什么是高純石英？
　　高純石英（high-purity quartz）是SiO₂純度大于99.9%的石英系列產(chǎn)品的總稱(chēng)，是硅產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品的物質(zhì)基礎，廣泛運用于光伏、電子信息、光通訊和電光源等行業(yè)，在新材料新能源戰略性新興產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和作用。
 

　　按SO₂純度可分為:
　　低端w（SO₂）≥99.9%（3N）
　　中端w（SO₂）≥99.99%（4N）
　　高端w（SO₂）≥99.998%（4N8）
　　按產(chǎn)品中Al、B、Li、K、Na、Ca、Mg、Ti、Fe、Mn、Cu、Cr、Ni等雜質(zhì)元素總量可分為：
　　低端≤1000×10^-6
　　中端≤100×10^-6
　　高端≤20×10^-6
　　每個(gè)等級的高純石英可按粒度分為40-80目、80-140目、80-200目、80-300目等品種。
　　我國高純石英技術(shù)與國際先進(jìn)水平的差距較大，所生產(chǎn)的石英制品大部分為中低端產(chǎn)品，目前4N8及以上高端產(chǎn)品的國際市場(chǎng)幾乎被美國尤尼明公司所壟斷。
 

　　一、高純石英原料選擇技術(shù)
 

　　1、為什么水晶不能作為高純石英工業(yè)原料？
　　高純石英最初是以一、二級天然水晶為原料，再經(jīng)精選提純加工而成。天然水晶通常是在一定地質(zhì)條件下的晶洞環(huán)境中形成，其成因的特殊性決定了存在兩個(gè)先天不足：
　?。?）儲量小，開(kāi)采條件差，經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)利用后，必然導致資源匱乏，價(jià)格昂貴，難以滿(mǎn)足大規模工業(yè)生產(chǎn)的需要；
　?。?）受結晶環(huán)境變化的影響，礦物晶體化學(xué)成分不穩定，在大批量工業(yè)應用中導致原料化學(xué)成分波動(dòng)較大，原料標準化困難，難以滿(mǎn)足高純石英高端產(chǎn)品生產(chǎn)的需要。
　　因此，必須從其他石英礦物資源入手，從根本上解決高純石英原料問(wèn)題，這正是當前國內外的基本技術(shù)思路。
　　
　　2、其他國家如何選擇高純石英原料？
　　日本于20世紀90年代，采用細粒偉晶巖為原料加工透明的高純石英。
　　俄羅斯和德國則采用脈石英和變質(zhì)石英巖為原料加工高純石英。
　　美國PPCC公司于20世紀80年代，采用英國西北海岸Foxdale地區花崗巖加工高純石英，作為西歐石英玻璃的原料，其產(chǎn)品SO₂純度為4N，Fe含量＜1×10^-6，其他雜質(zhì)元素含量＜5×10^-6。
　　美國尤尼明公司于20世紀90年代開(kāi)始，對北卡羅來(lái)納州Spruce Pine地區的偉晶花崗巖開(kāi)展了卓有成效的開(kāi)發(fā)利用，已開(kāi)發(fā)出IOTA-STD（標準級）、IOTA-4、IOTA-6、IOTA-8等高純石英系列產(chǎn)品，幾乎壟斷了國際市場(chǎng)，并成為國際標準。
 

　　由此可以看出，除天然水晶外，上述6種成因的石英礦物資源中，脈石英和花崗巖石英是替代天然水晶、加工高純石英中端和高端產(chǎn)品的理想原料。
　　
　　3、高純石英原料的選擇標準是什么？
　　依目前的加工技術(shù)水平，并不是所有的脈石英和花崗巖石英都能夠加工高純石英，能夠加工高端產(chǎn)品的只是極少數，甚至是極個(gè)別。
　　也就是說(shuō)，選擇脈石英或花崗巖石英只是選對了大方向，并不能解決具體原料選擇這一關(guān)鍵問(wèn)題。
　　主要原因是：
　　脈石英和花崗巖存在多種細分成因類(lèi)型，而且受成礦地質(zhì)條件的影響；
　　同一成因類(lèi)型的脈石英和花崗巖的礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)特征差別也較大。
　　據介紹，美國尤尼明公司對高純石英原料是精挑細選，要求十分嚴格。
　　尤尼明石英原料選擇標準：
　　一是晶體結構中雜質(zhì)最少的石英，如IOTA-STD鋁含量（14-18）×10^-6，IOTA-4鋁含量（8-10）×10^-6；
　　二是氣液包裹體少的石英，如偉晶花崗巖和水晶。
　　實(shí)踐表明：原料中雜質(zhì)元素含量高低與其質(zhì)量?jì)?yōu)劣并不是簡(jiǎn)單對應關(guān)系，而是與原料工藝礦物學(xué)特征所決定的雜質(zhì)可選性有關(guān)。
　　例如，美國Spruce Pine偉晶巖樣品的雜質(zhì)元素含量相當高，但卻是IOTA高端產(chǎn)品的原料。
　　
　　4、中國高純石英技術(shù)為什么落后？
　　我國面臨的技術(shù)困惑是：很難將尤尼明這種標準應用于原料選擇的實(shí)際工作中。
　　主要原因是：高純石英的SO₂純度極高，雜質(zhì)元素含量很低，而原料中雜質(zhì)元素含量通常都較高，難以根據化學(xué)成分檢測數據對原料優(yōu)劣進(jìn)行正確判斷。
　　目前，由于我國缺乏高純石英原料評價(jià)與選擇技術(shù)，對于高純石英原料選擇及其加工工藝還存在較大的盲目性。
　　例如，以往認為采用SO₂純度2N左右的石英礦物原料就能夠加工高純石英，并投入了較大的人力、物力和時(shí)間，造成了較大的浪費。這是我國高純石英技術(shù)處于相對落后狀態(tài)的重要原因之一。
　　顯然原料評價(jià)與選擇技術(shù)是高純石英技術(shù)的基礎和前提，是我國高純石英技術(shù)發(fā)展必須突破的技術(shù)瓶頸。
　　為此，必須加強高純石英礦物資源的礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)研究，重點(diǎn)研究原料的化學(xué)成分、有用礦物（石英）、有害礦物、結構構造、石英包裹體等工藝礦物學(xué)特征，查明原料雜質(zhì)分布及其賦存狀態(tài)及其對高純石英應用的影響與機理，為高純石英礦原料選擇技術(shù)和礦產(chǎn)資源探測提供科學(xué)依據。


　　編輯整理：中國粉體技術(shù)網(wǎng)（未經(jīng)授權，禁止轉載）