中國粉體網訊 高純石英及其高端產品被廣泛應用在大規模及超大規模集成電路、光纖、光伏、航天、軍事等行業中，是信息、新能源等高科技技術產業的基石，是面向未來的戰略性資源。高品質礦物原料和提純技術是我國高純石英產業持續發展的兩大瓶頸，不同成因石英礦物具有差異性物理化學特征，對選礦提純效果具有約束作用。
高純石英砂對原礦的要求
礦物組成與嵌布特征
要選擇正確的高純石英原料和制定最佳的石英提純方案，則必須明確石英中雜質元素的賦存狀態。
共伴生獨立脈石礦物（如云母、長石、赤鐵礦、電氣石、綠泥石和黏土礦物等）是石英中雜質元素的主要載體礦物，且在地質成礦過程中佷容易成為石英中的礦物包裹體，是制約最終石英產品質量的重要因素之一。石英與脈石礦物嵌布特征直接影響石英單體解離度，進而影響選礦提純效果。在現有技術條件下，不易與脈石礦物單體解離，普遍含有大量包裹體的石英很難被加工為高純石英。
流體包裹體
流體包裹體的種類、尺寸和含量對高純石英質量有著顯著影響。石英中流體包裹按內含物質狀態可以分為：純氣體、純液體、氣液混合包裹體和三相包裹體。
流體包裹體雜質是最豐富、最主要的雜質，主要含有H2O、CO2、CH4、烴、N2和H2S等，是影響高純石英純度的主要因素之一。相比于雜質元素，流體包裹體除去難度更大，是影響最終石英產品質量的關鍵性因素之一。關于如何降低石英中流體包裹體含量的研究雖然已開展很久，但在脫除富氣相、微小尺寸流體包裹體方面等方面并未取得良好進展。因此，選擇流體包裹體含量極少或無流體包裹體的石英作為高純石英原料是加工高純石英的關鍵。
晶格雜質
石英晶體在形成過程中，一些元素會替代硅元素進入石英晶體中，形成了石英的結構性雜質。這些雜質含量雖然很低，但從石英中分離難度大，是制約高純石英質量最關鍵性因素。石英中常見的晶格雜質元素有Al、Ti、Li、Na、K、Ge、OH等，這些雜質元素含量通常超過1×10-6，很難利用經濟的選礦手段和化學提純方法除去。
石英晶格的外來元素中，Al的研究和分析是最重要的，是判斷高純石英礦物原料品質的重要標志物，這是因為其相較天然石英中其他雜質元素，Al含量往往最高，也最容易通過測試分析方法分析出來。當石英中存在大量Al雜質時，Li、K、Na等雜質元素的含量會增加。除Al外，Ti也是判斷高純石英礦物原料品質的重要標志物之一，由于Ti-O鍵非常穩定，不易破壞，無論是晶格間Ti還是包裹體中的含Ti礦物，均很難通過常規的選礦手段和化學提純方式經濟合理除去，因此當石英中Ti含量超過一定程度時，其也很難加工成高純石英。
高純石英砂的加工工藝
將石英礦加工為高純石英就是盡可能分離出石英原料中各種雜質的過程。石英礦石經過選礦等物理方法初步提純后，可以得到SiO2質量分數為99.3%~99.9% 的石英，要想獲得更高純度的石英,則需要進行化學提純�；瘜W提純技術包括酸浸出法、堿浸出法以及熱處理法。酸浸出法和堿浸出法是使用酸堿浸出來脫除石英雜質，有時也會使用超聲輔助浸出以使石英達到目標純度；熱處理法則是利用高溫去除石英中的包裹體雜質或類質同象類雜質。
綜上，高純石英是高新技術應用領域的關鍵性原材料，選擇合適石英原料礦床是成功加工出高純石英最為關鍵的一步，此外，對石英原料進行工藝礦物學研究，確定天然石英礦物中雜質元素賦存狀態，對選擇合適的高純石英原料和確定有針對性的石英除雜提純方案極其關鍵。
2024年8月9日，由中國粉體網主辦的“2024（第二屆）全國集成電路及光伏用高純石英材料產業發展大會”將在江蘇鹽城召開，資深石英砂提純技術專家彭立華將做《高純石英砂對原礦和生產工藝的要求》的報告，彭立華，2019年北京大學地質學（材料及環境礦物學）博士畢業，現任浙江潤優新材料科技有限公司研發總監，深耕高純石英砂及其制品產業化技術研究十年，屆時，他將詳細分析石英礦物中的包裹體雜質、礦物雜質、晶格雜質等因素和提純技術對高純石英砂生產的影響。
參考來源：
武志超等.高純石英應用及化學提純技術研究進展
馬超等.高純石英原料礦物學特征與加工技術進展
唐春花等.高純石英用硅質原料地質勘查中的基本概念和關鍵技術
（中國粉體網編輯整理/初末）
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