什么是高纯石英？
高纯石英石是指SIO2纯度高、杂质含量极低的石英及其制品，广泛应用于半导体、光伏、光纤、精密光学、先进照明设备、新型玻璃等行业。 但是，由于不同的行业需要不同质量的石英，因此对于高纯石英没有通用的质量评价指标。 不同的人有不同的定义。 早期的研究认为，高纯石英的杂质含量应小于50-10-6，即SiO2的纯度应大于99995%的石英是高纯度石英。 挪威地质调查局提出了更详细的指标，要求不仅杂质总质量应小于10万分之5，而且Al的含量应小于10万分之3，Ti的含量应小于10万分之1，Na和K的含量应小于百万分之8， Li和Ca的含量应小于百万分之5，Fe的含量应小于百万分之3，P的含量应小于百万分之2，B的含量应小于百万分之1。2024年，根据市场行业需求，Flook提出了新的质量指标，认为SiO2的纯度为9995%、总杂质含量小于5/10000的石英为高纯石英，纯度为995%~99.8%石英可满足半导体填料、光纤、液晶屏生产行业要求，纯度小于995%的石英可用于透明玻璃行业。
国内王玲学者认为SiO2的纯度大于999%石英是高纯度石英。 近年来，光伏玻璃、超白浮法玻璃等新兴玻璃行业降低了对SiO2的纯度要求。 因此，基于不同的指标体系，综合考虑原料矿石的质量、检测方法、现有的提纯工艺和行业质量要求，我国采用的高纯石英标准为：SiO2纯度大于999% 石英。
石英在天然结晶过程中常掺杂微量杂质，主要是脉石矿物、夹杂物、晶格杂质等。 像我们常见的河砂和天然砂一样，杂质太多，河砂的硅含量一般在65%到85%之间，硅含量太低，不能用来生产芯片。 杂质元素的种类和含量会影响石英的性能，例如，Al的存在会影响石英中的光导率，Fe、Mn等金属元素会降低石英的透光率，石英的P和B含量不能用于光伏行业，因此在生产高纯度石英时， 原料矿石必须进行提纯，尽可能降低AL、K、NA、LI、CA、MG、FE、MN、CU、CR、NI、B、P等杂质的含量。
与普通玻璃相比，超白玻璃晶莹剔透，透光率高，含铁量极低（Fe2O3质量分数不超过150 10-6），仅为普通玻璃的1 10，甚至更低。 而且超白玻璃更安全，其自爆率仅为1/10000左右，远低于普通玻璃（自爆率约为3/1000），特别适合建造重要建筑和高层建筑，如北京奥运会“鸟巢”、“水立方”体育场馆、上海世博会“中国馆”，以及北京国家大剧院， 南京中国艺术中心等 因此，在杂质元素含量和硅含量要求方面，新型玻璃行业和半导体行业将更加严格和苛刻。
严格来说，高纯石英不是矿物，而是以晶体、脉石英、石英岩、花岗伟晶岩等矿石为原料提纯而成的产品。 这种高纯度石英砂在自然界中并不存在，需要从石英矿中开采提纯，才能用于半导体制造。 因此，可以提纯生产高纯石英的矿床称为高纯石英原料矿石。 制备高纯石英砂最理想的选择是以高纯石英矿为原料，石英或石英岩很常见，但高纯石英矿，特别是具有经济开采价值的高纯石英矿，非常稀少。
高纯石英砂是芯片制造不可缺少的原料，也是硅工业高端产品的物质基础，而高纯石英原料矿石极为稀缺。 我国硅质资源丰富，但矿床多为普通硅矿，用于普通玻璃、石材、建筑用砂等。 同时，受矿石质量的限制，生产的产品以低端高纯石英为主。 对于高纯石英砂、原矿和高档石英制品，每年都依赖大量进口。 因此，我们必须了解全球高纯石英原料矿石的分布和发展现状。 目前，高纯石英原料矿床主要分布在美国、挪威、澳大利亚、俄罗斯、毛里塔尼亚、中国、加拿大等7个国家。 除中国外，美国云杉松矿拥有最大的高纯石英原料资源，超过1000万吨最小的资源是挪威的 Drag 矿，只有 2670,000吨（王久毅，2021;表1）。
高纯石英原料矿分布于世界七大国家。
美国。 1.1 云杉松矿床。
云杉松高纯石英原料矿位于美国北卡罗来纳州西部米切尔县云杉松。 矿区开采历史悠久，已有100多年。 石英中杂质元素的含量很低，经过机械和化学提纯，制备的高纯超纯石英主要应用于半导体晶体、精密光学玻璃、光伏、照明等行业。 该矿供应了全球90%以上的高纯石英砂需求，甚至长期是唯一的地方。 2024年，英国广播公司（BBC）称其为“地球上最具战略价值的平方英亩”（Nelson，2009）。
1.2 Beauville矿床。
Beauville矿位于爱达荷州北部拉塔县拉塔县的Bovill。 根据电子探针分析，矿石中石英晶体的纯度大于999%。2024年，I-Minerals公司）完成预可行性研究，开发SiO2纯度为999%~99.997%高纯石英砂产品。 钾长石和石英矿床的探明资源量为43780,000吨，控制资源88570000吨，共计1323台50,000吨（I-Minerals，2020a）。 博维尔矿山高纯石英资源巨大，矿石提纯加工难度低。 采用传统的浮选提纯工艺，可生产高纯石英砂。
2.澳大利亚。
澳大利亚石英资源丰富，主要分布在昆士兰州北部、维多利亚州和西澳大利亚州。 其中，昆士兰州北部是主要的高纯石英原料矿，已发现灯塔、糖袋山、白泉、石英山等多个矿床。
2.1个灯塔存款。
该矿床位于昆士兰州北部的乔治敦区。 位于矿山西南 16 公里处的 Einasleigh 镇是最近的城镇。 灯塔沉积物由东西两座灯塔状的山峰组成，高出地表约440米，因此得名。 矿中的矿石纯净，半透明或乳白色，块状，近乎直立，充有断层。 东、西矿体矿石纯度经测试为999%，主要杂质元素Al、Ti、Fe、P、Ca等含量低，简单机械提纯后纯度可达9995%以上，证明灯塔矿床是优质高纯石英原料矿。
2.2 Sugar Bag 山矿床。
该矿床位于乔治敦区，乔治敦镇西北约 25 公里，灯塔矿以东 60 公里。 矿石质量极高，原位SiO2纯度高达9999%以上。 2024年的调查结果显示，矿体长约600米，平均厚度为20米，钻探显示矿体深度为60至80米（Alper，2024年）。 经过取样试验和选矿提纯实验，可制备高纯石英砂纯度高达99995%~99.999%满足太阳能和半导体行业的质量要求。 目前，糖袋山矿床尚未开采和生产高纯石英砂，但其已探明可控的资源量相当，可在露天开采。
2.3 White Springs 和 Quartz Mountain 矿床。
从乔治敦镇到惊喜山镇（mtSurprise）是 1 号高速公路沿线的 White Springs 和 Quartz Hill 矿山的所在地。矿床均为热液石英脉型。 百泉矿矿品质优良，原料SiO2纯度为9999%以上，推断高纯石英资源量为150万吨。 石英山矿原料纯度大于995%，*高纯石英资源1400万吨，资源规模巨大。 百泉矿可生产的高纯石英砂纯度覆盖9999%~99.999%，年产高纯石英砂30000吨，用于光伏和半导体行业。 目前，石英山矿床尚未进入开采期。
2.4 Cresik矿床。
该矿床位于澳大利亚维多利亚州中南部的Creswick区。 该矿床属于金矿尾矿类型，由19世纪淘金热期间废弃金矿的尾矿组成（Hughes，2013）。 矿石为尾矿中6 200mm石英砾石，品质优良，杂质元素含量低，特别是B、P含量低，可用于液晶显示、光伏、半导体、光学玻璃等行业。 经联邦科学与工业研究组织（CSIRO）采用传统的机械和化学净化工艺处理后，高纯石英砂SiO2的纯度可达99995%。
3.俄罗斯。
在俄罗斯乌拉尔山脉的东侧，有两个高纯度石英矿床，即亚极地乌拉尔的萨兰保罗矿床和南乌拉尔的克什特姆矿床。 其中，克什特姆矿山规模大，开发程度高，其高纯石英产品品质优良，在国际市场上占有一定比例。
3.1 Keshtrim 矿床。
克什特姆矿床位于俄罗斯车里雅宾斯克州克什特姆，车里雅宾斯克东南100公里处。 该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。 该矿床的开发始于 20 世纪 60-70 年代，至今已有 50 多年。 早期，采矿业主要应用于建材、玻璃等传统行业。 2024年后，采矿业开始生产高纯石英砂。 预计2024年产能达到6000吨/年，矿山可满足30年满负荷生产。
3.2 Saranpaul 矿床。
Saranpaul矿床位于汉特-曼西自治区-尤格拉地区别列佐夫斯基区的西北边缘，位于Saranpaul村东南85公里处。 该矿床为热液脉石英型。 矿石呈半透明透明，具有玻璃光泽。 根据该矿区2024年的勘探报告，高纯度石英的可用资源为330,000吨（Development Corporation JSC，2017）。 此外，在矿权边界之外已经发现了多个未勘探的石英脉，潜在的资源可能更加丰富。
4.毛里塔尼亚。
4.1 um Aquinina 矿床。
该矿床位于毛里塔尼亚西部的达赫莱特努瓦迪布省，努瓦迪布港以西 130 公里处。 该矿床为热液脉石英型。 矿石呈浅灰色半透明，光滑透明，部分取样矿石SiO2含量大于998%。地表露头矿体表现为破碎的脉状石英砾石块，上面覆盖着少量红土。 石英的推断资源量为5.001亿吨（Feytis，2024年），但由于缺乏钻探验证和测试分析以及必要的选矿实验，可用作高纯石英原料的资源量尚不清楚。 迄今为止，尚未进行有效的采矿活动。
4.2 Chami 矿床。
Chami 矿床位于 Dakhlet Nouadhibou 省的东部，距离 Umm Aquinina 矿 20 公里。 矿床成因、矿型、围岩、赋存特征与乌姆阿奎尼纳矿相似，矿石半透明、光滑透明，矿石SiO2含量为98% 999%。表面层 27m以上矿体高纯石英原料探明储量为7250,000吨; 2.7m以下矿体可延伸至8m，探明储量有进一步扩大空间。
5.加拿大。
在加拿大魁北克省东南部约翰比茨湾沿岸带，有10个东北走向-西南走向的热液脉石英矿体暴露在地表，即约翰比茨高纯石英原料矿。 结果表明，矿石中SiO2含量为987%~99.6%，杂质元素B和P的平均含量分别小于0.。25 10-6 和 02 10-6，可用于生产光伏石英坩埚。 核算开采损失后，2号矿脉和9号矿脉地表矿体高纯石英控制资源量分别为174.174.。30,000 吨和 5070,000 吨，总计 225 万吨（Bathalon，2014 年）。
6.挪威。 挪威作为一个南北狭长的山地国家，石英资源十分丰富，拥有TQC、埃肯ASA等全球石英产业巨头。 挪威地质调查局还基于我国石英矿的测试数据，提出了一套基于晶格杂质元素含量的高纯石英质量评价指标（Müller等）。, 2007; müller et al., 2012)。目前，北部的Dräger矿床和南部的Nesodden矿床是挪威高纯石英原料的主要来源。
6.1 德尔格存款。
Dräger矿位于挪威北部诺尔兰郡Tysfjord峡湾西侧的Drag村附近，由数十个伟晶岩型石英矿体组成，分布在5平方公里的半径内。 石英晶体纯度高，平均粒径为6mm，AL、TI、LI、B等晶格杂质元素均满足高纯石英原料的质量要求（Müller等，2012）。 德拉格矿的采矿始于 1907 年。 早期的矿山以露天方式开采伟晶岩中的钾长石，并于 1996 年开始开采，生产用于光学、照明设备和光伏的高纯石英砂。
6.2 Nesoden矿床。
Nesoden矿位于挪威西南部Hodaland郡的Kvinnherad市。 矿体长约580米，宽约15米，延伸约150米，矿石中有大型石英晶体。 迄今为止，尚未开采出高纯度石英矿。 然而，该矿对高纯石英砂及制品行业有相当大的影响。 矿床资源量大，矿区高纯石英储量相当丰富。 在断裂带北部也发现了Kvalvik热液脉石英矿，推断资源量为70万吨，其矿石质量与Nesoden矿相似，可作为高纯石英原料。
7.中国。 近年来，我国一些石英砂开采企业正在努力开发高纯石英的提纯工艺，并取得了突破性进展。 来自湖北启春、江苏东海、安徽景德和太湖的优质热液脉石英可能具有高纯石英原料的潜力（焦立祥，2019）。 灵丘山石英矿位于湖北省祁春县西北约20公里处的横车镇。 钻孔取样结果表明，该矿石几乎完全由石英组成，晶体尺寸为1 2 mm。 矿石SiO2纯度9935%，al2o3＜0.22%，fe2o3＜0.02%。目前，灵秋山石英矿采用露天开采，其设计矿山规模为每年1个50,000吨矿石。
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2024第二届安徽国际石英产业大会暨展览会。