中国粉体网讯  上个世纪80年代以前，“高纯石英”或“高纯石英砂”这类工业原料的概念尚未提出，随着航天、半导体集成电路、光纤通讯和太阳能光伏等产业的迅速发展，相关高新技术产品对石英砂的纯度要求越来越高，逐渐出现了专门用于制造这些产品的高纯石英砂。

1 寻找“高纯石英原料”的历程

高纯石英一般选用天然水晶为原料，再经过精选提纯加工后，才能达到质量指标要求。但是，在世界范围内，高品级石英原料紧缺，天然水晶储量逐年减少，价格昂贵，并逐渐趋向枯竭。

1）国外：早在20世纪70年代，国外就开始研究利用石英砂制备高纯石英砂的技术，美国、德国、日本等发达国家在寻找替代水晶原料加工高纯石英方面做了大量的研究工作，技术发展迅猛。例如，日本于20世纪90年代由Stato（1997）和Kemmochi（1999）分别从细粒伟晶岩中分离出透明的高纯石英。德国和俄罗斯则在脉石英、变质石英岩中寻找高纯石英。

20世纪80年代，美国PPCC公司在英国西北海岸Foxdale地区的花岗岩中提纯石英，SiO₂含量达4N，Fe杂质小于1×10^-6，其他过渡元素小于5×10^-6，供应西欧作为石英玻璃原料。

20世纪90年代，美国尤尼明公司在北卡罗来那州Spruce Pine地区的花岗岩中分选、提纯出高纯石英，其SiO₂含量达4N以上，纯度最高者达5N以上，产品质量能很好地满足各种透明石英玻璃的要求。

2）国内：20世纪80年代末以来，我国陆续开始有替代天然水晶的研究工作报道，所采用的原料主要是SiO₂含量在2N左右的脉石英、石英岩和石英砂岩等，并普遍采用酸浸等方法加工高纯石英。

早在20世纪90年代，有专家分别以蕲春脉石英、河北脉石英和东海脉石英为原料进行了提纯试验，也有专家以安徽石英岩为原料进行了试验，都取得了较为理想的提纯效果。另有学者对比研究了新疆阿尔泰地区和美国Spruce Pine地区花岗伟晶岩矿床特征。

在寻求水晶替代原料的过程中，从最初的天然优质水晶，逐渐拓展到脉石英、石英岩和花岗伟晶岩等等，这类能够用于生产高纯石英砂的天然石英矿物资源形成了以高新技术产品为应用特点的“高纯石英原料”。

2 何为“高纯石英原料”？

1）“高纯石英原料”概念的定义：指那些能被现有成熟的矿物加工技术将其SiO2纯度提纯至99.9%及以上的天然石英矿物资源，提纯后的高纯石英砂满足现代高新产业使用效能的严格要求。

2）“高纯石英原料”与“玻璃硅质原料”的区别：玻璃硅质原料主要用以生产平板玻璃和器皿玻璃，而高纯石英原料是用于制造光纤、石英坩埚、石英玻璃、单晶硅和多晶硅等高新技术产品的一类特殊石英资源。高纯石英原料更符合现代高新产业对原料极高化学纯度的特征要求。

3 “高纯石英原料”有哪些特点？

1）资源类型

高纯石英原料资源类型并不局限于由石英单一组成的天然矿物岩石，它的来源既包括地质产出条件严苛的水晶，又包涵脉石英、石英岩、石英砂岩等，甚至可以从花岗伟晶岩等富石英矿物的岩石中获取。不同成因类型的石英原料性质存在差异，应用领域也有所不同。

2）加工技术

高纯石英原料需经过矿物加工技术处理，分离石英砂中的脉石矿物，富集纯净的石英颗粒，必要时还需对石英内部的包裹体和类质同象形式的杂质元素进行破坏和去除，最终提纯到目标应用领域的工业要求。

高纯石英原料的提纯潜力受矿石的化学成分、矿物组成、嵌布粒度和固结度等性质的影响，提纯产品的化学纯度越高、价值越高，下游石英制品具有技术含量高、应用领域尖端等特点。高纯石英原料的加工过程具有原矿性质影响大、产品纯度高、应用目的性强和易受污染等特点。

3）原料等级与市场价值

有国外学者根据石英原料中杂质元素的含量高低，结合相应矿床的规模大小和市场价格，将石英原料分为极高、超高、高、中等、普通、低这6个等级，但一般仅有人工合成的石英的纯度才能达到极高和超高等级（<8μg·g^-1）。

目前，天然矿物岩石中提纯的石英只能达到高等级，即高纯石英砂市场上最纯的产品（IOTA-8），虽然矿床规模小，但其石英砂产品的价格高达数百美元/吨。当杂质元素含量高于50μg·g^-1后，石英原料的储量规模剧增，而石英砂的价格却迅速下降。

小结

随着工业需求的日益旺盛，高等级的石英原料储量必将越来越少，加强对高纯石英原料的评价将是未来高纯石英产业的发展趋势之一。2019年10月30-31日，由中国粉体网在江苏徐州主办的“2019全国石英大会”上，来自西南科技大学的孙红娟教授将会带来题为《石英原料评价、选择与尾渣综合利用技术》的精彩报告，届时欢迎全国的石英人参会探讨交流石英原料的相关技术。

【专家简介】

孙红娟，西南科技大学环境与资源学院教授，矿物加工工程专业教研室主任。研究领域包括：层状结构矿物晶体化学、新型矿物材料制备和应用、固体废弃物处理与资源化利用等。截至2015年末，孙红娟教授已在国内外知名学术刊物和学术会议上发表学术论文150余篇，其中EI、SCI收录50余篇，申请发明专利13项，已授权6项。

参考资料：

吴逍.高纯石英原料选择评价及提纯工艺研究.西南科技大学

张大虎.以脉石英为原料加工5Ｎ高纯石英的试验研究.成都理工大学