石英礦石一般含有黃鐵礦、磁鐵礦、金紅石、電氣石、赤鐵礦、云母、長石等雜質(zhì)礦物。
石英中的雜質(zhì)主要由晶格雜質(zhì)和包裹體兩種形式，晶格雜質(zhì)點缺陷與外來離子的摻入有關(guān)，由于Al3+、Fe3+、B3+、Ti4+、Ge4+、P5+離子與Si4+半徑相近，可替代原有的硅離子，Li+、K+、Na+、H+、Fe2+等離子直接進入平衡空位引起的電子缺陷，達到電荷中性。
石英在生長過程中，可能包含礦化流體和共生礦物，根據(jù)包裹的種類具體分為流體包裹體、礦物包裹體和熔體包裹體。
流體包裹體中存在水、二氧化碳、甲烷、氮氣等物質(zhì)，Na、K、Cl和Ca是主要的雜質(zhì)元素。礦物包裹體中存在氯化物、硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽等物質(zhì)，Li、Na、K、Ca、Cs、Al、Fe是主要的雜質(zhì)元素。在照明和光纖行業(yè)，作為原料的高純石英要求流體夾雜物的含量濃度非常低，因為流體夾雜物在熔化過程中的易膨脹導致在硅玻璃熔體中產(chǎn)生大量囊泡。整體來看，相對于包裹體雜質(zhì)，晶格雜質(zhì)較難去除，其含量的高低影響著高純石英原料的品質(zhì)。
高純石英是根據(jù)其雜質(zhì)含量的高低定義，高純石英雜質(zhì)含量為8～50g/g，極高純石英雜質(zhì)含量為1～8g/g，超高純石英雜質(zhì)含量為0.1～1g/g。在產(chǎn)出價值方面，石英純度越高其附加值越高，生產(chǎn)鏈中石英原料購買價格為255歐元/t，四氯化硅的價格為630歐元/t，出售給電子行業(yè)的超純石英價格為8萬歐元/t。
除此之外，美國尤尼明公司對于高純石英也提出了具體標準，總體來看IOTA-STAND-ARD純度為99.998%，IOTA-4純度為99.999%，K、Li、Na總和為1.4×10-6，IOTA-6純度為99.9991%，K、Li、Na總和為0.5×10-6，IOTA-8純度為99.9992%，K、Li、Na總和為8×10-8。具體應用會存在其他的附屬標準，燈管和光學器件需要的石英原料Al濃度低于2×10-5，半導體坩堝Al濃度低于1×10-5，其他金屬小于1×10-7，總雜質(zhì)不超過1.5×10-5，在微電子器中U和Th濃度低于2×10-9，太陽能硅的生產(chǎn)所需原料中P和B濃度應非常低，一般在1×10-6范圍內(nèi)。
總之，石英礦石雜質(zhì)的存在形式與含量決定了后期高純石英提純加工的具體工藝，也間接決定了純度的上限。不同標準的高純石英應用在不同的領(lǐng)域，因此也對石英礦、提純工藝提出了更高的要求。
資料來源：《歐陽靜,陳廣,梁力行,等.石英礦物資源的提純及在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應用技術(shù)分析[J].礦產(chǎn)保護與利用,2021(06):35-45》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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