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高纯石英具有耐高温、耐腐蚀、强度高、透光率高、热膨胀系数低等优异的物理化学特性，广泛应用于半导体、光纤通信、光伏、光学、电光源等领域，是新一代信息产业、新能源、高端装备、新材料等战略性新兴产业的关键基础材料，对于战略性新兴产业健康发展具有重要意义。

来源：中国建筑材料科学研究总院有限公司

随着高纯石英原料——水晶的日益枯竭，人们致力于寻找能够代替水晶的天然石英矿，如脉石英、粉石英、石英岩、石英砂岩和花岗伟晶岩等。天然石英矿需要经过提纯，得到高纯石英砂。目前，在石英砂提纯领域，普遍直接利用传统的提纯工艺路线对不同石英原矿进行提纯，导致由于石英原矿的伴生脉石矿物和包裹体种类及存在方式、晶格杂质等原因无法实现高纯石英砂的稳定生产，造成大量的人力、财力、物力的损失。

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高纯石英矿如何判别？

实际上，高纯石英原料的质量优劣与其杂质含量高低不是简单的对应关系，而与原料的矿物学、岩石学特征所决定的杂质可选性有关。

手标本及显微特征

不同质量的高纯石英原料岩石形貌特征存在明显的差异，在区别其能否成为高纯石英原料时，手标本观察是基础，是矿物学研究的重要方面之一。此外，将高纯石英原料磨制成标准光学薄片，用透射偏光显微镜对其进行岩相学观察，可以研究其光性特征、裂隙程度、组构特征等。

矿物包裹体和流体包裹体特征

高纯石英原料的质量及加工难度受矿物包裹体及流体包裹体的影响，因此需进一步对原料中包裹体的数量、大小、分布状态、成分组成、形态形貌等特征进行研究。进行包裹体分析可以借助偏光显微镜、冷热台、傅里叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪等设备。

杂质元素含量和赋存状态

杂质元素含量的高低是直接决定普通石英原料能否加工提纯成高纯石英的关键。当前可以提供高纯石英原料矿物组分和微量元素研究的微区测试分析方法主要有电子探针、LA-ICP-MS、SIMS、X射线衍射光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等，通过数据对比即可直观地看到各不同质量等级的高纯石英原料矿物的杂质元素含量，便于进行原料的选择和下一步的研究。

石英中矿物伴生杂质根据其大小、赋存形式等特性可分为3类：脉石矿物杂质、流体包裹体杂质、晶体结构杂质。晶体结构杂质是指杂质离子以类质同象替代形式进入石英晶体的晶格中。晶格结构杂质是加工高纯石英产品难以突破的最终瓶颈。要选择正确的高纯石英原料和制定最佳的石英提纯方案，须明确石英中杂质元素的赋存状态。当前研究杂质元素赋存状态的主要方法有：X射线衍射数据拟合精修分析、LA-ICP-MS面扫描图像分析、红外吸收光谱分析、电子探针及能谱分析和阴极发光特征分析。

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一种判断石英原矿能否作为高纯石英原矿的方法

近期，国家知识产权局公布了中国建筑材料科学研究总院有限公司的一种石英原矿工艺矿物学分析方法、一种判断石英原矿能否作为高纯石英原矿的方法。发明将所述石英原矿进行制样，其中粉末样品的制样方法包括依次进行破碎、湿法研磨、过滤浓缩和干燥；将所得粉末样品进行化学成分分析、物相成分分析和晶体结构分析；将所得光学薄片进行电子探针微区分析、激光拉曼光谱分析、岩相学显微分析和包裹体显微分析。

发明提供了一种判断石英原矿能否作为高纯石英原矿的方法，包括以下步骤：按照上述技术方案所述的工艺矿物学分析方法对石英原矿进行分析，获得所述石英原矿的五项分类指标，所述五项分类指标包括SiO₂含量、嵌布粒度、脉石矿物种类、包裹体特征和晶格杂质；当所述石英原矿的五项分类指标中至少3项达到A级以上时，则所述石英原矿能够作为高纯石英原矿。本发明提供的方法能够确保高纯石英砂稳定生产，降低人力、财力、物力的损失。

参考来源：

王云月等.高纯石英原料特征和矿床成因研究现状综述

国家知识产权局.一种石英原矿工艺矿物学分析方法、一种判断石英原矿能否作为高纯石英原矿的方法

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