中國粉體網訊 隨著太陽能、光纖通信和電子工業等行業蓬勃發展，對石英原料的需求量和品質要求日益提高。水晶曾是制備高純度石英砂的重要原料，但由于水晶資源日漸枯竭，以石英礦石代替水晶生產高純石英砂的需求愈發迫切。
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哪些礦物能加工提純出高純石英？
脈石英是一種幾乎全部由致密石英塊體組成的脈體，白色、乳白色，多呈粒狀結構，SiO2含量通常在98%左右，是加工高純石英理想的礦物原料之一。
巖漿型花崗偉晶巖石英是高溫巖漿緩慢結晶而成，巖漿溫度高冷卻時間長，石英體系中雜質易析出，因而巖漿巖型花崗偉晶巖中的石英純度極高，氣液包裹體極少，可能會被加工為高純石英。
根據當前技術水平，人們可以從脈石英、石英巖、粉石英和偉晶巖等礦產資源中，甚至是一些金屬礦的尾礦中提純出高純石英。在眾多石英礦物礦床中，花崗偉晶巖是最為理想的提純高純石英的礦物。但根據目前的加工技術水平，僅有少數石英礦床適合加工為高純石英，且處理工藝極其復雜。
全球高純石英礦床資源分布情況
這些“平平無奇”的石頭，是如何變成國家戰略性物質高純石英砂的呢？下面我們一起來了解一下它的“蛻變”之路。
整體來說，首先將脈石英或石英巖破磨到所需要的粒度并脫除部分的雜質，再通過物理和化學方式分離或者溶解雜質。整個提純過程可以簡單概括為預處理、物理處理和化學處理三個過程，具體為采用破碎、磨礦、篩分、磁選、酸洗、氯化焙燒等多種選礦提純方法。
（1）預處理階段
預處理階段目的是初步篩選雜質或將石英原料破碎到有利于雜質釋放與后續處理的所需的粒度，一般采用機械破碎、電動粉碎、光學分選、超聲破碎、熱沖擊破碎等處理方式。
（2）物理處理階段
物理選礦方法主要包含磨礦、色選、磁選、浮選等方法，一般用于處理石英中共伴生礦物雜質。
磨礦是借助機械力和砂粒間的磨剝力來除去石英砂表面的薄膜鐵、粘結及泥性雜質礦物和進一步擦碎未成單體的礦物集合體，再經分級作業達到石英砂進一步提純的效果。
磁選是根據礦石中礦物磁性差異，在不均勻磁場中實現礦物分離的選礦方法。弱磁場可除去磁性較強的雜質礦物，如磁鐵礦；強磁場用來分離磁性較弱的雜質礦物，如赤鐵礦、鈦鐵礦、石榴子石等。
浮選是根據礦物表面物理、化學性質的差異從水的懸浮體（礦漿）中浮出固體礦物的選礦過程。浮選可以除去大多數的除石英以外的礦物顆粒，并實現富集石英的目的。浮選是從長石、云母等化學性質相似的礦物中分離石英的主要方法。
（3）化學處理階段（深加工提純）
與物理選礦相比，化學處理去除雜質的效率更高。酸洗、浸出和熱氯化是三種主要的化學處理工藝。酸洗和浸出對包裹體雜質處理效果較好，而熱氯化可以清除較難處理的晶格雜質。
酸浸法經常用于除去石英顆粒表面的薄膜鐵和石英顆粒內部的鐵雜質，也用來除去其它雜質。緣于石英不溶于酸（除HF例外），其他雜質礦物能被酸溶解的特點。酸洗是使用鹽酸或硫酸等溶解力較低的酸，而浸出則使用高溫的氫氟酸，以最有效地去除表面游離雜質和富集在微裂紋和沿位錯的雜質。Lei等通過焙燒、氫氧化鈉浸出和混合酸( 鹽酸、硝酸、氫氟酸) 浸泡處理工藝后，可制備出99.991% 的高純石英。
氯化焙燒又稱氯化脫氣，是指在一定條件下，在氯化劑作用下使礦物原料中的某些成分轉變為氣態或凝聚態的氯化物，從而使組分分離或者富集的過程。氯化焙燒工藝是去除石英晶格雜質的有效方法，在1000℃至 1200 ℃ 下，氯或氯化氫氣體使雜質的金屬氧化物( Al2O3、Fe2O3、TiO2 等) 變為氯化物揮發排除。吳逍等以氯化銨為氯化劑，在 600 ℃、180 min 條件下將石英砂的雜質含量從 1.53 × 10-4降低到3.107 × 10-5。
氯化焙燒是一種深度提純工藝，成本較高，處理能力有限，具有一定危險性。當前，僅有美國尤尼明公司實現該工藝的工業應用，國內有科研機構、企業進行了嘗試，實驗室試驗取得部分成功，但尚未見應用于大規模工業生產。
其他提純工藝有哪些？
高溫真空法；
高溫摻雜提純法；
煅燒-酸淬法；
微波爆裂法；
超聲波分散提純法；
高壓靜電分離；
輻照色選法等。
結語
從經濟價值的角度來看，高純石英資源對我國戰略性新興產業的發展具有重要的作用，直接影響到戰略性新興產業的高效有序發展。目前我國在預處理、物理處理和化學酸浸處理工藝較為完善，提純關鍵步驟高溫氯化焙燒的應用較少，原因是生產工藝成本高，缺乏性質穩定的原礦、專業的工藝設備以及相應的人才配置。在我國快速發展的關鍵時刻，人們對于石英提純的工藝 及技術的進一步深化研究是非常必要的。
參考來源：
【1】馬超，等.高純石英原料礦物學特征與加工技術進展.礦產保護與利用.2019.
【2】龐慶樂，等.高純石英的加工技術及應用.江蘇陶瓷.2020.
【3】歐陽靜，等.石英礦物資源的提純及在戰略性新興產業中的應用技術分析.礦產保護與利用.2021.
【4】王九一.全球高純石英原料礦的資源分布與開發現狀.巖石礦物學雜質.2021.
【5】中國粉體網官網.
（中國粉體網編輯整理/星耀）
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