僅有太平洋石英公司、凱達石英公司等為數不多的企業，且通過水晶為原料生產。由于技術封鎖，高純石英生產廠家，尤其國外相關企業的技術和工藝細節報道很少見。原則上是通過煅燒—水淬—磨礦分級—擦洗—重選—磁選—浮選—氯化焙燒—化學酸浸聯合工藝處理脈石英、偉晶花崗巖生產高純石英。目前國內企業能生產的高純石英砂主要是雜質含量0.03%~0.005%，SiO2含量為99.97%~99.995%的中低檔高純石英砂。
對一般工業用途的精制石英砂，盡可能選擇相對簡單的工藝流程可以降低選礦提純成本。推薦選用擦洗—脫泥—磁選工藝，即可滿足精砂的質量要求。對作為高科技用砂的高純和超高純石英砂，則需要進一步采用浮選、酸浸、高溫（氣氛）焙燒等工藝對石英砂再次提純。高純和超高純石英砂的質量要求一般為SiO2含量大于99.99%，Fe2O3含量小于0.001%，其提純過程不僅要嚴格控制選別條件，而且對相應提純設備要求也比較嚴格，以防止二次污染。
面臨的問題及未來研究方向
我國高純石英砂研究工作起步較晚，90年代才開始有學者研究，也取得了一定的成就，能夠加工生產部分中低檔高純石英砂；而國外美、日、歐等西方發達國家早在70年代就開始研究，研發體系完備，技術成熟。早早壟斷高端市場，且進行嚴格技術封鎖、出口限制。隨著高純石英砂高端市場需求的增加，突破高純石英砂加工技術困境也愈發重要。
目前，高純石英砂生產急需解決以下幾個問題。
（1）加強地質勘查工作，建立針對高純石英砂的勘探標準。我國至今尚未發現大規模優質石英礦床，高品質的脈石英、石英巖多為伴生礦床，且儲量少，原礦性質不穩定，開采后憑借手工挑選，很難實現原料的標準化供應。而偉晶巖礦物雖然石英的含量低，但結晶粒度粗，且一般為超大型礦床，值得重視。我國新疆阿爾泰地區在長達413km、寬60km的變質巖區帶內，有10多個偉晶巖密集區，雖然石英含量僅20%左右，但結晶完好。已有學者正在研究阿爾泰地區偉晶巖與美國SprucePine地區用于生產高純石英的花崗偉晶巖特點，進而評價阿爾泰地區偉晶巖生產高純石英砂的資源前景。
（2）缺乏高純石英的原料選擇與評價標準。以往研究認為SiO2含量99%左右的石英原料就能夠加工制備高純石英砂，并投入大量的人力、物力和時間，結果依然達不到高純石英砂的要求。高純石英砂原料不能僅以SiO2含量為標準，必須結合石英的嵌布特性、結晶特性、包裹體含量及大小、雜質離子的分布等性質綜合考慮。
（3）基礎研究工作有待提高。一般的高純石英雜質總含量最高不超過0.05%，雜質含量很少。工藝礦物學的基礎研究不僅需要研究石英的賦存狀態，石英與脈石的嵌布特征，石英中微量雜質的附存形式尤其重要，且技術難度高，包括雜質的成分、礦物組成、包裹體形狀大小、類質同象等。此外，有關包裹體的破裂，及其中雜質的浸出、脫除機理，以及加工過程中晶格雜質位點（Al3+、Fe3+、P5+等）的晶格轉化、Li+、K+、Na+雜質向石英表面置換遷移的過程和行為等微觀基礎研究幾乎未見報道。
（4）生產工藝不成熟，設備落后。高純石英砂的產品要求決定了其生產過程對生產工藝和設備要求高，是一個精細加工行業，陶瓷球攪拌磨、高壓電脈沖破碎、新型高效磁選機以及電感耦合等離子體發射光譜法（ICPOES）等設備應該投入研究。生產工藝不能簡單套用或者照搬傳統選礦工藝，通常酸浸被認為是高純石英砂最為重要的工序，其實長石、云母等硅酸鹽雜質的酸溶性也很差，而浮選才是這類雜質礦物的有效脫除方式，因此浮選的要求必須有別于傳統選礦，需開發選擇性強的硅酸鹽捕收劑，并探究適宜的藥劑制度，以除盡雜質礦物，包括連生體。

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