中国粉体网讯 高纯石英是半导体集成电路、光伏、光纤等高技术产业必不可少的关键原料，但是能够生产高纯石英高端产品的矿床极为稀缺。
自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室的科研人员王九一，曾全面梳理了全球高纯石英原料矿床的资源分布和开发现状，发现矿床分布于美国、澳大利亚、挪威、俄罗斯、中国、毛里塔尼亚、加拿大等国家，除中国外，共有14处矿床，美国和澳大利亚的资源量最大。
专家指出这些矿床类型包括白岗岩型、伟晶岩型、热液脉石英型、风化残积型、尾矿型，其中热液脉石英型分布最广。优质矿石多产于太古宙-元古宙黑云母片麻岩、花岗片麻岩、片岩等古老变质岩系中，受古生代-中生代花岗质岩浆活动控制，经历了长期而缓慢的变质过程。
今年上半年，王九一研究员发表文章称，其从国内某供应商处获得了1件来自印度北部的高纯石英原料矿石。他采用多种技术方法，对该矿石开展了工艺矿物学和提纯试验研究，制备高纯石英砂，通过与矽比科IOTA CG高纯石英砂的对比分析，综合评估其用于石英坩埚的可行性。
目前，高纯石英原料矿石为人所知的工业类型包括水晶、脉石英、花岗伟晶岩。王研究员发现来自印度的该高纯石英原料矿石的特征与上述3种工业类型均有所差异。
（图源：王九一）
在外观特征上，该矿石表面粗糙，呈棕黄色、铁质浸染明显，与结晶度高、透明度好的水晶迥异；与常见脉石英矿石不同的是，该矿石缺少玻璃、油脂光泽，且裂隙罕见；和常见花岗伟晶岩矿石不同的是，该矿石的石英含量很高，肉眼可见一些白云母矿物，而长石等其他矿物罕见。
水晶、石英岩、脉石英、花岗岩石英（图源：汪灵）
因此，在无法获得更详尽矿床地质信息的情况下，王研究员初步判定该印度矿石类型属于一种类似于石英岩的新型高纯石英原料，而非常见的水晶、脉石英或花岗伟晶岩型高纯石英原料。
经过王研究员的深入研究分析之后发现，印度该高纯石英原料矿石的石英晶体粒径均一、内部纯净，包裹体主要分布于晶体边缘，面状包裹体稀少；矿石的最主要脉石矿物是含铁白云母，其次为铁氧化物、钛铁矿、锆石、独居石、磷钙钍石、金红石等，绝大部分脉石矿物分布于石英晶体之间，而非嵌于石英晶体内部。
根据矿石的杂质赋存状态，专家采用研磨分级–煅烧水淬–高梯度磁选–浮选–酸浸–氯化焙烧的提纯工艺，制得了4N8级高纯石英砂（15种杂质元素总含量＜20×10-6，SiO2纯度＞99.998%）。
通过与矽比科IOTA CG高纯石英砂的对比分析发现，印度高纯石英原料矿石制备的4N8级高纯石英砂的包裹体更加稀少，Al、Li、Na、K等杂质元素含量更低，但Ti、Ca、Fe等元素含量过高，综合考虑包裹体和杂质元素对石英坩埚性能的影响机理，结合产业应用端石英坩埚制备验证情况，认为该原料矿石制备的高纯石英砂适用于石英坩埚外层砂。
资料来源：
[1]印度北部某4N8级高纯石英原料研究及其对我国的找矿启示，王九一，自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，中国地质科学院矿产资源研究所
[2]全球高纯石英原料矿的资源分布与开发现状，王九一，自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，中国地质科学院矿产资源研究所
（中国粉体网编辑整理/平安）
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