根据不同成矿特性和理化特性,石英矿物可分为岩浆岩型、变质型、热液型、沉积型;对应的石英岩分别为花岗伟晶岩、脉石英岩、石英岩和石英砂。其中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,是典型的高纯石英原料。
国内有没有岩浆型花岗伟晶岩石英?
众所周知,目前国际上公认的是美国的花岗伟晶岩型石英矿床,以储量大、品质好最为著名。美国尤尼明公司凭借北卡罗来纳州Spruce Pine地区优质的花岗质伟晶岩,持续垄断着纯度达到4N8级(99.998%)以上的国际高端高纯石英砂市场。
我国鲜有花岗伟晶岩型石英矿床的报道。2021年12月,从河南省有色金属地质矿产局获悉,该局通过3年多联合科技攻关,在东秦岭(河南段)发现了可用于提取超高纯石英砂的矿产资源,实验室提纯实验结果显示SiO2纯度最高达到了99.9981%,半工业化试验结果显示SiO2纯度最高达99.9969%。这是在国内首次发现,也是全球第二个可用于提纯超高纯石英砂花岗伟晶岩资源。
据赵金洲等人分析,河南省东秦岭-大别山带花岗伟晶岩类型主要为中粗粒白云母型花岗伟晶岩,一般规模较大, 从几百米到千余米,宽从几米到几十米;以脉状为主,其次有板状、透镜状及不规则状,具分枝复合、尖灭再现特点,有的局部收缩或膨胀。如卢氏县官坡一带的伟晶岩脉展布多受构造裂隙制约,呈北西-南东向成群平行分布,中部岩脉密集,两端稀少。伟晶岩脉侵位于秦岭群黑云斜长片麻岩中。东秦岭-大别山造山带高纯石英工业矿床方面具有重大的找矿潜力。
中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员陈健说:我们利用国内的花岗伟晶岩原料,第一次做出了如此高纯度的石英砂,其纯度接近国外最高端的高纯度石英矿水平,在打破国内高纯石英砂制备“卡脖子”技术难题方面取得了重要进展。
脉石英是加工高纯石英的理想原料之一
由于我国鲜明的石英资源特点,决定了利用脉石英、石英岩等品质较差的石英原料制备高纯石英是未来研究的主要方向。
脉石英是加工高纯石英的理想原料之一,其工业价值和应用优势是:第一,高纯石英的附加值高,绝对用量少,过去按传统应用标准,是小矿;而今按新用途标准,则是大矿。第二,与石英岩和石英砂岩相比,脉石英几乎都由石英组成,SiO2纯度一般都在3N及以上,其它杂质含量相对较少,有利于高纯石英的提纯加工。第三,与天然水晶相比,脉石英除开采条件优势外,同一矿区的矿石质量相对比较稳定,为矿物原料均一化加工创造了条件。
国内外实际生产也证明,脉石英可以替代水晶作为加工提纯高纯石英的原料。例如韩宪景以SiO2含量为99.6%的脉石英为原料,提纯加工3N 高纯石英砂(40~70目,70~140目);张凌燕等介绍了以三种岩性特征各异的脉石英岩为原料,经浮选、酸处理制取3N高纯石英微粉的可能性;刘理根等以SiO2含量为99.76%的脉石英为原料,提纯加工粒度为80~140目的4N高纯石英粉;2022年7月,成都理工大学汪灵教授成功以525万转让高纯石英专利技术!此次成交专利技术正是以脉石英为原料加工4N高纯石英新方法。