近日，中国地质调查局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，开展实验室分选提纯试验研究，最终获得二氧化硅纯度达到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研究所自主研发的相关高纯石英提纯技术的可靠性和稳定性。
郑州综合利用所作为自然资源部高纯石英资源开发利用工程技术创新中心的依托单位，坚持以高水平科技自立自强支撑高质量发展，围绕高纯石英开发利用的重大技术难题，将在高纯石英地质找矿、深度提纯、材料应用、产业开发等方面持续加强关键技术攻关，不断加强科技创新和成果转化，保障国家能源资源安全。
高纯石英因独特的物理化学性质使其在许多高科技以及军工产品中有着不可替代的重要作用，随着全球新技术、新材料产业快速发展，其需求量将持续增长。国内的高纯石英砂一般采用脉石英为原料生产，由于脉石英是从地下的热水中生长出来的，往往含有很多的气液包裹体和羟基，对石英制品的高温和红外性能有非常大的负面影响。对于高温和红外性能有较高要求的应用场合，高纯石英砂只能完全依赖进口，例如拉制硅单晶用的石英坩埚内壁、高等级红外光学玻璃等用途的石英砂等领域。该类高纯石英砂的制备是目前典型的“卡脖子”技术。
世界领先的高纯度石英生产商美国尤尼明Unimin（现属于Covia）公司则是采用产自美国Spruce Pine地区花岗伟晶岩岩石（白岗岩）为原料生产高纯石英砂。花岗伟晶岩气液包裹体和羟基含量都很低，生产出的高纯石英砂性能优异，在国际上的高纯石英砂领域居于统治地位。所以，采用和美国类似的花岗伟晶岩为原料生产高纯石英砂是国产石英砂质量赶超美国产品的一个可能的途径。
伟晶岩型石英的分布：
新疆阿尔泰地区伟晶岩
科研人员以新疆阿尔泰某地区伟晶岩为研究对象，在类比国外典型高纯石英资源地质背景、岩石学、矿物学和地球化学特征的基础上，对重点脉体开展高纯石英调查研究。这些伟晶岩型高纯石英脉体赋存于琼库尔地体震旦系下寒武统喀纳斯岩群中，矿石类型为白云母伟晶岩型，其主要矿物组成为石英、钾长石、斜长石、白云母和少量黑云母。石英颗粒粒径介于0.3 ~4mm，部分石英颗粒包裹于长石内部。石英颗粒中包含流体包裹体的非纯净颗粒含量较多，颗粒内流体包裹体主要呈面状分布，尺寸较小，多在10um以下，类型以富液相气液两相包裹体为主。
科研人员依据矿石组成特征，利用矿物精细浮选分离除杂技术，实现了石英矿物与其他中微细粒脉石矿物的高效分离。在此基础上，采用杂质定向去除技术，进一步去除石英矿物中晶间杂质和包裹体杂质，成功制备了SiO,纯度达到99.9983%的4N8级高端高纯石英砂。
来自Spruce Pine的IOTAR白岗岩
Spruce Pine伟晶岩矿床，为白岗岩型高纯石英矿，矿石的主要造岩矿物为斜长石、钾长石石英、白云母，几乎不含镁铁质矿物。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圆、精密光学玻璃以及光伏、照明等产业。
在我国，由于之前伟晶岩型高纯石英地质勘查、矿床研究、储量评估及开发利用处于空白状态，尚未获得伟晶岩型高纯石英找矿发现。据中国粉体网了解，近两年，新疆、河南、江西等地的花岗伟晶岩，被证实具有很高的提纯潜力，可以制备4N~4N5级以上的高纯石英产品，也已经有大量的相关科研工作者对其杂质赋存状态、提纯潜力和小中试级提纯实验结果进行了分析。
河南卢氏龙泉坪伟晶岩型高纯石英矿床
该矿床位于北秦岭构造带东部。据研究人员分析，该矿床赋存于秦岭岩群石槽沟组和峡河岩群寨根组中，矿石类型为白云母花岗伟晶岩型，其主要矿物成分为钠长石(31%~51%)、微斜长石(11%~ 20%)、石英(25%~ 38%)和白云母(7%~ 9%)，含少量石榴子石(1% ~ 2%)、黑云母( < 1%)等
石英矿物经深度提纯SiO,含量可达99.997%。与美国Spruce pine伟晶岩型高纯石英矿床对比，两者具有相似的成矿地质背景和地球化学特征。通过系统的调查分析，研究人员认为北秦岭地区具有寻找伟晶岩型高纯石英矿床的潜力。
河南东秦岭-大别造山带花岗伟晶岩
研究人员在河南东秦岭-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，经研究查证，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AI、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。
将优选矿石经深加工提纯之后鉴定，精矿纯度达到4 N级(99.99%)以上。据悉，河南东秦岭大别造山带已发现花岗伟晶岩脉近7000条，平均密度约为86条/km2，中大型伟晶岩脉近400条，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。
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