中國粉體網訊 石英中雜質的賦存狀態可分為三類：脈石礦物類雜質、氣液包裹體雜質、類質同象同類雜質，其中包裹體是包裹在石英礦內部的某些固體礦物或氣液雜質，是制約高純石英產品制備的關鍵性因素之一。如果在石英晶體中包裹體大量存在，那么它們會對石英原材料的化學純度和質量有很大的影響。
流體包裹體：制約高純石英制備的關鍵因素之一
高純石英原料的質量及加工難度受礦物包裹體及流體包裹體的影響，因此需進一步對原料中包裹體的數量、大小、分布狀態成分組成、形態形貌等特征進行研究。天然石英中礦物包裹體最普遍的有白云母、綠簾石、透閃石、長石、金紅石、陽起石，其次是赤鐵礦、方解石等。流體包裹體直徑一般為微米級，體積較小，在形成過程中所捕獲的流體屬過飽和溶液，當溫度降低時會從溶液中結晶形成包括石鹽、鉀鹽以及一些硅酸鹽礦物的子礦物，因此含有Na、K、Ca等，Na、K、Ca和Cl通常也是主要污染源。雖然經過高溫煅燒、反復強化混合酸浸、堿浸、熱壓浸出后能顯著降低雜質含量，但普遍含有大量流體包裹體的石英很難被加工為高純石英。
石英礦物中存在大量流體包裹體，根據其成因可分為原生包裹體、假次生包裹體、次生包裹體三類。原生包裹體是伴隨著石英晶體的生長而形成的，存在于石英晶體的結晶面，因此最難脫除；假次生包裹體是石英晶體生長過程中受應力作用產生裂紋，生長晶體的流體介質自然地進入其中，并被繼續生長的主礦物晶體圈閉而形成的包裹體；次生包裹體是石英晶體結晶后形成，主要分布在石英顆粒的裂縫中，因此相對較容易脫除。
流體包裹體的去除方法
破碎與磨礦工藝
破碎與磨礦工藝是暴露、去除流體包裹體的常見方法。它能夠一定程度上選擇性暴露次生、假次生流體包裹體，利用浮選直接分離整個石英顆粒，或利用水/酸浸出分離表面雜質。但這些工藝對高品質石英中微小原生包裹體的選擇性低。
高溫焙燒法
在高溫焙燒過程中，隨著溫度的升高，石英會發生晶型轉變，同時伴隨體積的變化，從而導致內應力加大，使石英產生裂紋。在高溫焙燒過程中流體包裹體的內外壓力失衡會導致其爆裂，并在石英的表面產生裂紋，有利于降低酸浸體系中組員擴散阻力，從而強化去除石英中的流體包裹體中雜質。
微波加熱法
微波可對不同的物質進行選擇性加熱，加熱速度快且均勻，近些年來，微波工藝廣泛應用于礦物加工過程中。最早在美國、英國、澳大利亞等國家開始研究，我國起步較晚，于20世紀80年代開始研究，并取得了一定的進展。由于微波具有選擇性加熱的特點，在微波焙燒過程中，石英中的氣液包裹體可以迅速加熱，從而破裂，達到去除的效果，進而降低焙燒的時間。
冷或熱爆裂法
冷或熱爆裂法是通過加熱石英晶體，使其處于高溫的條件下，則石英晶體與其中的氣液包裹體界面將會產生極大的壓力差。這極大壓力差將會使石英晶體內的氣液包裹體炸裂，從而使石英晶體內的氣液包裹體達到去除的效果。
微波輔助加溫爆裂法
微波輔助加溫爆裂技術也是近年來興起的新型流體包裹體分離技術。微波輔助加溫爆裂技術實質上是改變了體熱源，利用微波選擇性地加熱流體包裹體，實現流體包裹體的爆裂。需要注意的是，微波輔助加溫對Si-O-Si鍵的削弱有限，對次生、假次生流體包裹體的分離可能有效，對高品質石英中微小原生包裹體的分離效果還需持續關注。
酸蝕法
酸蝕法是利用熱爆裂法或機械破碎法將硅石礦分解成小顆粒的石英砂，再利用強酸（硫酸、鹽酸、氫氟酸、草酸等）剔除石英砂中的金屬氧化物雜質（如Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO等）以及黏附在雜質表面的氣液包裹體的方法。高溫煅燒后水淬可使石英顆粒表面形成裂縫，且縫隙集中分布在富含雜質的晶界部位，酸蝕時酸液可浸入到縫隙等應力集中處，進入顆粒內部將雜質相溶解，同時達到去除部分氣液包裹體的目的。
酸蝕法的優點是在剔除石英砂中金屬雜質粒子的同時可間接清除大量氣液包裹體，無需其他投入。但制備高純石英玻璃所需的石英砂，酸蝕法只能清除砂料表面的氣液包裹體，無法滲入其內部，因而對氣液包裹體的剔除效果仍不太理想。而且酸蝕過程中使用的是無機強酸，廢液治理難，對生態環境的污染嚴重。
高溫氯化脫氣法
高溫氯化脫氣法是將石英砂加熱到1000~1200℃并向其通入Cl2和HCl混合氣體，在高溫條件下使Cl2和雜質離子發生反應，生成的氣態鹽類從石英晶體微裂紋處排出，從而達到提純的效果。
高溫氯化脫氣法對氣液包裹體的去除是有一定的效果的，然而一些金屬氧化物的氯化機理還是很復雜，特別是高溫氯化的起始溫度還是個難題。美國的尤尼明公司就是主要采用此技術生產高純石英砂，在這項技術上尤尼明公司一直處于國際領先的地位。
酸堿差異腐蝕法
酸堿差異腐蝕法是通過石英晶體與氣液包裹體在酸和堿的腐蝕下有著不同的腐蝕速率，從而使其去除氣液包裹體。研究人員通過研究證明，酸堿差異腐蝕對氣液包裹體是有效果的，但是作用也是有一定限度的。
小結
石英礦中普遍含有氣液包裹體，伴隨著石英晶體生長機制和周圍介質濃度發生變化，微量的固、液、氣三相與石英晶面的生長作用力相互影響，差異性變化將H2、O2、N2、CO、CO2等捕獲包裹在石英晶體中形成包裹體。氣液包裹體的存在一方面是微量雜質的主要來源，一方面也改變石英原料的熔融性，是石英玻璃產生氣泡的主要原因。
因此，在選擇高純石英原料時，應開展系統的流體包裹體分布規律研究，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，或聯合多種工藝方法進一步剔除石英礦中的流體包裹體。
參考來源：
林敏等.高純石英(SiO2)評述（三）：流體包裹體的分析、活化與分離。
張洪武.石英礦中Al/Fe氣液包裹體強化去除制備高純石英砂實驗研究
侯清麟等.石英砂結構組成性雜質剔除技術現狀
侯清麟等.剔除硅石礦中氣液包裹體方法的研究
王云月等.高純石英原料特征和礦床成因研究現狀綜述
（中國粉體網編輯整理/初末）
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