中国粉体网讯 纯度极高、杂质元素含量极低的石英及其产品，是半导体、光伏、光纤、精密光学、照明设备、新型玻璃等产业不可缺少的重要功能材料。
一、高纯石英原料理想源岩
岩浆岩、沉积岩、变质岩以及热液脉体中都可能含有石英，不同地质成因岩石中石英的量和质不尽相同，提纯工艺和难度千差万别，工业用途也大相径庭。研究和查明哪些岩类中的石英可以作为高纯石英的原料，不仅有益于找矿勘察，也对后续的矿物提纯加工大有帮助。
中酸性岩浆岩如花岗岩、闪长岩、流纹岩等是主要的富石英岩石，含有大量的石英。但是由于其他造岩矿物如长石、角闪石、云母等常与石英嵌布在一起，并不是很好的石英源岩。在实际生产中，常常选择白岗岩、伟晶岩和热液脉体作为提取石英原料的源岩，因为它们主要由石英组成，杂质矿物相对较少，便于分离和提纯。
变质岩中包含众多含石英岩类，如糜棱岩、角闪岩、片麻岩、麻粒岩等。不过，这些岩石的中石英晶体的粒度大多是细粒的，并与其他造岩矿物紧密嵌布，并不是理想的石英原料。对于变质岩，常选择全岩 SiO2含量较高，几乎由石英组成的岩石，如变质石英岩、部分的硅质板岩以及经变质作用分异的石英脉等。这些岩石或是经历了变质作用的改造，使部分原有的杂质元素迁移，从而提高了石英的纯度（如变质石英岩和硅质板岩）；或是由杂质元素少的变质流体结晶形成（如变质脉体）。
沉积岩是工业上二氧化硅原材料的主要供给岩石。在沉积岩中，相对较纯的含石英岩石包括沉积成因的石英砂和石英岩。沉积成因的石英砂通常形成于外动力地质作用强烈的环境，如风化强烈区域和海滩淘洗强烈地区；沉积成因的石英岩的化学纯度高，隐晶质和/或无定形的二氧化硅胶结物含量有所提升。
除了上述提到的以石英为主要矿物组成的高纯石英原料岩石外，仍需对其他含石英岩石及其石英进行研究，综合评价其能否成为生产高纯石英的原料。这将有益于高纯石英原料的可持续供给。
二、杂质对高纯石英提纯的影响
石英理论化学组成是SiO2，但是在自然界不存在纯SiO2石英。石英或多或少都包含一些杂质元素（如 Al、Ti、K、Na、Ge 等），其种类和含量与晶出石英时的熔/流体和外界环境与结晶后受到的改造有关。石英晶体中杂质含量及赋存状态，是决定石英晶体能否成为高纯石英的重要制约因素。结合工艺指标和商业价值综合评价高纯石英成矿潜力时，要综合考查石英矿物的嵌布特征、共存的脉石矿物和种类等。详细查明杂质元素在石英晶体内部的赋存状态、数量和分布特征，对于后续的矿物提纯加工和探讨其工业用途至关重要。
在提纯技术方面，在整个工艺流程中，经过焙烧水淬、磁选、酸浸工序，石英中杂质元素Fe、Cr、Ni、Na、K、Ca、Mg、Cu等可以大幅度降低。但Al在经历一系列提纯工序之后，去除效果有限，这主要是因为Al3+进入晶格替代Si4+、而且离子半径也比较接近，不易提纯。类似的还有Ti4+、B3+、P3+等杂质元素。可见，天然石英内部的杂质，特别是以类质同像状态存在的杂质，直接制约着高纯石英产品生产，当原矿Al、Ti、Li、B、P等杂质元素含量较高，就不易获得高纯石英。
高纯石英作为一种重要的资源和工业生产原料，由于国内对石英的基础矿物学和地球化学研究、高纯石英原料研究相对较少，以及石英原料的提纯加工工艺也亟待改进，使得大量的较纯、高纯石英依靠进口。为了更好地利用和开发石英资源，一方面，从理科的角度，加强对石英矿物学的基础研究，查明不同含石英岩石中石英的特征、提纯加工成高纯石英的潜力，完善高纯石英原料的综合评价机制，探讨何种内动力和外动力地质作用有益于石英的“纯净”，将成为后续的加工提纯出高纯石英的基石。另一方面，从工科的角度，改进从石英原料加工提纯出高纯石英的工艺流程，优化提纯方案，研究石英提纯的新技术路线，将有利于高纯石英的可持续供给，满足高新技术领域日益增长的需求。理论研究与实际加工生产相结合，才能使石英原料焕发出全新的活力。
2021年11月18-19日，由中国粉体网主办的“2021（第五届）全国石英大会暨展览会”将于江西赣州锦江国际酒店举办，届时将邀请来自西南科技大学的孙红娟教授作《高纯石英原料评价、提纯技术》报告。孙红娟教授将从高纯石英原料评价与选择、高纯石英制备技术以及原料判别及提纯工艺举例等方面进行阐述，并从高纯石英中杂质元素赋存状态的角度对高纯石英原料进行综合评价。
专家简介
孙红娟，西南科技大学矿物加工系教授，中国地质学会矿物学专业委员会委员，中国矿物复合材料专业委员会委员，中国硅酸盐学会非金属矿分会理事，四川省纳米协会副理事长。四川省非金属矿粉体改性与高质化利用技术工程实验室主任。
主要从事固体废物资源化、矿物晶体化学、纳米矿物材料学与理论及应用基础研究。先后主持或主研国家自然科学基金6项、国家重点专项2项、省部级项目6项，国家及部级重点实验室开放基金3项；企业合作项目25项。获四川省科技进步三等奖2项；授权发明专利14项；在国内外学术刊物发表论文200余篇， SCI、EI检索80余篇；出版《石墨氧化-还原法制备石墨烯材料》（第1著者，已四次印刷）专著1部。
在典型工业固废（石棉尾矿、粉煤灰、高炉渣、磷石膏和固硫灰渣等）资源化评价与开发利用关键技术研究、石墨烯制备及应用、蒙脱石矿物学及应用研究等方面取得了创新性及高水平的理论研究成果。
参考资料：杨晓勇，等. 高纯石英的研究进展及发展趋势
（中国粉体网编辑整理/初心）
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