关于高纯石英原料矿石地质学评价方法的探讨

高纯石英资源是一种重要的战略性资源。本文结合高纯石英成矿地质特征及其对后期选矿提纯、材料加工等的影响,系统总结了高纯石英原料中杂质的赋存状态、形成机理以及评价方法等,得出:(1)可以作为高纯石英原料的潜在岩石类型有花岗伟晶岩(包括不含暗色矿物的伟晶状花岗岩)、脉石英以及水晶,岩浆演化晚期的伟晶状花岗岩-伟晶岩早期阶段的NYF型花岗伟晶岩结晶形成的石英纯度更高,后期适当的变形变质作用更有利于高纯石英矿床的形成。高纯石英原料矿石中石英矿物呈现无色透明至半透明,矿物构造裂隙少,伟晶岩型矿石矿物组成通常为石英、钠长石、条纹长石、白云母等,黑云母等暗色矿物含量极少,基本不见锂辉石、独居石等稀有金属矿物和电气石、萤石等含挥发分矿物。(2)影响高纯石英的主要地质因素包括脉石矿物及晶界杂质、包裹体、晶格杂质等。其中包裹体类型、数量和尺寸是包裹体评价的关键指标,天然石英矿物中的气液两相包裹体、矿物包裹体和<10μm包裹体应尽量少;Al和Ti是晶格杂质元素评价标志性元素,通常要求天然石英矿物中Al<50×10-6和Ti<10×10-6。(3)建议按照手标本特征-石英矿物特征-石英中包裹体特征-晶格元素赋存状态及含量的顺序,从宏观到微观,综合借助光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、阴极荧光光谱分析系统(SEM-CL)、激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)等开展地质学评价和研究工作。

东秦岭伟晶岩型高纯石英矿地球化学、锆石U-Pb及Hf同位素研究:对高纯石英找矿方向的探讨

[研究目的]高纯石英是战略性新兴产业的关键基础材料,是世界稀缺的战略性矿产资源。目前美国以Spruce-Pine花岗伟晶岩作为原料生产的4N8及以上高端石英砂产品几乎垄断国际市场。东秦岭4N级伟晶岩型高纯石英矿点的发现为研究高纯石英形成机制、实现找矿突破和建立成矿模型提供了难得的机遇。[研究方法]通过对东秦岭新发现的伟晶岩型高纯石英矿点开展野外调查,并与美国Spruce-Pine高纯石英矿床伟晶岩开展岩石地球化学、锆石U-Pb同位素年代学和Hf同位素等方面的对比研究。[研究结果]东秦岭10号高纯石英矿形成于早泥盆世,锆石U-Pb年龄为(406.8±0.8)Ma,稍早于美国Spruce-Pine的高纯石英花岗伟晶岩形成时代。东秦岭高纯石英矿点伟晶岩与美国Spruce-Pine高纯石英矿床伟晶岩形成温度均为600℃左右。东秦岭高纯石英矿点伟晶岩与美国Spruce-Pine高纯石英矿床伟晶岩具有相似的岩石地球化学特征,表现I型花岗岩和高分异演化特征,源区物质来源既有下地壳,也有幔源物质。仅通过对东秦岭高纯石英矿点伟晶岩和灰池子花岗岩体空间关系、形成时代和岩石地球化学特征,是不足以完全反演源区特征及成岩成矿过程,对于东秦岭高纯石英矿点伟晶岩和灰池子花岗岩体是否存在同源演化仍需要进一步研究。[结论]东秦岭与美国Spruce-Pine高纯石英矿床在花岗岩类型、岩浆特征和形成温度等方面具有相似性,为进一步揭示高纯石英成矿地质背景和实现找矿突破提供理论依据。

纯净胜瑾瑜贵若冠上珠——解读高纯石英

石英,作为一种传统的重要工业矿物,广泛应用在玻璃、陶瓷、铸造、建筑、宝玉石装饰等传统行业。20世纪80年代以来,石英的工业应用进一步扩大到石油压裂支撑剂和3D打印砂等新领域,尤其是计算机、新材料、新能源等新兴产业对石英原材料产品的纯度提出更高要求,发展出“高纯石英”这一概念。高纯石英是石英玻璃、硅材料及相关产业发展的物质基础。

江西高纯石英用硅质原料综合评价研究

高纯石英是太阳能光伏、半导体芯片、光纤通信等高端技术领域的关键基础矿物原材料,长期以来我国对高纯石英高端产品和中高端产品加工用硅质原料高度依赖进口,高端原料面临严重的资源瓶颈。2019年以来,江西省地质调查勘查院开展了高纯石英用硅质原料找矿研究工作(唐春花等,2021)(1).

高纯石英原料矿物的选择及提纯方法研究

随着战略性新兴产业的快速发展,高纯石英的重要性越来越引起重视。高纯石英通常注重天然石英矿物的可加工性,其提纯制备受原料性质影响很大。因此通过工艺矿物学研究,明确石英原料中杂质的种类、含量及可选择性是选择合适高纯石英原料和制定提纯方案的关键。本文重点介绍了高纯石英原料矿物的评价选择标准及提纯方法。

江西某脉石英制备4N5级高纯石英砂试验研究

利用江西某脉石英岩心矿石制备高纯石英砂,探究了磨矿时间、磁选、擦洗、矿浆pH值对高纯石英砂纯度的影响,确定最佳试验条件,采用4段磁选-2段擦洗-2段水洗-2段浮选-2段脱药-焙烧-水淬-酸浸工艺,得到的最终产品石英砂SiO_(2)含量(质量分数,下同)达到4N5级,总杂质含量为54.84μg/g,其中Al元素含量为16.76μg/g,Na元素含量为5.83μg/g,K元素含量为6.46μg/g,Fe元素含量为17.50μg/g。该工艺对对脉石英矿物制备高纯石英砂具有一定指导意义。

江西宁都白云母伟晶花岗岩型高纯石英用硅质原料矿床特征与资源潜力

高纯石英以优异的物理化学性能成为战略性新兴产业的关键基础原料,中国是高纯石英消费大国,高端产品全部依赖进口。在高端高纯石英领域,中国面临着优质高纯石英用硅质原料匮乏和高端产品提纯技术短板,优质资源是提纯加工高端高纯石英的关键基础,中国迫切需要突破优质资源瓶颈。通过与美国Spruce Pine白岗岩高纯石英用硅质原料矿床对比研究,在武夷山隆起西部的江西宁都地区发现了白云母伟晶花岗岩型高纯石英用硅质原料,认为西武夷山地区是花岗岩型高纯石英用硅质原料找矿有利地区。本次在成矿地质背景和矿床地质特征基础上,开展矿石矿物特征、石英内部包裹体特征、气液包裹体成分、岩石地球化学、石英杂质元素、主要晶格杂质等研究,探讨矿床成因,评价资源潜力。宁都白云母伟晶花岗岩为亚碱性过铝质花岗岩,富含钾长石,K含量大于Na,具有较高的大离子亲石元素,较低的高场强元素和稀土元素含量,Eu既有正异常也有负异常。石英包裹体以气液为主,气液包裹体面积占比1.69%,含少量白云母等矿物包裹体,主要杂质元素Mg、Fe、Li与Spruce Pine白岗岩石英相近,杂质元素总量低,平均618.03×10^(-6)。石英主要晶格杂质Al、Li、Ti元素总量低,为89.82×10^(-6),石英纯度达到SiO_(2)99.99%以上,是优质高纯石英矿物原料,预测资源规模为大型。宁都白云母伟晶花岗岩赋存于会同岩体中深根部带,为加里东期“S”型花岗岩,由伴随会同岩体同期演化的富含长英质的浅色熔体演化成岩。研究成果对西武夷地区寻找同类型矿床具有典型矿床对比意义,调查评价方法对中国同类型高纯石英用硅质原料找矿具有指导意义。

陕西某脉石英制备高纯石英研究

以陕西某脉石英为原料,采用X射线荧光光谱仪(XRF)、电子光学显微镜、电子显微探针及能谱仪对硅石的元素组成、矿物学特征和杂质赋存状态等进行研究。根据原料分析结果,采用“色选-棒磨-分级-磁选-浮选-酸浸”的工艺对原料进行提纯,得到精矿SiO_(2)含量(质量分数,下同)为99.995%,Fe_(2)O_(3)含量降至0.8×10^(-6),Al_(2)O_(3)含量降至25.2×10^(-6),达到4N5级高纯石英砂要求。

江西棠阴花岗伟晶岩型高纯石英原料杂质元素含量特征研究及评价方法探讨

花岗伟晶岩是高纯石英原料选择的重要方向,但对于该类型高纯石英原料的评价仍处于探索阶段。基于此,采用石英岩相学、原矿石英化学成分和石英原位微区分析等方法,对江西棠阴矿区的花岗伟晶岩中石英矿物杂质元素含量及赋存状态开展了研究,以期为花岗伟晶岩型高纯石英原料评价体系的建立提供依据。研究结果表明,棠阴花岗伟晶岩石英内部包裹体以气液相为主,主要呈带状、群状、线状分布,少量呈星散状分布,在提纯工艺过程中易于去除。棠阴花岗伟晶岩石英中微量元素主要为Al、Ti、Ca、P、Li、Na,少量为K、Ge、B、Fe,杂质元素总量(∑_(总))为100.40×10^(-6)~408.61×10^(-6)(平均含量为202.84×10^(-6)),Al、Li、Ti元素含量之和(∑_(Al+Li+Ti))为80.15×10^(-6)~327.94×10^(-6)(平均含量为151.09×10^(-6))。赋存于棠阴花岗伟晶岩石英晶格的∑_(Al+Li+Ti)低于100×10^(-6)。棠阴花岗伟晶岩石英具有较好的可提纯性,经提纯SiO_(2)含量可达99.99%以上。

豫西卢氏南部含高纯石英花岗伟晶岩岩石地球化学特征研究

卢氏南部官坡—狮子坪—瓦窑沟一带是河南省最大的花岗伟晶岩脉密集区,伟晶岩类型复杂多样,本文对研究区13件代表性样品进行野外观察及镜下观测,并结合高纯石英实验室提纯验证,发现部分特殊种类白云母—钠长石型、白云母—二长石型花岗伟晶岩可提纯出SiO_(2)含量超过99.99%的成品石英砂,这暗示“高纯石英矿物”在空间分布上存在不均匀性,并且对伟晶岩有特定的岩性要求。通过岩石地球化学分析,东秦岭卢氏南部含高纯石英花岗伟晶岩成分相当于碱性花岗岩或钾质花岗岩,暗示形成于张性构造背景;伟晶岩的微量元素成分相当于LCT型,推测母岩为侵位于寨根组变火山岩的灰池子二长花岗岩岩体,含高纯石英花岗伟晶岩岩石类型相当于LCT-I型。

高纯石英砂浮选工艺与药剂研究进展

高纯石英砂是半导体、光纤通信、光伏、航空航天等高新技术产业的基础原料,战略地位十分重要,直接关系到国家高新技术产业的健康可持续发展。作为高纯石英砂提纯工序中的关键一步,浮选技术的发展直接影响高纯石英砂原料的品质。对比分析了“有氟有酸”法、“无氟有酸”法以及“无氟无酸法”等主流浮选技术的优缺点,系统介绍了抑制剂、pH调整剂、活化剂等高纯石英砂浮选药剂的研究进展。在总结传统和新型合成药剂特点的基础上,阐述了目前高纯石英砂浮选行业面临的问题。为了突破国外高纯石英的垄断与封锁,尽可能降低浮选对环境的不利影响,发展环境友好型高纯石英砂浮选技术和开发绿色高效高纯石英浮选药剂将是未来的研究重点。

高纯石英提纯技术取得新进展

中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所利用自主研发的高纯石英加工提纯原创技术,针对国外某花岗伟晶岩型高纯石英矿开展的实验室分选提纯试验研究,近日获得了SiO2纯度达到5N2的高纯石英精矿产品。郑州综合利用所基于自主研发的流体包裹体识别与评价、人工智能预选、石英粒度调控、高纯石英原料高纯化评价、杂质元素靶向去除、痕量杂质元素检测等系列专利技术,对该矿开展工艺矿物学和选冶提纯研究,一是查清该矿的矿物组成、杂质赋存状态,研究表明该矿主要由石英、钠长石、白云母组成,含有少量的石榴子石和钾长石;二是对该矿进行实验室分选提纯试验研究,最终获得产率为10.37%、SiO2纯度99.9992%的高纯石英精矿产品,且各主要分量杂质元素含量均较低,该试验研究也成功验证了郑州综合利用所自主研发的相关高纯石英提纯技术的可靠性和稳定性。

巨头“抢砂”背后:高纯石英砂是如何牵动光伏产业链的?

近日,欧晶科技豪掷3.5亿美元,与矽比科北美公司签署了原材料高纯石英砂的采购协议!今天我们就来分析一下,石英坩埚龙头欧晶科技3.5亿美元“买砂”的背后蕴藏着什么?

河北省高纯石英砂原料找矿方向探讨

河北省石英成因类型齐全,但构成高纯石英砂原料资源有限。为了研究找矿方向,通过搜集资料、野外调查,典型矿床(矿化点)剖析,认为:太古宇的韧性剪切构造发育区混合岩化形成的伟晶岩脉、构造破碎带内的变质伟晶岩脉和脉石英为重点找矿靶区;酸性岩体分布区是寻找水晶和脉石英的潜在地带。

万里挑一的高纯石英矿,会出现在这里吗?

河南省花岗伟晶岩河南东秦岭-大别造山带:出露的花岗伟晶岩中发现了高纯度石英自然矿物,科研人员认为石英矿物赋存的花岗伟晶岩类型与美国北卡罗来纳州SprucePine花岗伟晶岩相近,岩石造岩矿物组合简单,除石英外,其他矿物主要为长石和少量白云母。石英颗粒中少有气液相包裹体,杂质元素Al、Fe、Ti、Ca、Mg等含量较少,矿物的其他基本特征与国外制备超高纯石英砂原料十分相似。

中国高纯石英产业链现状及发展建议

高纯石英是世界稀缺、中国短缺资源,关系到中国的半导体芯片、光伏和航空航天等关键性新兴产业发展。通过对中国目前高纯石英产能不足、加工技术相对落后等现状分析,揭示缺少高纯石英质量评价标准是制约中国高纯石英产业发展的关键因素,国内缺少高品质优质原料矿是制约中国高纯石英产业健康发展的“卡脖子”问题。进一步研究指出,在新一轮找矿突破战略行动中,加强产学研用相结合,公益性勘查项目优选一批可供出让的优质高纯石英原料矿的勘查区块,拉动商业勘查,提升高品质优质原料矿的供应能力,切实保障中国高纯石英产业链安全。

高纯石英样品中放射性钍和铀含量的测量方法研究

针对半导体工业原料高纯石英砂,放射性元素钍和铀的含量是其中的一个需要关注的指标。建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定高纯石英样品中放射性钍和铀的方法。称取一定质量的高纯石英样品后,加入氢氟酸和硝酸使其完全消解,蒸干后加入硝酸复溶杂质元素,最后用2%的硝酸溶液定容至5 mL,使用^(187)Re作为在线内标,测量^(232)Th和^(238)U。石英样品称样量可以多达1 g以上,测量样品溶液中盐含量较低,无需考虑基体效应。标准工作曲线的范围为0、0.05、0.1、0.2、0.5和1.0μg·L^(-1),工作曲线的相关系数均大于0.9995,该方法钍和铀的检出限分别为0.02和0.03 ng·g^(-1)。对钍、铀含量分别为0.32 ng·g^(-1)和0.62 ng·g^(-1)的样品,7次测量精密度分别为5.7%和7.7%,通过3组加标实验样品,钍和铀的平均加标回收率分别为94.8%和91.4%。该分析方法精密度和加标回收率符合一般化学分析方法验证的要求,可以应用于高纯石英样品中放射性钍和铀的测量,其他元素也可参考该方法进行测量。

内蒙古某白伟晶岩纯化制备高纯石英砂

这是一篇矿物加工工程领域的文章。针对内蒙古某白伟晶岩样品进行工艺矿物学研究,采用“焙烧水淬-热压混合酸浸”实验工艺流程对内蒙古某地白伟晶岩进行选矿实验研究。通过条件实验研究得到较佳工艺条件,高纯石英砂中SiO_(2)含量由99.917%提高到99.994%,杂质元素总含量从419.9 g/t下降到54.79 g/t,总去除率达86.95%;主要杂质元素Al含量从250.9 g/t下降到26.09 g/t,Al元素去除率达到了89.60%,取得了较好的纯化效果。

江西花岗伟晶岩制备4N级高纯石英工艺研究

本试验研究江西棠阴花岗伟晶岩型石英矿石制备高纯石英的工艺路线并对其工艺条件进行优化,为当地特色石英矿产的高值化利用提供技术支撑。针对江西棠阴花岗伟晶岩,根据其矿物学属性提出了自磨-预筛分的新工艺流程以提高后续选别流程的石英纯度。探讨了自磨-预筛分粒径、磁感应强度、煅烧水淬温度、浮选药剂制度对石英纯度及产率的影响。在优化工艺的基础上进一步采用混酸酸浸工艺对石英精矿进行深度提纯,最终获得了产率为11.25%、SiO_(2)质量分数为99.991%、石英回收率为44.996%的高纯石英砂。该工艺对江西棠阴花岗伟晶岩样品表现出良好的选别和提纯效果,对花岗伟晶岩型石英矿石制备高纯石英的工艺研究具有一定的参考价值。

江西宜黄县店前花岗岩型高纯石英矿独居石U-Pb同位素年龄及其地质意义

高纯石英是高新技术产业不可缺少的重要功能性材料,属于我国“卡脖子”的矿物资源。对江西宜黄县店前新发现的花岗岩型高纯石英矿点调查,通过岩石学、地球化学、独居石U-Pb同位素年代学研究,获得店前高纯石英矿体(花岗伟晶岩)独居石U-Pb年龄为(412.99±0.88)Ma,表明高纯石英矿体形成于晚志留世,赋矿围岩花岗岩岩体独居石U-Pb年龄为(444.97±1.41)Ma,表明围岩形成于晚奥陶世。店前矿区花岗岩型高纯石英岩体属于过铝质S型花岗岩,源区物质来源只有下地壳。矿体内高纯石英的形成可能与发生在早古生代后期的构造-岩浆作用有关,且花岗伟晶岩与花岗岩具有同源演化的关系。本研究为深入认识高纯石英的成矿作用规律和找矿预测提供了年代学和岩石化学依据。