中國粉體網訊 高純石英產業(yè)的發(fā)展對高純石英資源保障提出了迫切需求。制備高純石英主要通過化學合成、天然水晶加工及石英礦物深度提純等方式，但由于化學合成、天然水晶的加工制備受原料、成本、產量等方面的制約，難以大規(guī)模工業(yè)化應用，因此，脈石英等作為制備高純石英的礦源及其加工提純技術是未來重點研究方向。脈石英由于SiO2含量高，Fe2O3含量較低，不易作為一般硅質原料利用，且與天然水晶相比，其資源儲量相對比較豐富，是加工高純石英的理想的礦物原料之一[1]。
1.脈石英的定義及性能
高純石英與戰(zhàn)略性新興產業(yè)中新一代信息技術、新材料產業(yè)等九大領域中的八大領域具有密切的關聯性，是戰(zhàn)略性新興產業(yè)中重要的支撐材料[2]。隨著國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)的發(fā)展，高純石英市場需求量越來越大，有廣闊的市場應用前景。高純石英是以天然石英礦為原料，經過比較復雜的提純工藝加工獲得的SiO2純度極高的石英砂產品[3]。目前，能夠用作高純石英原料的礦床工業(yè)類型主要有天然水晶、脈石英和花崗偉晶巖石英3種[3]。
脈石英是一種幾乎全部由致密石英塊體組成的巖脈，是富含SiO2的熱巖漿在圍巖中冷卻結晶形成的高品質石英。脈石英SiO2含量一般在99%以上，雜質含量較低，局部生成水晶，礦床因圍巖多呈脈狀、雞窩狀，一般規(guī)模較小。脈石英多呈致密塊狀，硬度高；常含有微量的云母、長石、赤鐵礦、黃鐵礦等雜質礦物[4]。脈石英礦床規(guī)模一般不大，產狀陡，礦體呈不規(guī)則脈狀，厚度一般幾米至幾十米，長度一般為十幾米至幾百米，一個礦區(qū)可由一條礦脈或由多條礦脈組成[5]。
2.脈石英地質特征和礦床成因類型
2.1 脈石英的地質特征
脈石英是熱液作用的產物，主要形成于花崗巖和片麻巖中。礦體多為脈狀，少數呈雞窩狀和不規(guī)則型礦脈。石英脈大小不一，多與純水晶共生，常含少量長石、黃鐵礦、黃銅礦、白云母、磁鐵礦、鏡鐵礦等[6]。
脈石英礦床呈脈狀產于變質巖或花崗巖中，賦礦圍巖主要為元古代富硅的變質巖建造及花崗巖、花崗閃長巖。主要變質巖建造為黑云斜長片麻巖、二長花崗質片麻巖、花崗片麻巖等。脈石英成礦受構造控制，往往成群出現。礦體中的礦物以石英為主，還有少量或微量的長石、絹云母、輝鉬礦、黃鐵礦，偶見小晶洞，常見有圍巖團塊混雜于礦體中，礦脈圍巖常見有黑云母化、絹云母化的蝕變現象[7]。
2.2 脈石英的礦床成因
脈石英的形成需要具備兩個必要條件，物質基礎和容礦空間。物質基礎就是SiO2的供應，其可以來自深部的熱液，也可以來自裂隙周圍的圍巖，通過擴散運移到容礦空間。容礦空間可以是裂隙（如斷層），也可以是沉積巖的層理。斷裂中常出現石英脈，但石英脈并非出現在所有的斷裂中，一般熱液型石英脈出現在滲透性較好的張性斷裂中或者扭性和壓性斷裂之中，部分熱液石英脈賦存于斷裂拐彎處、斷裂交切部位和大斷裂附近的次級斷裂中[6]。
2.3 脈石英的礦床成因類型
脈石英礦床類型可劃分為巖漿熱液型、變質熱液型和偉晶巖型三種成因類型，以巖漿熱液型、變質熱液型為主。脈石英礦主要見于變質巖區(qū)或花崗巖發(fā)育地區(qū)，同一地區(qū)脈石英常是幾種成因共同作用，既有變質熱液型，也有巖漿熱液型和偉晶巖型[1]。
巖漿熱液型圍巖一般為巖漿巖或產于巖漿巖與圍巖接觸帶，圍巖常發(fā)生泥石化、絹云母化、硅化、黃鐵礦化、輝鉬礦化，蝕變寬度約0.5～1m。如：湖北蘄春靈虬脈石英礦屬巖漿熱液礦床。變質熱液型圍巖一般為片麻巖、榴輝巖等，脈石英與圍巖之間常夾有云母片巖。如：東海脈石英礦床。偉晶巖型脈石英礦常與鉀長石和云母伴生。代表性礦床為山西省聞喜縣文家坡長石礦(伴生脈石英)、江西省萬田鉀長石礦(伴生脈石英)、湖北省大悟縣劉家沖云母礦(伴生脈石英)[1]。
2.4 脈石英中的雜質元素
脈石英中的微量元素主要有兩種方式，一種是進入到脈石英晶格當中，充當晶格的一部分，為結構性微量元素；另一種是存在于脈石英礦中，但是在石英晶格之間，主要以包裹體、間隙雜質為主，為非結構性微量元素。雖然，存在于石英晶體中的微量元素對礦床成因具有很好的指示作用，但是，其存在的隱蔽性，導致脈石英在加工高純石英過程中，極難將其除去，成為加工高純石英的一個難關[6]。
脈石英含硅量高于石英砂巖、石英巖和粉石英，且雜質元素含量相對少。最主要的雜質元素為鐵，一般以四種化合物形式存在于脈石英中：最常見的是含鐵粘土礦物，這種較易選除，通過篩分或淘洗即可把鐵除去；第二種形式的鐵存在于重礦物中；第三種形式的鐵以氧化物或氫氧化物薄膜附在石英顆粒的表面，選礦時需在水中擦洗，甚至在酸溶液擦洗才能除去；第四種形式鐵存在于石英晶格或流體包裹體中，此類形式鐵比較難以除去。脈石英中鐵含量一般低于0.1%有利于高純石英的加工提純。其他雜質元素還包括Al、B、Li、K、Na、Ca、Mg、Ti、Mn、Cu、Cr、Ni等[8]。
3.脈石英的資源現狀
我國的脈石英礦產資源具有分布廣泛、局部集中、礦床少、礦點多的特點，主要分布在江西、四川、安徽、黑龍江、新疆、陜西、浙江7個省(區(qū))，約占總資源儲量的84.74%。我國脈石英礦產地354處，大部分礦產資源用于中低端產品，制造玻璃的礦產占55%，冶金的礦產占43%，用于生產高純石英的脈石英礦物原料資源比較稀缺[9]。
我國脈石英江西礦產地最多，達126處，占比36%；次為福建，共76處，占比22%；吉林32處，占比9%；新疆、四川和遼寧各占比約5%；其他省份均幾處。以大區(qū)劃分，則華東地區(qū)脈石英礦產地分布數量占比63%，東北地區(qū)占比15%，其他地區(qū)相對較少。按照成礦區(qū)帶統計，脈石英礦產地在江南隆起東段成礦帶、武功山—杭州灣成礦帶、小興安嶺—張廣才嶺成礦帶、塔里木陸塊北緣成礦帶、西秦嶺成礦帶、東秦嶺非金屬成礦帶等Ⅲ級成礦區(qū)帶分布相對集中。全國脈石英礦產地中礦點（資源量＜20萬t）數量居多，占礦產地總數的74%；大型礦床僅1處，中型礦床18處，小型礦床58處。其中，江西的礦點數量占比全省達93%，僅有中型2處，小型7處；福建無大中型礦床，僅有小型礦床9處，其他均為礦點[8]。
根據張佩聰等推測，用于生產高純石英礦物資源占據已勘察的水晶、脈石英等資源的10%，目前我國已查明的水晶資源約為29.2萬t，脈石英約9200萬t，因此應用于高純石英資源僅為約920萬t。整體來看，我國石英礦產資源豐富，但是用于生產高純石英的礦物資源水晶比較缺乏，脈石英較多[9]。
4.脈石英的應用領域
脈石英目前主要的應用領域是制備w(SiO2)99%～99.9%的硅微粉，主要原因是與石英砂巖和石英巖等其它石英礦產資源相比，脈石英幾乎全部由石英組成，SiO2通常大于2N，其它雜質含量相對較少，不需要復雜加工就能滿足硅微粉的SiO2純度技術指標要求；另外，與石英的傳統應用領域相比，硅微粉附加值較高但用量并不巨大，礦床資源量能夠滿足需求。同時，如果脈石英高溫防爆性技術指標符合要求的，還可用于金屬硅冶煉原料；色澤均勻、雜質少、硬度高、油脂光澤好的脈石英還是人工石英板材用砂的良好原料[5]。
高純石英是目前脈石英最具吸引力的應用領域，脈石英是加工高純石英的理想原料之一，其工業(yè)價值和應用優(yōu)勢是：高純石英的附加值高，絕對用量少，過去按傳統應用標準，是小礦；而今，按新用途標準，則是大礦。與石英巖和石英砂巖相比，脈石英幾乎都由石英組成，SiO2純度一般都在3N及以上，其他雜質含量相對較少，有利于高純石英的提純加工。與天然水晶相比，同一礦區(qū)的脈石英礦石質量相對比較穩(wěn)定，為礦物原料均一化加工創(chuàng)造了條件[3]。
5.結論
我國脈石英資源分布廣泛，資源優(yōu)勢明顯，由于高純石英在電子信息、新材料和新能源等戰(zhàn)略性新興產業(yè)中得到廣泛應用，以SiO2天然純度高為特色的脈石英礦床工業(yè)類型正引起人們的極大關注。因此，必須重視脈石英的開發(fā)利用，分析其資源現狀，總結其開發(fā)應用情況，為我國高純石英產業(yè)的發(fā)展提供資源保障。
參考文獻：
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