我国脉石英资源摸底，矿石质量如何？

脉石英是一种几乎全部是致密石英块体组成的脉体，白色、乳白色，多呈粒状结构，SiO2含量通常在98%左右。脉石英矿体呈不规则脉状，长度一般十几米至几百米，宽度一般为几米，厚度一般几米至几十米，一个矿区可由单条矿脉或多条矿脉组成，脉体倾角较陡。矿床规模一般不大，但与天然水晶相比，其资源储量相对较丰富、开采条件较有优势。

按照工业用途的不同，脉石英可分为玻璃用、冶金用和水泥配料用三个亚矿种，这三个亚矿种的矿石质量无严格差异，多以市场需求划分。

我国脉石英矿产资源具有以下特点。

矿产资源分布广泛，局部较为集中

据《全国矿产资源储量通报》(2018年)和全国地质资料馆馆藏资料统计可知，全国共发现脉石英矿产地354处，以玻璃用、冶金用矿产地为主，分别占比55%和43%。由于脉石英硬度大，一般只有严重缺硅质原料地区才使用脉石英作为水泥配料，故水泥配料用脉石英矿产地较少。

据统计，全国共有23个省(区、市)有脉石英矿产地，分布广泛。其中，江西矿产地最多，达126处，占比36%；次为福建，共76处，占比22%；吉林32处，占比9%；新疆、四川和辽宁各占比约5%；其他省份均几处(图1)。以大区划分，则华东地区脉石英矿产地分布数量占比63%，东北地区占比15%，其他地区相对较少。按照成矿区带统计，脉石英矿产地在江南隆起东段成矿带、武功山—杭州湾成矿带、小兴安岭—张广才岭成矿带、塔里木陆块北缘成矿带、西秦岭成矿带、东秦岭非金属成矿带等Ⅲ级成矿区带分布相对集中。

矿床规模小，矿床少矿点多

据统计，全国脉石英矿产地中矿点(资源量＜20万t)数量居多，占矿产地总数的74%；大型矿床仅1处，中型矿床18处，小型矿床58处。其中，江西的矿点数量占比全省达93%，仅有中型2处，小型7处；福建无大中型矿床，仅有小型矿床9处，其他均为矿点。主要大中型矿床特征见表1。

大中型矿床的矿体总体以脉状为主，一般由一条至几条脉组成，多数为同一空间范围内多条脉组成矿床，或者矿体仅为一条最大的脉体，但其周边石英脉十分发育，有无数条不同方向小规模脉体。矿床规模与矿体长度和厚度密切相关，脉体长度大、脉体宽厚则矿床规模大。从成因类型看，岩浆热液型矿床规模相对较大，大部分大中型矿床均为此类型，而变质热液型和火山热液型矿床规模一般不大，其他类型则未见中型矿床。全国脉石英保有资源量约1.63亿t，其中，江西和海南保有资源量最多，各占全国总资源量15%左右。海南南蛇岭为国内探明规模最大的脉石英矿床，其保有资源量超2000万t；四川和新疆各占10%左右；福建、安徽、陕西、内蒙古、辽宁等五省(区)各占5%左右，其他省(区)占比较少(图2)。

受矿床特征和矿种重要性的影响，脉石英矿地质勘查程度偏低，大多数矿床为普查工作程度，仅有13%矿床达到详查工作程度，极少数矿床开展过勘探地质工作。一般来说，脉石英矿床均为露天开采，由于其厚度不大、深部延伸矿体的开采难度较大，大中型矿床的开采技术条件相比小矿要简单，随着生态环境约束条件提高，地质勘查工作应该更要着重于规模较大或者脉体密集的工作对象。目前，我国脉石英矿产地开发利用程度偏高，已有73%的矿产地已开采或正在开采。

矿床成因类型

脉石英矿床以岩浆热液型、变质热液型和花岗伟晶岩型为多见，此外，火山热液型、碳酸盐岩型和砂岩型亦有分布。

脉石英矿石矿物组合简单，以石英为主，少量共伴生矿物存在于石英晶体中、结晶裂隙或晶面，包括有长石、云母、萤石、重晶石，电气石、蛭石、黝帘石、石榴石、方解石、阳起石、金红石、磷灰石、榍石、滑石等。共伴生矿物种类与脉石英矿床类型有关。花岗伟晶岩型成因的多共生钾长石、钠长石，如北京水泉沟、山西闻喜文家坡、吉林北沟、吉林团结等矿产地。福建和江西多处伟晶岩型脉石英均共生钾长石，其中大部分矿产地的主矿种为钾长石，脉石英为其共生矿产。热液型成因的多见萤石共生，比如福建大田张地、福建遂川桃坑、江西金溪芳源等矿产地，有时也见重晶石脉共生。碳酸盐岩型则多见方解石、水晶共生。一般来说，脉石英作为高纯石英原料时其共伴生矿物则视为矿物杂质，需要经过严格的选矿和加工提纯。含金、铅锌的石英脉因其含金、银、铜、钨和锡等金属元素并达到一定含量，严重影响矿石加工提纯，一般不作为高纯石英原料。此外，受后期地质作用影响，脉石英会产生波状效果、带状消光现象，以及构造裂隙和显微裂隙，所以不均匀现象不明显、裂隙少的脉石英更有潜力成为高纯石英原料。

矿石质量

脉石英含硅量高于石英砂岩、石英岩和粉石英，且杂质元素含量相对少。最主要的杂质元素为铁，一般以四种化合物形式存在于脉石英中：①最常见的是含铁粘土矿物，这种较易选除，通过筛分或淘洗即可把铁除去；②第二种形式的铁存在于重矿物中；③第三种形式的铁以氧化物或氢氧化物薄膜附在石英颗粒的表面，选矿时需在水中擦洗，甚至在酸溶液擦洗才能除去；④第四种形式铁存在于石英晶格或流体包裹体中，此类形式铁比较难以除去。脉石英中铁含量一般低于0.1%有利于高纯石英的加工提纯。其他杂质元素还包括Al、B、Li、K、Na、Ca、Mg、Ti、Mn、Cu、Cr、Ni等，工业上以石英砂中含有此13种杂质元素总含量来划分矿产品等级。

一般来说，岩浆热液型和花岗伟晶岩型矿床矿石中Al含量高于其他类型的；Ti含量反映了矿物形成时的温度，变质热液型和花岗伟晶岩型矿床矿石中Ti含量高于其他类型的。另外，还有气—液杂质，包括结构水(也称羟基)和流体包裹体。前者在高温条件下熔制的石英玻璃仍有大量的结构水不会从SiO2熔体中释放出来，最终形成石英玻璃的羟基杂质；后者较为均匀分布或沿解理、裂隙分布，最终形成石英玻璃的气泡缺陷和羟基杂质。

脉石英中杂质元素含量高低与高纯石英砂质量不是简单的对应关系，经过有效的选矿加工提纯后，其矿物组成和化学成分含量发生较大变化。比如，青海海西大头羊西沟脉石英矿石经半工业提纯试验，可将SiO2含量由原矿的97.02%提高到99.98%以上，杂质总量可控制在100μg/g以内，白度可达94.8，产品达到电工级高纯硅微粉的工业要求，所提纯的石英砂可作为石英坩埚、石英玻璃管材等相关下游石英产品的原料。海南澄迈南蛇岭矿石经筛分、分级、擦洗、弱磁选、强磁选、浮选、酸洗等试验，原矿石中SiO2、Al2O3、Fe2O3含量由99.18%、0.41%、0.091%提升至99.39%、0.30%、0.012%。