中国粉体网讯 随着太阳能、光纤通信和电子工业等行业蓬勃发展，对石英原料的需求量和品质要求日益提高。水晶曾是制备高纯度石英砂的重要原料，但由于水晶资源日渐枯竭，以石英矿石代替水晶生产高纯石英砂的需求愈发迫切。
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哪些矿物能加工提纯出高纯石英？
脉石英是一种几乎全部由致密石英块体组成的脉体，白色、乳白色，多呈粒状结构，SiO2含量通常在98%左右，是加工高纯石英理想的矿物原料之一。
岩浆型花岗伟晶岩石英是高温岩浆缓慢结晶而成，岩浆温度高冷却时间长，石英体系中杂质易析出，因而岩浆岩型花岗伟晶岩中的石英纯度极高，气液包裹体极少，可能会被加工为高纯石英。
根据当前技术水平，人们可以从脉石英、石英岩、粉石英和伟晶岩等矿产资源中，甚至是一些金属矿的尾矿中提纯出高纯石英。在众多石英矿物矿床中，花岗伟晶岩是最为理想的提纯高纯石英的矿物。但根据目前的加工技术水平，仅有少数石英矿床适合加工为高纯石英，且处理工艺极其复杂。
全球高纯石英矿床资源分布情况
这些“平平无奇”的石头，是如何变成国家战略性物质高纯石英砂的呢？下面我们一起来了解一下它的“蜕变”之路。
整体来说，首先将脉石英或石英岩破磨到所需要的粒度并脱除部分的杂质，再通过物理和化学方式分离或者溶解杂质。整个提纯过程可以简单概括为预处理、物理处理和化学处理三个过程，具体为采用破碎、磨矿、筛分、磁选、酸洗、氯化焙烧等多种选矿提纯方法。
（1）预处理阶段
预处理阶段目的是初步筛选杂质或将石英原料破碎到有利于杂质释放与后续处理的所需的粒度，一般采用机械破碎、电动粉碎、光学分选、超声破碎、热冲击破碎等处理方式。
（2）物理处理阶段
物理选矿方法主要包含磨矿、色选、磁选、浮选等方法，一般用于处理石英中共伴生矿物杂质。
磨矿是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物和进一步擦碎未成单体的矿物集合体，再经分级作业达到石英砂进一步提纯的效果。
磁选是根据矿石中矿物磁性差异，在不均匀磁场中实现矿物分离的选矿方法。弱磁场可除去磁性较强的杂质矿物，如磁铁矿；强磁场用来分离磁性较弱的杂质矿物，如赤铁矿、钛铁矿、石榴子石等。
浮选是根据矿物表面物理、化学性质的差异从水的悬浮体（矿浆）中浮出固体矿物的选矿过程。浮选可以除去大多数的除石英以外的矿物颗粒，并实现富集石英的目的。浮选是从长石、云母等化学性质相似的矿物中分离石英的主要方法。
（3）化学处理阶段（深加工提纯）
与物理选矿相比，化学处理去除杂质的效率更高。酸洗、浸出和热氯化是三种主要的化学处理工艺。酸洗和浸出对包裹体杂质处理效果较好，而热氯化可以清除较难处理的晶格杂质。
酸浸法经常用于除去石英颗粒表面的薄膜铁和石英颗粒内部的铁杂质，也用来除去其它杂质。缘于石英不溶于酸（除HF例外），其他杂质矿物能被酸溶解的特点。酸洗是使用盐酸或硫酸等溶解力较低的酸，而浸出则使用高温的氢氟酸，以最有效地去除表面游离杂质和富集在微裂纹和沿位错的杂质。Lei等通过焙烧、氢氧化钠浸出和混合酸( 盐酸、硝酸、氢氟酸) 浸泡处理工艺后，可制备出99.991% 的高纯石英。
氯化焙烧又称氯化脱气，是指在一定条件下，在氯化剂作用下使矿物原料中的某些成分转变为气态或凝聚态的氯化物，从而使组分分离或者富集的过程。氯化焙烧工艺是去除石英晶格杂质的有效方法，在1000℃至 1200 ℃ 下，氯或氯化氢气体使杂质的金属氧化物( Al2O3、Fe2O3、TiO2 等) 变为氯化物挥发排除。吴逍等以氯化铵为氯化剂，在 600 ℃、180 min 条件下将石英砂的杂质含量从 1.53 × 10-4降低到3.107 × 10-5。
氯化焙烧是一种深度提纯工艺，成本较高，处理能力有限，具有一定危险性。当前，仅有美国尤尼明公司实现该工艺的工业应用，国内有科研机构、企业进行了尝试，实验室试验取得部分成功，但尚未见应用于大规模工业生产。
其他提纯工艺有哪些？
高温真空法；
高温掺杂提纯法；
煅烧-酸淬法；
微波爆裂法；
超声波分散提纯法；
高压静电分离；
辐照色选法等。
结语
从经济价值的角度来看，高纯石英资源对我国战略性新兴产业的发展具有重要的作用，直接影响到战略性新兴产业的高效有序发展。目前我国在预处理、物理处理和化学酸浸处理工艺较为完善，提纯关键步骤高温氯化焙烧的应用较少，原因是生产工艺成本高，缺乏性质稳定的原矿、专业的工艺设备以及相应的人才配置。在我国快速发展的关键时刻，人们对于石英提纯的工艺 及技术的进一步深化研究是非常必要的。
参考来源：
【1】马超，等.高纯石英原料矿物学特征与加工技术进展.矿产保护与利用.2019.
【2】庞庆乐，等.高纯石英的加工技术及应用.江苏陶瓷.2020.
【3】欧阳静，等.石英矿物资源的提纯及在战略性新兴产业中的应用技术分析.矿产保护与利用.2021.
【4】王九一.全球高纯石英原料矿的资源分布与开发现状.岩石矿物学杂质.2021.
【5】中国粉体网官网.
（中国粉体网编辑整理/星耀）
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