石英是一种物理化学性质稳定的矿产资源。21世纪是属于硅基材料的未来，随着半导体、光伏、电子信息、光通讯、电光源等高新技术产业的快速发展，作为原材料的高纯石英需求量激增。高纯石英 (HPQ) 是由自然界天然存在的水晶、花岗伟晶岩石英、脉石英等较高纯度石英作为原料矿石经提纯加工而成的高品质石英。随着水晶资源逐渐枯竭，如何从花岗伟晶岩石英、脉石英等储量相对丰富且分布广泛的天然石英矿石中分离提纯出高纯度石英砂 (特别是超高纯石英) 成为当前和未来的研究热点。热液脉体中结晶出来的脉石英因晶粒结晶粒度粗大，易于解离，SiO2含量高，是替代天然水晶作为加工高纯石英 (HPQ) 的理想原料矿石。中国科学技术大学杨晓勇教授团队在Minerals 期刊发表了文章，对巴基斯坦某地脉石英矿进行了高纯石英 (HPQ) 制备潜力评价，为企业进一步开发和利用该类海外石英资源提供了科学依据。
研究过程与结果
样品特征与实验设计
原料特性：B6-1石英样品手标本为块状结构，致密坚硬，颗粒大小均匀，为烟灰白色半透明状，性脆，油脂光泽，贝壳状断口，表面裂隙少量发育，无解理面。矿物组成主要为石英结晶体，肉眼观察局部表面有淡黄褐色铁锈。该样品质地纯净、质量较好，具备高纯石英原料的基本特点。
技术路线：采用“破碎 - 超声脱泥 - 浮选 - 高温煅烧水淬 - 热压酸浸 - 氯化焙烧”联合工艺 (图1)，结合光学显微镜、SEM、拉曼光谱及ICP-MS等分析手段，系统研究杂质赋存状态与提纯机制。
图1. 高纯石英制备工艺流程图
关键技术突破
高温氯化提纯装置：自主研发的高温氯化提纯实验装置实现晶格杂质高效去除。石英原矿中的总杂质元素含量经过提纯后由128.86 ppm降为24.23 ppm，仅残留微量的Ti和Li，杂质去除率为81.20%。
包裹体控制技术：利用煅烧 - 水淬工艺促使包裹体爆裂，结合酸浸深度净化，最终获得表面光滑、包裹体残留量极低的高纯石英砂。
成分精准调控：通过浮选有效分离钾长石，酸浸去除Ca、Mg等元素，氯化焙烧降低Na、K含量，最终SiO2纯度达99.998% (4N8级)。
研究总结
本次研究采用破碎、超声脱泥、浮选、高温煅烧、水淬、热压酸浸、氯化焙烧等联合提纯工艺，从巴基斯坦脉石英中获得精制石英砂，并讨论了该工艺对石英砂原料的影响。采用光学显微镜、扫描电镜和体溶液LA-ICP-MS相结合的分析技术对石英原矿和精制石英砂中杂质的类型和杂质元素含量进行了系统的分析，并评估其作为高纯石英原料矿的特征、限制及应用价值。本研究首次揭示巴基斯坦脉石英的高纯石英制备潜力，通过工艺创新实现从原料特性到产品品质的全流程控制。研究成果不仅为该地区石英资源开发提供技术支撑，更对全球脉石英型高纯石英制备具有重要参考价值。
阅读原文：https://www.mdpi.com/2878138
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了解本特刊详情：https://www.mdpi.com/journal/minerals/special_issues/CI0E4B050U
Minerals 期刊介绍
主编：Leonid Dubrovinsky, University Bayreuth, Germany
期刊研究范围涵盖矿物学、矿物地球化学和年代学、经济矿物资源、矿物勘探、创新的采矿技术以及矿物加工等广泛领域。期刊现已被 SCIE、Scopus 等数据库收录。
2024 Impact Factor：2.2
2024 CiteScore：4.4
Time to First Decision：18 Days
Acceptance to Publication：2.5 Days
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