石英是自然界最常见的造岩矿物之一，成分为SiO₂，全球石英资源非常丰富，分布广泛，是目前人类开发利用的最重要的非金属矿产之一，其可开发的矿床类型主要有石英砂岩、石英岩、天然石英砂、粉石英、花岗岩石英、天然水晶、脉石英等。
在自然界中，虽然石英的分布非常广泛，但纯度很高的高纯石英却很稀有。近年来，高纯石英渐渐走进公众视野，它不仅是一种新材料和矿物功能材料，而且是半导体、光伏、电子信息和高端电光源等生产必不可少的关键基础材料，也是我国芯片发展不可或缺的关键材料之一，在电子信息、航空航天、新材料和新能源等战略性新兴产业以及国防军工、国家安全中具有非常重要的作用和地位。
斯普鲁斯派恩（Spruce Pine）高纯石英原料矿坐落于美国北卡罗来纳州西部米切尔县（Mitchell County）的斯普鲁斯派恩镇。采矿区有超过100年的悠久采矿历史。石英的杂质元素含量极低，经机械和化学提纯后，制得的高纯和超纯石英主要用于半导体晶体、精密光学玻璃以及光伏、照明等产业。该矿供给了全球90%以上的高纯石英砂需求量，在相当长时间内甚至是唯一的来源地。2009年BBC称此地为“地球上最具战略价值的平方英亩”（Nelson，2009）。
（2）博维尔矿床
博维尔矿位于爱达荷州北部拉塔县博维尔镇（Bovill，Latah County）。经电子探针分析，该矿石中石英晶体的纯度大于99.9%。2010年，艾矿产股份公司（I-Minerals，Inc.）完成预可行性研究，研发出SiO₂纯度为99.9%~99.997%的高纯石英砂产品。矿床钾长石和石英的探明资源量437.8万吨，控制资源量885.7万吨，共计1323.5万吨（I-Minerals，2020a）。博维尔矿高纯石英资源量巨大，矿石的提纯加工难度较低。采用传统浮选提纯工艺，即可生产高纯石英砂。
澳大利亚的石英资源非常丰富，主要分布于昆士兰州北部、维多利亚州和西澳大利亚州。其中，昆士兰州北部为主要的高纯石英原料矿来源地，目前已发现灯塔（Lighthouse）、糖袋山（Sugarbag Hill）、白泉（White Springs）、石英山（Quartz Hill）等多处矿床。
（1）灯塔矿床
矿床位于昆士兰州北部的乔治敦区（Georgetown）。艾恩斯利（Einasleigh）镇在矿区西南16km，是最近的城镇。灯塔矿床由东、西两座状似灯塔、高出地表约440m的石英山峰组成，因此得名。该矿区矿石纯净、呈半透明或乳白色、块状，近直立状充填于断层中。经测试东、西矿体的矿石纯度＞99.9%，主要杂质元素Al、Ti、Fe、P、Ca等含量均较低，经过简单机械提纯后，纯度即可达99.95%以上，证明灯塔矿床为优质的高纯石英原料矿。
（2）糖袋山矿床
矿床位于乔治敦区（Georgetown），西北距离乔治敦镇约25km，东距灯塔矿60km。矿石质量极为优质，原位SiO2纯度可达99.99%以上。2016年普查结果表明，矿体长约600m，平均厚度20m，钻孔揭示矿体深度60~80m（Alper，2019）。经取样测试和选矿提纯实验，可制得高纯石英砂纯度达99.995%~99.999%，满足太阳能和半导体产业的质量要求。目前，糖袋山矿床尚未开采和生产高纯石英砂，但其探明和控制的资源量规模可观，可露天开采。
糖袋山矿区
（3）白泉和石英山矿床
从乔治敦镇到惊喜山镇（Mt.Surprise）的1号公路沿线分布着白泉和石英山矿。矿床均为热液石英脉型。白泉矿的矿石质量优异，原料SiO₂纯度达99.99%以上，被推断高纯石英的资源量150万吨。石英山矿石原料纯度大于99.5%，预测高纯石英资源量达1400万吨，资源规模巨大。白泉矿可生产的高纯石英砂纯度涵盖99.99%~99.999%，年产高纯石英砂3万吨，应用于光伏和半导体产业领域。目前，石英山矿床尚未进入开采期。
（4）克雷西克矿床
矿床位于澳大利亚维多利亚州（Victoria）中南部的克雷西克区（Creswick）。矿床为金矿尾矿型，由19世纪淘金热开采金矿废弃后的尾矿组成（Hughes，2013） 。矿石是尾矿中6～200mm的石英砾石，质量优异，杂质元素含量低，尤其是B和P含量很低，可用于液晶显示器、光伏、半导体、光学玻璃等产业。经澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）采用传统机械和化学提纯工艺处理后，制得的高纯石英砂SiO₂纯度可达99.995%。
在俄罗斯乌拉尔山脉的东侧，有2处高纯石英矿床，分别是亚极地乌拉尔的萨兰保尔(Saranpaul)矿床和南乌拉尔的克什特姆(Kyshtym) 矿床。其中，克什特姆矿的规模较大，开发程度高，其高纯石英产品质量优，在国际市场占有一定比例。
克什特姆矿床位于俄罗斯车里雅宾斯克州（Chelyabinsk）的克什特姆市( Kyshtym)，东南距离车里雅宾斯克市100km。矿床为热液脉石英型。矿区总长15km，宽1~3km，面积20km²，石英储量136万吨。矿床开发始于20世纪60~70年代，至今已超过50年。早期采矿主要用于建筑材料、玻璃等传统行业。2011年之后开始开采生产高纯石英砂。2022年产能预计达6000吨/年，矿山可满足满负荷生产30年服务年限。
萨兰保尔矿床地处俄罗斯汉特－曼西自治区（Khanty-Mansi Autonomous Okrug-Ugra）别列佐夫斯基区（Berezovsky District）的西北缘，东南距萨兰保尔村( Saranpaul＇)85km。矿床为热液脉石英型。矿石呈半透明－透明状，玻璃光泽。根据2014年矿区的勘探报告，可用作高纯石英的资源量为33万吨 （Development Corporation JSC，2017）。此外，在矿区范围外发现有多条尚未勘探的石英脉，远景资源量可能更为可观。
4. 毛里塔尼亚
矿床位于毛里塔尼亚西部的努瓦迪布湾省（Dakhlet Nouadhibou），西距努瓦迪布（Nouadhibou）港口130km。矿床为热液脉石英型。矿石呈浅灰色的半透明状、光滑透明状，部分采样矿石的SiO2含量大于99.8%。地表出露的矿体表现为破碎的大块脉石英砾石，其上覆盖少量红土。石英的推断资源量为500~1000万吨(Feytis，2010)，但因缺少钻孔验证和测试分析以及必备的选矿实验，可用作高纯石英原料的资源量不明。截至目前未进行有效的采矿活动。
查米矿床位于努瓦迪布湾省（Dakhlet Nouadhibou）东部，距乌姆阿奎尼纳矿20km。矿床成因、矿石类型、围岩、赋存特征与乌姆阿奎尼纳矿类似，矿石呈半透明状、光滑透明状，矿石SiO₂含量为98% ~99.9%。表层2.7m以上矿体的高纯石英原料探明储量72.5万吨; 2.7m以下矿体可延伸至8m，探明储量有进一步扩大的空间。
毛里塔尼亚优质石英矿
在加拿大魁北克省东南部约翰比兹湾（Johan Beetz Bay）的海岸带，10条北东－南西向的热液脉石英矿体出露地表，即约翰比兹高纯石英原料矿。结果显示矿石的SiO₂含量为98.7%~99.6%，杂质元素B和P的平均含量分别低于0.25×10-6和0.2×10-6，可用来生产光伏石英坩埚。在计入采矿损失后，2号脉和9号脉地表矿体的高纯石英控制资源量分别为174.3万吨和50.7万吨，合计225万吨（Bathalon，2014）。
约翰比兹湾(Johan Beetz Bay) 海岸带
6. 挪威
作为南北狭长的山地之国，挪威的石英资源非常丰富，并且拥有TQC、埃肯股份（ Elkem ASA）等全球石英产业巨头。挪威地质调查局根据境内石英矿石的测试数据，还提出一套基于晶格杂质元素含量的高纯石英质量评价指标（Müller et al., 2007; Müller et al., 2012）。当前，北部的德拉格矿床和南部的内索登(Nesodden) 矿床是挪威主要的高纯石英原料产地。
德拉格矿区地处挪威北部诺尔兰郡廷斯菲尤尔峡湾（Tysfjord）西侧的德拉格村（Drag）附近，由分布在方圆5km2的数十个伟晶岩型的石英矿体组成。石英晶体纯净，粒径平均6mm，Al、Ti、Li、B等晶格杂质元素均达到高纯石英原料的质量要求（Müller et al，2012）。德拉格矿区的开采始于1907年。早期的矿山以露天方式开采伟晶岩中的钾长石，到了1996年开始采矿生产用于光学、照明设备、光伏的高纯石英砂。
（2）内索登矿床
内索登矿（Nesodden）位于挪威西南部的霍达兰郡的克文赫拉德市（Kvinnherad）。矿体长约580m，宽15m，延伸150m，矿石中的石英晶体较大。截至目前，尚未开采内索登高纯石英矿。但是，该矿对高纯石英砂及制品行业具有相当大的影响。矿床的资源量大且矿区高纯石英的后备资源相当丰富。在断裂带北段也发现了克瓦维克（Kvalvik）热液脉石英矿，推断资源量70万吨，其矿石质量与内索登矿类似，可用作高纯石英原料。
近年来，我国一些石英砂矿山企业正努力研发高纯石英的提纯工艺，取得了突破性进展。湖北蕲春、江苏东海、安徽旌德和太湖等地的优质热液脉石英可能具有高纯石英原料的潜力(焦丽香，2019)。灵虬山脉石英矿位于湖北省蕲春县西北约20km的横车镇。钻孔取样分析结果表明，矿石几乎全由石英组成，晶体粒径1~2mm。矿石SiO₂纯度＞99.35%，Al2O3＜0.22%，Fe2O3＜0.02%。目前，灵虬山石英矿采用露天开采，其设计矿山规模为年采1.5万吨矿石。
中国高纯石英砂
我国生产高纯石英的原料为脉石英和水晶，由于国内水晶资源接近枯竭，因此，国内主要采用脉石英为原料生产高纯石英，但受矿石品质的限制，生产出来的品质主要为低端高纯石英，高纯石英目前被少数企业垄断。
美国尤尼明是世界上领先的高纯石英生产商，其高纯石英砂原矿为北卡罗来纳州Spruce Pine地区的花岗质伟晶岩，具有矿体规模大、石英中流体杂质少、矿石品质稳定等优点，尤尼明的高纯石英砂市场份额在全球市场中具有绝对垄断地位。挪威TQC加工高纯石英的原料来自Spruce Pine和挪威当地的石英，公司在挪威每年被许可生产30000t的高纯石英。中国江苏太平洋石英股份有限公司是石英材料行业的龙头企业，其原材料除少部分精选自东海地区独特的石英矿石外，还不断在全球范围内寻找优质石英矿源，并具备相当数量的战略储备。由于国内适用石英矿资源较少且环保要求趋严，石英股份石英石基本外购，2021年海外采购石英石占比为93.32%，主要采购于巴西、非洲、印度、美国等国家和地区；主要供应商较为稳定，且签订长期框架协议。石英股份是全球少数掌握规模化量产高纯石英砂技术的企业之一，2021年高纯石英砂产能为2万吨/年。
总体来说，我国高纯石英生产技术起步较晚，2010年以前，我国高纯石英一直依赖进口，国内高纯石英砂市场基本被美国尤尼明公司所垄断。石英材料产业链中，上游石英砂高度垄断，中游石英玻璃和石英制品中低端产品厂商差别较小，竞争激烈，高端产品国内供应商较少。
2. 需求情况
高纯石英是半导体行业、光伏、光纤、电光源、航天航空等领域不可或缺的重要支撑材料，我国是高纯石英消费大国，2014年以来高纯石英消费量呈增长趋势，由2014年的517.8万t增长到2018年的804.6万t。受资源限制，2019年我国石英类产品进口量277.01万t；其中SiO₂纯度99.99%的超高纯石英进口量14.54万t，进口价格高达9044.54美元/t。自2011年以来，石英类产品进口量呈快速增长趋势。
综上，我国是高纯石英消费大国，中低端产品自给有余，但高端产品仍然高度依赖进口，可用于生产高纯石英的原料规模小，资源禀赋较差、供需形势严峻。
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