典型高纯石英原料特点及应用实例

石英虽然是地球上含量最高的矿物之一，但高纯石英原料只有在满足一系列特定化学和物理参数的地质条件下才能形成。目前，仅有少数石英矿床适合加工为高纯石英，且处理工艺极其复杂。

判断一种石英矿能否作为高纯石英原料，需要使用多种检测技术对石英原料进行矿物学研究，主要包括：

（1）石英与脉石矿物嵌布特征，石英矿物中矿物包裹体含量是决定最终高纯石英中杂质元素总量的因素之一；

（2）流体包裹体，即使杂质元素含量很低的石英也未必是高纯石英，当石英矿物中含有大量流体包裹体时，其SiO2含量很难达到高纯石英技术要求；

（3）晶格杂质，由于晶格杂质含量极低但极难除去，是制约高纯石英质量最关键性因素。

天然石英矿物根据成因类型可以分为花岗岩石英、高温变质岩型石英、变质石英岩型石英、伟晶岩早期形成的石英、伟晶岩中晚期形成的水晶、热液气成阶段脉石英和热水溶液阶段脉石英等，不同成因的石英矿的特点和应用亦有所不同。

1、花岗岩石英

特点：形成温度（700℃～1000℃），石英晶粒纯净，几乎没有气液包裹体；

典型应用实例：美国的Processing & Classifying公司利用英国北海岸Foxdele地区的花岗岩石英制备了SiO2＞99.99%，过渡金属＜5×10-6，气液包裹体（H2O、CO2）含量89.25-162.8mg/kg。

2、高温变质岩型石英

特点：形成温度（750～900℃），气液包裹体含量少；

典型应用实例：美国石英技术公司利用这种石英原料生产出高质量透明石英玻璃。

3、变质石英岩型石英

特点：形成时间越老，经历热事件越多、越强烈，则石英越纯净、气液包裹体越少；

典型应用实例：元古代石英岩气液包裹体少，可考虑做石英玻璃原料。

4、伟晶岩早期形成的石英

特点：形成温度600～700℃，粒度一般2～6mm，透明，单晶纯净，气液包裹体少；

典型应用实例：东海石英玻璃管厂原料。

5、伟晶岩中晚期形成的水晶

特点：形成温度500～600℃；

典型应用实例：早期高纯石英原料。

6、热液气成阶段脉石英

特点：形成温度400～500℃，透明-半透明，气液包裹体含量较少；

典型应用实例：东海石英玻璃管厂常用原料，石英玻璃产品质量不错。

7、热水溶液阶段脉石英

特点：形成温度50～400℃，白色－乳白色，含有大量微小气液包裹体；

典型应用实例：气液包裹体过多，生产的石英玻璃因气泡缺陷太多而不能用。

放眼全球，典型的高纯石英原料美国Spruce Pine地区花岗伟晶岩，是受阿乐汉尼绿片岩运动影响而形成的高纯石英矿床。在阿乐汉尼绿片岩运动的影响下，该地区地壳运动与其它地区具有显著不同的变形，导致石英动力学重结晶，石英颗粒晶体塑性变形，晶体内空隙杂质沿着新形成的颗粒界限集中，与变形运动相随的液体，有助于杂质的溶解和迁移，使杂质从重新结晶的石英颗粒中移出。

石英矿床形成时，温度和压力对石英质量有重要影响，特别是在石英形成后期，高温高压作用有利于石英晶粒内部杂质向晶界边缘或微细包裹体中迁移，且形成的石英中流体包裹体含量较少，可能具备加工为高纯石英的潜力。