高純石英是高檔石英制品的原料，是硅產業高端產品的物質基礎，廣泛運用于光伏、電子信息、光通訊和電光源等行業，在新材料新能源戰略性新興產業中具有重要地位和作用。

最早的高純石英使用一、二級天然水晶為原料，隨著高科技行業快速發展，有限且逐漸枯竭的天然水晶并不能滿足高純石英巨大的市場需求。從20世紀70年代開始，美國以花崗偉晶巖、日本以細粒偉晶巖、俄羅斯和德國則以變質石英巖和脈石英為原料加工高純石英。目前，以天然石英礦物為原料已變為獲取高純石英的最主要方式。

高純石英原料的來源及加工特點

資源獲取方式

高純石英原料資源類型并不局限于由石英單一組成的天然礦物巖石，它的來源既包括地質產出條件嚴苛的水晶，又包括脈石英、石英巖、石英砂巖等，甚至可以從花崗偉晶巖等富石英礦物的巖石中獲取。不同成因類型的石英原料性質存在差異，應用領域也有所不同，但高純石英原料僅占其中一小部分，主要用于生產高附加值的產品。

加工利用特點

高純石英原料的資源利用特點是從石英本身的物理化學性質出發，原料需經過礦物加工技術處理，分離石英砂中的脈石礦物，富集純凈的石英顆粒，必要時還對石英內部的包裹體和類質同象形式的雜質元素進行破壞和去除，最終提純到目標應用領域的工業要求。高純石英原料的提純潛力受礦石的化學成分、礦物組成、嵌布粒度和固結度等性質的影響，提純產品的化學純度越高價值越高，下游石英制品具有高新技術含量高、應用領域尖端等特點。高純石英原料的加工過程具有原礦性質影響大、產品純度高、應用目的性強和易受污染的特點。

雜質賦存狀態

石英原料中雜質元素種類多、含量高、賦存狀態多樣化，各地區形成石英礦石的熱力條件不同，原料中的雜質的賦存狀態均有差異。

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。

礦物組成與嵌布特征

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。石英受成巖作用和變質作用改造強度越大，石英與脈石礦物的嵌布差異越明顯，嵌布特征也逐漸由毗鄰型轉變為縫狀、甚至包裹型，在粉碎過程中單體解離難度依次增加，被加工為高純石英的可能性也逐漸降低。

研究表明，礦物組成即使很復雜的石英原料也具備被加工為高純石英的潛力，石英晶粒間隙和晶界間處存在礦物雜質的脈石英也可能被加工為高純石英，但是目前技術條件下，礦物包裹體雜質并不能從石英中被有效分離出，因此，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，因此流體包裹體中含有Na、K、Ca等雜質，是高純石英產品中雜質主要來源之一。

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。

石英中晶體結構雜質分為晶格雜質和非晶格雜質。晶格雜質主要以他類原子以類質同象的方式取代硅氧四面體中的硅原子，主要雜質元素有Al3+、Ti4+、Ge4+等。其中，微量元素替代石英中的硅原子主要有三種方式：（1）等價替代，如Ti4+、Ge4+替代Si4+；（2）離子團替代，如Al3+與P5+或Al3+與Na+替代Si4+；（3）電荷補償替代，如Al3+、Fe3+所形成的[AlO4/M+]0或[FeO4/M+]0結構中心。由于Al3+和Si4+半徑相近，Al3+替代硅原子最為常見，Al3+替代Si4+后為了達到電荷平衡，首先由正一價堿金屬離子（如Li+、Na+、K+）以及H+來補償，如果堿金屬離子不足，有時用正二價的Ca2+、Mg2+離子及部分過渡金屬離子來補償，從而堿金屬離子（如Li+、Na+、K+）以及H+等可作為電荷補償離子進入石英晶格而賦存于石英晶格間隙中，因此可以通過石英中Al的含量判斷石英原料的質量。

在現有加工技術下，石英原料中晶格雜質幾乎不能被除去。以晶格雜質形式存在的Al元素含量雖然極低，但除去難度極大，是制約高純石英最終質量的關鍵。                         

小結

總之，在現有技術條件下，能被用于加工高純石英的天然石英礦物應具備石英晶?；瘜W成分純凈，晶格雜質少甚至是沒有，嵌布粒度大，礦物包裹體和流體包裹體少，共伴生脈石礦物少等礦物學特征。

來源：中國粉體網