高純石英指SiO2純度極高、雜質(zhì)元素含量極低的石英及其產(chǎn)品，是半導(dǎo)體、光伏、光纖、精密光學(xué)、照明設(shè)備、新型玻璃等產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要功能材料。嚴(yán)格而言，高純石英不是一種礦產(chǎn)，而是由水晶、脈石英、石英巖、花崗偉晶巖等礦石作為原料經(jīng)提純后的一種產(chǎn)品，因此，將能夠提純生產(chǎn)高純石英的礦床稱為高純石英原料礦更為適宜。
1、什么是高純石英？
但是，由于不同產(chǎn)業(yè)需要不同質(zhì)量的石英，使得高純石英質(zhì)量沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為評(píng)價(jià)高純石英原料礦，國(guó)內(nèi)外學(xué)者多年來努力尋找具有普適性的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。
早期的研究認(rèn)為，高純石英的雜質(zhì)含量應(yīng)小于50×10-6，即SiO2純度應(yīng)大于99.995%。
我國(guó)學(xué)者認(rèn)為SiO2純度大于99.9%的石英即為高純石英。
挪威地質(zhì)調(diào)查局匯總了該國(guó)高純石英資源的測(cè)試數(shù)據(jù)，提出更詳細(xì)的指標(biāo)，要求在雜質(zhì)總含量小于50×10-6的前提下，Al含量應(yīng)小于30×10-6，Ti含量小于10×10-6，Na和K含量均小于8×10-6，Li、Ca含量均小于5×10-6，F(xiàn)e含量小于3×10-6，P含量小于2×10-6，B含量小于1×10-6。
2014年，F(xiàn)look根據(jù)市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)需求，提出更可靠的質(zhì)量指標(biāo)，認(rèn)為SiO2純度在99.95%、總雜質(zhì)含量小于500×10-6的石英即為高純石英，純度99.5%～99.8%的石英可滿足半導(dǎo)體填料、光纖、液晶屏生產(chǎn)行業(yè)的要求，純度小于99.5%的石英可用在透明玻璃行業(yè)。
近年來，新興起的光伏玻璃、Low-E玻璃、超白浮法玻璃等新型玻璃產(chǎn)業(yè)，降低了SiO2的純度要求。
因此，綜合這些指標(biāo)體系，在考慮原料礦石質(zhì)量、測(cè)試手段、現(xiàn)有提純工藝和行業(yè)質(zhì)量要求的情況下，將SiO2純度大于99.9%的石英視為高純石英是合理的。
2、全球高純石英原料礦的資源分布
根據(jù)現(xiàn)有資料，全球高純石英原料礦床分布于美國(guó)、挪威、澳大利亞、俄羅斯、毛里塔尼亞、中國(guó)、加大等7個(gè)國(guó)家。除中國(guó)外，共有14處礦床，其中，有生產(chǎn)礦山的7處，尚未開采生產(chǎn)的7處。美國(guó)斯普魯斯派恩（Spruce Pine）礦的高純石英原料資源規(guī)模最大，超過1000萬噸；資源量最小的是挪威德拉格（Drag）礦，僅有26.7萬噸。
由于高純石英原料礦床極為稀缺，21世紀(jì)初以來世界各國(guó)加大找礦勘查和礦石可利用性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)了十多處高純石英原料礦床，但尚未有對(duì)其進(jìn)行綜述性的研究。我國(guó)硅質(zhì)資源豐富，但大部分礦床被作為普通硅石礦，用于普通玻璃、石材、建筑用砂等。此外，由于缺少可利用性評(píng)價(jià)，從嚴(yán)格意義上我國(guó)沒有專門生產(chǎn)高純石英原料的礦山，每年需從他國(guó)進(jìn)口大量高純石英砂、原料礦石及高端石英制品。
3、全球高純石英原料礦供應(yīng)格局及發(fā)展建議
目前，全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)乏力，迫切呼喚新科技革命，世界經(jīng)濟(jì)提振依賴于新能源、新材料等新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以半導(dǎo)體、光伏、光纖、新型玻璃等產(chǎn)業(yè)為代表的高端制造業(yè)，特別是5G產(chǎn)業(yè)的高速建設(shè)將需要純度更高、產(chǎn)量更大的高純石英砂及其制品。
?。?）高純石英原料及其產(chǎn)品的供應(yīng)格局將發(fā)生深刻變化
目前，雖然美國(guó)斯普魯斯派恩礦擁有獨(dú)特的白崗巖型高純石英原料礦，提供全球90%的高純石英砂，矽比科公司也壟斷了IOTA超純石英的生產(chǎn)和銷售，其他國(guó)家難以發(fā)現(xiàn)類似的礦床，但近年來各國(guó)加大勘查找礦力度，已發(fā)現(xiàn)10多處可用作高純石英原料的礦床，生產(chǎn)99.9%～99.999%的低－中檔高純石英砂，逐漸打破斯普魯斯派恩礦在高純石英砂產(chǎn)業(yè)的壟斷格局。
?。?）高純石英原料礦石類型多樣，具有獨(dú)特的成礦背景
高純石英原料的礦石類型非常廣泛，既有熱液脈石英、白崗巖、偉晶巖型，也有花崗閃長(zhǎng)巖的風(fēng)化殘積型礦石，更有長(zhǎng)石云母礦尾礦、高嶺土尾礦、金礦尾礦等尾礦型礦石。雖然礦石類型多樣，但大部分高純石英礦產(chǎn)于太古宙－元古宙黑云母片麻巖、花崗片麻巖、片巖等古老變質(zhì)巖系中，受古生代－中生代花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)控制，經(jīng)歷了長(zhǎng)期而緩慢的變質(zhì)過程，形成質(zhì)量?jī)?yōu)異的高純石英。
?。?）對(duì)我國(guó)的啟示
首先，在找礦方向上，應(yīng)立足國(guó)內(nèi)資源，大力加強(qiáng)對(duì)境內(nèi)太古宙－元古宙變質(zhì)巖系，特別是蘇魯－大別超高壓變質(zhì)帶中純度較高的玻璃用脈石英、偉晶巖、白崗巖的篩查梳理，加強(qiáng)地質(zhì)調(diào)查和質(zhì)量評(píng)價(jià)；同時(shí)，應(yīng)關(guān)注花崗閃長(zhǎng)巖、偉晶巖和高嶺土礦開采后殘留尾礦中的石英。在發(fā)現(xiàn)可用作高純石英原料的礦石后，支持地勘單位和礦山企業(yè)及時(shí)跟進(jìn)勘查，開展選礦實(shí)驗(yàn)，評(píng)估資源潛力，估算資源量。
其次，為保障新材料新能源等新型創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)所需的高純石英資源，我國(guó)應(yīng)打破高純石英砂進(jìn)口渠道單一的境況，加大挪威、俄羅斯、澳大利亞等國(guó)高純石英砂及產(chǎn)品的進(jìn)口力度；此外，應(yīng)支持鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)礦山企業(yè)通過合作，開發(fā)毛里塔尼亞等國(guó)的高純石英原料礦，拓展高純石英的來源渠道，維護(hù)國(guó)家戰(zhàn)略安全。
資料來源：《王九一.全球高純石英原料礦的資源分布與開發(fā)現(xiàn)狀[J].巖石礦物學(xué)雜志,2021,40(01):131-141》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！
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