中國粉體網訊 高純石英作為半導體、光纖、光伏、光學、電光源等產業不可或缺且無法替代的重要功能性材料，是世界稀缺、我國短缺的戰略性資源。高純石英原料的來源主要分為水晶、脈石英和花崗偉晶巖三種。水晶礦床一般規模較小，且資源匱乏，目前主要用作工藝品原料；脈石英礦床一般規模不大，僅部分可用做高純石英原料；偉晶巖型高純石英具有規模大、品質高的特點，是將來高純石英相關勘查和研究的重要對象。
1花崗偉晶巖制備高純石英砂可行性分析
偉晶巖型石英資源通常具有規模大、雜質少、品質穩定、流體包裹體含量低等優點。
目前，國際上認可度較高的高端高純石英產品，如美國矽比科(Sibelco)公司的IOTA系列產品，其原料是來自美國北卡羅來納州的花崗偉晶巖礦脈，Sibelco公司利用該礦床偉晶巖生產的4N8及以上高端石英砂產品幾乎壟斷國際市場。
國內也存在具備高純石英提純潛力的花崗偉晶巖礦脈。張海啟等針對新疆阿爾泰地區偉晶巖型高純石英礦床采用適當的提純工藝流程，成功制備了4N8級高端高純石英砂。趙金洲等在秦嶺東部發現了礦物學屬性類似美國北卡羅來納州斯普魯斯番地區優質的花崗質偉晶巖，并通過煅燒水淬-破碎磨礦-磁選-超聲清洗-浮選-酸浸的工藝流程，獲得了4N級的高純石英產品。此外，張海啟等將河南盧氏龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床與美國斯普魯斯番偉晶巖型高純石英礦床進行對比研究，發現兩者具有相似的成礦地質背景和地球化學特征，具有較高的提純潛力。因此，結合當前高純石英的制備研究現狀及國內高純石英生產所面臨的原礦問題，以花崗偉晶巖作為原料制備高純石英在國內具有巨大的研究潛力。
2花崗偉晶巖礦的特點
花崗偉晶巖是由粗粒-巨粒礦物組成的淺色花崗質結晶巖，多呈脈狀、透鏡體、板狀、巖種體、不規則體等形態產出，常呈偉晶巖群出現。偉晶巖脈規模不等，出露寬幾十厘米至幾百米不等，延伸長可達幾公里。
花崗偉晶巖具有多種內部結構分帶型式，包括均一結構、分帶結構和分層結構；化學組成上與花崗巖相近，具有更高的稀有金屬和揮發分含量；從太古代至中新世均有出現，產出構造背景包括造山、造山后和非造山。花崗偉晶巖是稀有金屬、云母、陶瓷長石、高純石英和寶石的重要賦存巖石。
花崗偉晶巖的形成過程是復雜的，用任何一種簡單的觀點都難以解釋偉晶巖成因的全過程。國內外學者在長期深入的研究中提出了多個花崗偉晶巖成因模式，目前主要認為花崗偉晶巖巖漿來自巖漿分異或深熔作用。
3我國偉晶巖礦分布情況
（1）河南東秦嶺-大別造山帶花崗偉晶巖
研究人員在河南東秦嶺-大別造山帶出露的花崗偉晶巖中發現了高純度石英自然礦物，經河南省有色金屬地質礦產局與中國科學院地球化學研究所聯合攻關研究和野外查證，認為石英礦物賦存的花崗偉晶巖類型與美國北卡羅來納州Spruce Pine花崗偉晶巖相近，巖石造巖礦物組合簡單，除石英外，其他礦物主要為長石和少量白云母。石英顆粒中少有氣液相包裹體，雜質元素Al、Fe、Ti、Ca、Mg等含量較少，礦物的其他基本特征與國外制備超高純石英砂原料十分相似。
在河南東秦嶺-大別造山帶已發現花崗偉晶巖脈近7000條，平均密度約為86條/km2，中大型偉晶巖脈近400條。脈體規模大，巖石類型和石英礦物的結構構造特征類似于Spruce Pine花崗偉晶巖，并且其全巖石英礦物含量(40%~45%)大于后者(25%~35%)，有望開發成為制備高純石英砂的原材料基地。
（2）龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床
河南盧氏龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床位于北秦嶺構造帶東部。礦床賦存于秦嶺巖群石槽溝組和峽河巖群寨根組中，礦石類型為白云母花崗偉晶巖型，其主要礦物成分為鈉長石(31%～51%)、微斜長石(11%～20%)、石英(25%～38%)和白云母(7%～9%)，含少量石榴子石(1%～2%)、黑云母(＜1%)等；石英礦物經深度提純SiO2含量可達99．997%。
北秦嶺地區偉晶巖脈數量多，規模大，新發現的盧氏龍泉坪石英礦床具有和美國 Spruce Pine 高純石英礦床相似的地質特征。龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床的發現對我國高純石英資源地質勘查具有重要的示范和引領作用。
（3）新疆阿爾泰地區花崗偉晶巖
我國新疆阿爾泰地區是世界聞名的花崗偉晶巖集中區，在長413km、寬20～60km的變質巖帶內，出露各類花崗偉晶巖脈數萬條，形成十余個偉晶巖密集區，具有偉晶巖型高純石英資源的稟賦條件。
這些偉晶巖型高純石英脈體賦存于瓊庫爾地體震旦系－下寒武統喀納斯巖群中，礦石類型為白云母偉晶巖型，其主要礦物組成為石英、鉀長石、斜長石、白云母和少量黑云母。石英顆粒粒徑介于0.3～4mm，部分石英顆粒包裹于長石內部。石英顆粒中包含流體包裹體的非純凈顆粒含量較多，顆粒內流體包裹體主要呈面狀分布，尺寸較小，多在10μm以下，類型以富液相氣液兩相包裹體為主。
陳培榮等通過對比該區域與美國SprucePine地區花崗偉晶巖在地質背景、礦物學、巖石學和地球化學方面的特征差異，認為阿爾泰地區具有尋找高純石英的前景。張海啟等采用雜質定向去除技術，進一步去除石英礦物中晶間雜質和包裹體雜質，成功制備了SiO2純度達到99.9983%的4N8級高端高純石英砂。該研究為我國偉晶巖型高純石英資源的找礦突破指出了方向，可有力地支撐服務我國戰略性新興產業關鍵資源材料的安全供給。
（4）其他
廣東省礦產應用研究所發現，從南雄某地花崗-花崗偉晶巖型礦床中分選出的石英砂具有遇水透明度高、棱角分明、裂紋少的特點，這一現象引起試驗人員的高度重視，隨即開展了一系列不同礦山石英砂樣品的巖相對比試驗。參考資料篩查，南雄花崗-花崗偉晶巖型石英資源為廣東省內目前唯一高純石英資源。
參考來源：廣東省地質局
【1】王振軒，等.江西花崗偉晶巖制備4N級高純石英工藝研究.非金屬礦.2023.
【2】趙金洲，等.東秦嶺花崗偉晶巖中高純石英礦物的可利用性研究.礦物巖石地球化學通報.2022.
【3】張海啟，等.河南盧氏龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床的首次發現及找礦意義.礦產保護與利用.2022.
【4】周起鳳，等.花崗偉晶巖成因探討：巖漿分異與深熔.地學前緣.2023.
【5】張海啟，等. 新疆阿爾泰偉晶巖型高純石英礦床地質特征及4N8級產品制備技術.礦產保護與利用.2022.
（中國粉體網編輯整理/星耀）
注：圖片非商業用途，存在侵權請告知刪除！
