中国粉体网讯 在我国，有极少数脉石英能满足高纯石英高端产品的要求，但由于脉石英矿床规模小、石英品质变化大，造成高纯石英砂产品质量不稳定，无法保障长期稳定供应。因此高纯石英用硅质原料找矿突破是保障我国高纯石英产业可持续发展的关键。
伟晶岩型高纯石英具有规模大、品质高的特点，其中以北卡罗来纳州Spruce Pine伟晶岩矿床最为典型，美国矽比科(Sibelco)公司利用该矿床伟晶岩生产的IOTA系列高纯石英砂产品，几乎垄断了国际市场上高端石英砂产品。该原料矿所在的小镇也被BBC称之为“地球上最具战略价值的平方英亩”。
来自Spruce Pine的IOTA®白岗岩
Spruce Pine伟晶岩矿床，为白岗岩型高纯石英矿，矿石的主要造岩矿物为斜长石、钾长石、石英、白云母，几乎不含镁铁质矿物。石英的杂质元素含量极低，经机械和化学提纯后，制得的高纯和超纯石英主要用于半导体晶圆、精密光学玻璃以及光伏、照明等产业。
在我国，由于之前伟晶岩型高纯石英地质勘查、矿床研究、储量评估及开发利用处于空白状态，尚未获得伟晶岩型高纯石英找矿发现。据中国粉体网了解，近两年，新疆、河南、江西等地的花岗伟晶岩，被证实具有很高的提纯潜力，可以制备4N~4N5级以上的高纯石英产品，也已经有大量的相关科研工作者对其杂质赋存状态、提纯潜力和小中试级提纯实验结果进行了分析。
江西省地质调查勘查院的研究人员通过与Spruce Pine白岗岩高纯石英用硅质原料矿床对比研究，在江西宁都地区调查发现了白云母伟晶花岗岩型高纯石英用硅质原料矿床，石英SiO2纯度可达99.991%以上，预测资源规模为大型，目前江西省地质勘查基金已在该地区部署跟进重点项目。
通过与Spruce Pine典型矿床对比研究，研究人员认为宁都地区具有与美国Spruce Pine白岗岩型高纯石英矿床相似的成矿地质背景和矿床地质特征，为S型花岗岩高度分异矿床。
Spruce Pine与宁都高纯石英矿床成矿地质条件对比表
矽比科采用Spruce Pine白岗岩矿床原料，通过技术处理、化学提纯等方法去除Li、K、Na、Fe等杂质，生产出IOTA系列高纯石英产品，Al、Ti、Na、K、Ca、Mg、Fe、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、B、Li、P、S等杂质含量小于20×10-6，SiO2含量大于99.998%的高纯石英，并实现产业化。
Spruce Pine白岗岩是由8个区域性岩体露头连成的巨大白岗岩岩体或岩体群，其中最大的岩基长3.2km，宽1.2km。伟晶岩岩脉和伟晶岩岩块散布于白岗岩岩基中，也有分布于变质围岩中，出露的伟晶岩有数千个，长度从不足1m至610m，宽度从不足1m至305m。伟晶岩多集中分布于该地区西部和北部的40km×16km范围内，初步勘查高纯石英资源量大于1000万吨，为高纯石英特大型矿床。
从石英杂质元素特征看，宁都白云母伟晶花岗岩的Mg、Fe、Li含量与Spruce Pine白岗岩基本相同，Ti、Cr、Ni相对偏高，杂质元素总量低。石英矿物内部包裹体以气液包裹体为主，含少量白云母等矿物包裹体。石英主要晶格杂质Al、Li、Ti元素含量低，石英纯度达到SiO2 99.991%。
石英SiO2及主要杂质元素含量
有研究表明，石英单矿物杂质元素主要由晶格杂质和包裹体引起，由于Al、Ti与Si离子半径相近，在自然界石英存在广泛的Al3+、Ti4+置换Si4+，Li+以补偿电荷占位，Al、Li、Ti是石英主要的晶格杂质元素，在不破坏晶格的情况下，晶格杂质是不可能去除的，包裹体主要为气体流体包裹体和微小的矿物包体，可通过提纯工艺去除。因此，某种程度上说，Al、Li、Ti元素的含量决定了石英的提纯性能，宁都白云母伟晶花岗岩石英是优质高纯石英矿物原料。
研究人员对宁都白云母伟晶花岗岩石英资源量进行了初步估算，矿体预测面积0.035km2，预测侵蚀基准面以上标高210-450m石英资源量，矿石比重2.65g/cm3，石英平均含量为41.3%，初步估算石英资源储量为919.34万吨，石英SiO2含量99.8%，达到器皿玻璃用硅质原料一级品，达到玻璃用脉石英大型规模。
Spruce Pine白岗岩IOTA矿山，开采时有50%～75%的原矿石被扔掉，只有50%～25%的原矿可满足IOTA系列高纯石英产品生产要求，宁都白云母伟晶花岗岩石英SiO2 99.99%以上高纯石英按占25%估算，预测资源量可达229.84万吨，研究人员认为其具有极大的开发利用价值。
与此同时，西南科技大学的科研人员研究了江西棠阴花岗伟晶岩型石英矿石制备高纯石英的工艺路线并对其工艺条件进行了优化，针对江西棠阴花岗伟晶岩，根据其矿物学属性提出了自磨-预筛分的新工艺流程以提高后续选别流程的石英纯度；探讨了自磨-预筛分粒径、磁感应强度、煅烧水淬温度、浮选药剂制度对石英纯度及产率的影响；在优化工艺的基础上进一步采用混酸酸浸工艺对石英精矿进行深度提纯，最终获得了产率为11.25%、SiO2质量分数为99.991%、石英回收率为44.996%的高纯石英砂。该工艺对江西棠阴花岗伟晶岩样品表现出良好的选别和提纯效果，对花岗伟晶岩型石英矿石制备高纯石英的工艺研究具有一定的参考价值。
参考来源：
[1]唐春花，张生辉等：江西宁都白云母伟晶花岗岩型高纯石英用硅质原料矿床特征与资源潜力，江西省地质调查勘查院、中国地质调查局
[2]王振轩，刘波，孙红娟，等江西花岗伟晶岩制备4N级高纯石英工艺研究，西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室
[3]中国粉体网：天选的高纯石英原料来源：花岗伟晶岩
（中国粉体网编辑整理/平安）
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