礦物包裹體是一種成礦成巖的溶液（含氣、液的流體或硅酸鹽熔融體）在礦物結(jié)晶生長過程中被包裹在晶格缺陷中，并且至今尚在主礦物中封存并與主礦物有著相的界限的物質(zhì)。
氣液包裹體主要組成體系有：
一元體系：CO2體系、純H2O體系、CH4體系。
二元體系：CO2H2O體系、NaCl-H2O體系、CH4-H2O體系。
三元體系：CO2-CH4-H2O體系、NaCl-H2O-CO2體系。
根據(jù)上表可以看出，石英硅礦中的氣液包裹體含量達(dá)2.22684‰，水晶礦的氣液包裹體僅0.14048‰（四級(jí)）。水晶礦通過簡單精制就能在0.03‰以下甚至更低，而硅礦目前通過精加工后，仍超過水晶原礦的含量。
根據(jù)上可以知道，國外的高純石英砂中氣液包裹體的含量在100mg/kg以內(nèi)。而國內(nèi)企業(yè)制得的石英砂中氣液包裹體含量的普遍都很高，甚至是國外的好幾倍。由此可知，氣液包裹體的剔除在國際上都是一大難題，并且國內(nèi)較國外還有一定的差距。
1、石英氣液包裹體剔除方法
?。?）高溫氯化脫氣法
Sato和Kemmochi等通過建立在現(xiàn)有的研究成果上，將高溫氯化、磁選、電選等手段與當(dāng)時(shí)的工藝結(jié)合，使石英砂中的雜質(zhì)含量大幅度的降低，達(dá)到了生產(chǎn)高檔石英材料的標(biāo)準(zhǔn)。高溫氯化脫氣法對(duì)氣液包裹體的去除是有一定的效果的，然而一些金屬氧化物的氯化機(jī)理還是很復(fù)雜，特別是高溫氯化的起始溫度還是個(gè)難題。美國的尤尼明公司就是主要采用此技術(shù)生產(chǎn)高純石英砂，在這項(xiàng)技術(shù)上尤尼明公司一直處于國際領(lǐng)先的地位。
（2）酸堿差異腐蝕法
酸堿差異腐蝕法是通過石英晶體與氣液包裹體在酸和堿的腐蝕下有著不同的腐蝕速率，從而使其去除氣液包裹體。
楊軍等采用酸堿差異腐蝕法，也只能去除一部分，其后增加酸堿差異的強(qiáng)度，也沒有明顯的降低。張仕軒的研究當(dāng)中是利用了差異腐蝕技術(shù)，可以有效地除去石英晶體中的氣液包裹體。但是，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到一定程度時(shí)部分的氣液包裹體就不再受酸堿差異的影響，導(dǎo)致石英晶體中的氣液包裹體不能被徹底的去除。這也說明了酸堿差異腐蝕對(duì)氣液包裹體是有效果的，但是作用也是有一定限度的。
?。?）冷或熱爆裂法
冷或熱爆裂法是通過加熱石英晶體，使其處于高溫的條件下，則石英晶體與其中的氣液包裹體界面將會(huì)產(chǎn)生極大的壓力差。這極大壓力差將會(huì)使石英晶體內(nèi)的氣液包裹體炸裂，從而使石英晶體內(nèi)的氣液包裹體達(dá)到去除的效果。
Kravets等一直在研究用熱或冷爆裂法除去石英晶體中氣液包裹體，對(duì)一些體積較大的氣液包裹體雜質(zhì)確實(shí)有作用，但是微小氣液包裹體卻難以根除。李清海等是采用熱爆裂法去除二氧化硅微粉中的包裹體，結(jié)果表明：升高溫度可以打開包裹體，但是包裹體體積越小則所需溫度越高。張殿飛以硅石為原料，采用冷爆炸和熱酸浸的方法，也就是將硅礦石從零下250～350℃突然投入到450～600℃高溫爐中制備出了99.99%的高純石英粉。趙動(dòng)針對(duì)內(nèi)蒙古馬牙子山石英礦通過1500℃多次重復(fù)熱震，再用HCl、HNO3、HF的三種混合酸洗，可以有效的去除石英砂中的微小氣液包裹體。
?。?）微波輻射法
微波輻射法主要是利用了微波可以選擇性加熱的特點(diǎn)。微波是一種交變電磁波，一般指頻率在300MHz～300GHz的電磁波。微波具有獨(dú)特的選擇性加熱、穿透性強(qiáng)、加熱效率高以及熱慣性小等特點(diǎn)。由于SiO2和水的介電常數(shù)差異較大，則包裹體內(nèi)的水分能迅速升溫汽化，導(dǎo)致包裹體內(nèi)產(chǎn)生極大的壓強(qiáng)，從而在石英晶體內(nèi)開裂，可以有效的去除氣液包裹體。最開始利用微波去除石英砂中氣液包裹的方法是俄羅斯的Belashev等研究的，他們通過高頻電磁波將一定粒度的石英礦加熱到600℃時(shí)，石英砂中的氣液包裹體從9200個(gè)迅速降到1000個(gè)以內(nèi)，效果十分顯著，但是Belashev等也只簡單的對(duì)實(shí)驗(yàn)和結(jié)果做了分析，并沒有進(jìn)一步的探索其中的機(jī)理和原由。侯清麟、李靜等已對(duì)某地的90～220目的高純石英砂通過高頻電磁波和混合酸浸剔除了以羥基水分子為主的氣液包裹體。并進(jìn)行了其機(jī)理分析和構(gòu)建了氣液包裹體破裂的三維力學(xué)模型。并且還自主研發(fā)了一套大型的高頻電磁波設(shè)備。
2、存在問題及建議
目前，我國高純石英砂中的氣液包裹體只能通過紅外光譜定性分析，國內(nèi)還沒有定量分析的方法及標(biāo)準(zhǔn)，并且國內(nèi)大多數(shù)都是在優(yōu)化提純的工藝，而提純機(jī)理和包裹體中雜質(zhì)元素的遷移研究甚少。很多企業(yè)也沒有認(rèn)真對(duì)不同礦采取一礦一策的辦法提純。導(dǎo)致了理論與實(shí)踐的脫節(jié)。
并且在國內(nèi)生產(chǎn)出的高純石英砂的穩(wěn)定性差，其主要原因還是國內(nèi)生產(chǎn)出的高純石英砂的測(cè)試技術(shù)和國外有較大的差距。國外一些企業(yè)，例如尤尼明（Unimin）生產(chǎn)高純石英砂時(shí)不僅生產(chǎn)專業(yè)化要求嚴(yán)格，而且生產(chǎn)過程中能時(shí)時(shí)檢測(cè)，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量很穩(wěn)定。而國內(nèi)一些企業(yè)，檢測(cè)困難、檢測(cè)成本高，所以這些企業(yè)一般都采用一些低成本的測(cè)試技術(shù)。而這些低成本的測(cè)試技術(shù)往往都是檢測(cè)不即時(shí)，并且精度也低。導(dǎo)致生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量不恒定。所以高純石英砂行業(yè)迫切需要精度高、低成本的檢測(cè)技術(shù)。
資料來源：《侯清麟,肖嘉凱,陳平飛,等.石英砂結(jié)構(gòu)組成性雜質(zhì)剔除技術(shù)現(xiàn)狀[J].廣州化工,2021,49(04):20-24》，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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