石英是自然界中最常見的造岩礦物之一。目前可使用的矽質原料種類主要有脈石英、石英砂岩、石英岩、天然石英砂、粉石英、水晶及花崗岩(主要用於加工高純度石英)。
不同岩石類型的石英礦石的特性和應用方向不同。
(1)脈石英主要由富矽岩漿熱液或變質熱液充填裂隙形成。通常,脈石英礦石的SiO2品位較高,可達98%以上,Fe等雜質含量低,礦物成分簡單,礦石可加工性強。有些脈石英經過純化加工後可以滿足高純度石英原料的要求,但脈石英硬度較高,礦體規模相對較小。因此,脈石英多作為生產高端玻璃、矽微粉、工業矽、高純度石英等高附加價值產品的原料。
(2)石英砂岩是由各種烴源岩(如花崗岩、花崗岩偉晶岩、脈石英等)經過風化、侵蝕、搬運、沉積、膠結而形成的沉積岩類型。在石英砂岩的侵蝕和搬運過程中,大多數風化礦物都會受到自然風化和侵蝕,因此石英砂岩礦石整體SiO2品位較高,通常>90%。在石英砂岩中,石英是岩石的主要礦物,雲母、長石、金紅石、黏土礦物等為次要礦物。由於石英砂岩是由不同品質的烴源岩侵蝕、搬運而形成的,因此不同品質的石英顆粒「混合」在一起。在膠結和岩石形成過程中,黏土礦物也容易膠結或存在於石英裂縫或凹陷中,不易去除。因此,石英砂岩整體加工純化的上限有限,難以加工成高純度石英。但其礦石品位高、規模大、開採容易。廣泛應用於玻璃、陶瓷、冶金、耐火材料、板材等大宗應用產業。
(3)石英岩是由石英砂岩或矽質岩經過變質、重結晶作用而形成的。石英岩礦石的SiO2品位>85%。在石英岩中,長石、雲母、綠泥石、角閃石、紅柱石等不同變質程度的礦物常與石英礦物伴生或包埋在石英礦物中。石英岩通常比石英砂岩更硬。具有礦石品位高、規模大、易開採的特性。廣泛應用於玻璃、陶瓷、冶金、石油壓裂砂、化學、機械鑄造等行業。
(4)天然石英砂是由海洋(或稱江河、湖泊)運輸所形成的非膠結石英砂。礦石SiO2品位>90%,含少量長石、雲母、電氣石、岩屑等。主要用於冶金、陶瓷、鑄造砂、石油壓裂砂等產業。
(5)粉石英是由矽質石灰岩或矽質岩石風化殘渣形成的細粒石英。礦石SiO2品位>95%。粉石英具有礦石品位高、易破碎、品質穩定的特性。主要應用於耐磨材料、矽微粉、耐火材料、陶瓷、板材等領域。
(6) 水晶是以SiO2晶體形式生產的石英的一種。由於不同離子的存在,晶體常常呈現不同的顏色。例如,當晶格中的Si4+被Fe3+取代時,就會呈現紫色等顏色。水晶礦規模小,開採難度高,礦物成分不穩定。目前主要應用於壓電晶體、光學、天然裝飾品等領域。
(7)花崗岩偉晶岩主要是由富含揮發分的花崗岩岩漿在岩漿演化後期形成的。由於偉晶岩的開採和破碎成本遠高於其他矽質原料,目前高純度石英主要由特殊條件下形成的偉晶岩中的石英礦物生產。是目前世界上最重要的高純度石英礦石類型。