高纯石英做不好？可能败在细节

中国粉体网讯  高纯石英是电子、光源、光通讯、光伏、半导体、光学等现代高新技术光电子产业的基础材料。近年来，国内高纯石英资源和选矿技术均有一定突破，实现4N8级以下高纯石英国内资源替代，但4N8及以上高纯石英依然依赖进口。

来源：神汇硅材

而高纯石英制备成功与否的关键，50%取决于矿的成因，50%取决于提纯技术，因此要根据不同的矿的成因，设计不同的提纯方法和工艺。而高纯石英原料矿床有着多种成因类型，进行原料矿床成因研究，有利于了解原料的流体类型以及何种温度压力条件会更利于石英的提纯。

石英的矿物学特征

石英是由硅原子和氧原子组成的架状结构的氧化物矿物，广泛存在于岩浆岩、变质岩、沉积岩及热液脉中，是自然界最常见造岩矿物之一，通常是指α-石英（低温石英，三方晶系）。石英的同质多像变体还包括β-石英（高温石英，六方晶系）、磷石英、方石英、柯石英等，石英矿物至少有14种变种，占地壳总量12.6%，是地壳中的主要造岩矿物之一。石英矿物形成温度区间很大，在不同的压力和温度下形成的石英对应于不同的地质作用。如，高温高压下形成的柯石英对应于超高压变质作用，低温低压则形成热液石英等。

天然石英矿物根据成因类型可以分为岩浆型、变质型和水热生长型，石英矿床形成时，温度和压力对石英质量有重要影响，特别是在石英形成后期，高温高压作用有利于石英晶粒内部杂质向晶界边缘或微细包裹体中迁移，且形成的石英中流体包裹体含量较少，可能具备加工为高纯石英的潜力。岩浆型花岗伟晶岩石英是高温岩浆缓慢结晶而成，岩浆温度高冷却时间长，石英体系中杂质易析出，因而岩浆岩型花岗伟晶岩中的石英纯度极高，气液包裹体极少，可能会被加工为高纯石英。

石英的杂质元素赋存形式

天然石英矿物中杂质元素的主要赋存形式有：表面吸附、矿物包裹体、气液包裹体、晶格杂质等。

石英矿物表面的吸附杂质通常粒度较粗，通过物理提纯几乎可以全部去除；矿物包裹体中包含众多的杂质元素，由于其嵌布粒度细，被石英紧密包裹，在现有工艺条件下很难除净，对石英最终提纯品级影响非常大；石英矿脉发育过程中，地壳抬升或沉降运动会将部分杂质裹挟进石英岩内部，形成气液包裹体类杂质，在高纯石英材料的生产加工中需要严格控制原料中的气液包裹体杂质的总量，以确保高纯石英成品质量合规；而赋存于石英晶体结构中的微量元素因受到硅氧四面体的束缚而很难被活化，利用常规的选矿技术（磁选、浮选、酸浸）难以实现有效的分离，石英中的晶格杂质需要破坏石英晶格才能除掉，是最难除掉的杂质种类，也是目前高纯石英研究主要关注杂质种类。

高纯石英的加工提纯

确定好原料矿床的性质，就可以有针对性的选择提纯工艺对石英进行提纯。将石英矿加工为高纯石英就是尽可能分离出石英原料中各种杂质的过程。首先粉碎分级使石英矿物与脉石矿物单体解离并得到相应粒级的石英颗粒，之后再根据石英中杂质元素赋存状态选择有针对性的加工技术使独立矿物杂质、包裹体杂质和晶格杂质与石英有效分离。

现阶段矿物提纯工艺有：研磨、分选、磁选、重选、电选、浮选、酸洗、酸浸、加热、氯化焙烧等矿物提纯工艺，每一个工艺环节都至关重要，每个工艺环节都需要注意很多细节，如酸洗过程中，要根据不同的二氧化硅，选择不同浓度的化学方法、不同时间、不同温度，主要考虑酸性、氧化性、活性、钝化性；在氯化过程，要控制好氯化的温度、时间和气体浓度。

2024年11月21-22日，由中国粉体网主办的“2024（第八届）全国石英大会暨展览会”将在江苏徐州召开，江苏省高纯石英工程研发中心主任、神汇科技技术总监陈怀斌将做《高纯石英砂提纯工艺与注意细节》的报告。届时，他将结合多年高纯石英从业经验，详细解读高纯石英提纯理念以及在高纯石英提纯时需要注意的种种细节。

参考来源：

陈怀斌.矿源晶体结构与提纯工艺应用

施娅颖.高纯石英的杂质类型及深度提纯技术研究进展

赵海波.天然石英矿物微量元素赋存特征研究进展及对高纯石英找矿的指示

马超等.高纯石英原料矿物学特征与加工技术进展

（中国粉体网编辑整理/初末）

注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！