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摘要：本文以天然石英原矿石为研究对象，分别对石英中的杂质元素、晶体状态、包裹体等方面作了较深入的研究，为石英原料后续提纯工艺提供了重要参考，对于后续深加工的石英制品提供了可行性的评价。
关键词：高纯石英砂；石英制品；原料；石英矿
石英具有极其稳定的物理性质与化学性质，是一种重要的工业矿物原料，用途十分广泛，可广泛应用在玻璃、铸造、陶瓷、化工、橡胶以及耐火材料上。高纯度石英砂可应用于电子技术、航空航天、光纤通信以及军工等领域，随着这些领域的发展，对高纯石英砂的要求也越来越高，且需求量也越来越大。因此，有效的石英原矿石评价与选择，对于优化石英矿产资源开采，同时避免不必要的资源浪费，是有重要意义的。本研究通过对不同产地石英原矿石不同参数方面的分析，为石英原矿石的评价与选择作了初步参考的研究。
1 石英矿石性质
石英原料的来源并不单单是石英单一组成的石英矿物岩石，可以是水晶，也可以是脉石英矿石、石英岩、石英砂岩等，也有可能是从伟晶岩等含石英矿物的岩石中得到。表1中如列了不同成因类型的石英原料的特点及优先应用领域。
表1 不同成因类型的石英原料特点与优先应用领域
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1．1 石英矿石外观表现
本文主要研究了印度、巴西、国内某地脉石英矿，石英矿石为大多为条块状，形态各异，最大重量达500公斤，大小不等，大多呈乳白色、半透明状，石英颗粒大小不一，晶形不一。岩矿鉴定表明，大多含有少量杂质矿物，主要是泥石、黄铁矿、赤铁矿、长石、云母、粘土质胶结物等；在显微镜下观察，石英矿石中含有一些包裹体，主要以气相和气－液相为主，呈条带状分布。可以观察出，印度与巴西矿石晶体透明度较高，国内某地石英石透明度较差，致密度高。
1．2 杂质元素含量
原料中杂质元素的含量高低对加工提纯工艺有较大影响，对于最终所生产的石英制品的质量有至关重要的作用。例如，Na、K、Li等元素对石英玻璃的耐热性、析晶性等有很大影响，含量过高会影响产品的失透、高温变形、低软化点和光损耗等缺陷，羟基含量高低对石英玻璃所制的卤素灯、金卤灯等灯具的使用寿命起决定性作用。用ICP对各地石英矿石作了分析，数据如表2所示。
表2 各地杂质元素分析 mg/kg
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1．3 包裹体
石英矿石中存在较包裹体，按内含物质状态可分为：气态包裹体、液态包裹体、气液混合包裹体及固态包裹体。大多数脉石英中气-液包裹体占多数，多呈分散状的云棉分布于矿石内部及表面，因此影响了矿石透明度。而固态包裹体按成因可分为原生包裹体和次生包裹体，原生包裹体有一定的形状，排列也具有一定方向性；次生包裹体在石英形成以后填充裂隙形成的，无一定的外部形态，排列方向不规则，它的分布与晶体中裂隙有很大关系。
1．4晶体结构
石英本质是二氧化硅的集合体，而α-石英是地壳中分布最广的矿物之一，广泛存在于不同成因类型的石英矿中。本文对三个不同国家的石英原料进行粉末X射线衍射分析，得天XRD图谱（如图1所示）。
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图1 X-射线物相鉴定图谱
（a）印度脉石英矿石；（b）巴西脉石英矿石；（c）国内某地脉石英矿石
2 石英矿石的评价及选择建议
如前所述，本文分别从石英原料的外观、杂质元素含量、包裹体及晶体结构等四个方面作了相关的检测分析：首先，我们从外观方面进行分析，可以观察出，印度与巴西矿石晶体透明度较高，国内某地石英石透明度较差，致密度高。根据经验以及结合石英加工企业选料的标准，尽量选择晶体较好，透明度较高，无其它杂质的石英原料；其次，检测出杂质元素含量分析，石英原料纯度越高，对于后提纯加工起有利，因此，相对于说杂质元素含量越低，原料的纯度就越高，选择的倾向性越大，如表2所示，印度和巴西的原矿石相对国内某地矿石更适合做高纯石英原料，可用在单晶坩埚、石英砣、石英棒及高等级石英玻璃上；再次，从石英中包裹体的分布、数量及大小情况分析来看，三个石英石中均含有包裹体，以气液两相为主，单相较少，部分含有固态包裹体。气液两相包裹体基本小于10μm，以不规则形状占多，其中印度原矿石中，包裹体数量较少，巴西原矿石次之，国内某地原矿石中包裹体较多，且气液两相包裹体较为细小些，大多数在5 μm以下，且有部分固态包裹体，因此更不适合做高等级高纯石英原料；最后，从图1 X-射线物相鉴定图谱相比较，无论是印度、巴西还是国内石英原矿石，石英的晶体结构并无多少区别，因此，可以表明热液脉型石英矿石，成矿地不一样，但晶型基本是一致的，都是属于α-石英，变异不大。
3 结论
（1）不同产地的脉石英原矿石，可以通过肉眼察看石英原矿石的外观作初步的挑选，以晶体完整，透明度较高，外表无其它可见杂质为佳。
（2）通过杂质元素含量的检测分析，可进一步确定石英原料的纯度，以杂质元素含量低者为佳，尤其以碱金属元素及过渡族元素含量低者为佳。
（3）通过矿相显微分析，石英中包裹体是始终存在的，但以包裹体含量少者为佳，气液两相包裹体不宜过小过多，同时固态包裹体越少越好，两者都会影响后续加工提纯。
（4）不同产地的脉石英原矿石，晶型基本一致，都是属于α-石英，变异不大。
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