高純度石英原料地質及成礦條件
1.地質成因類型:不同成因類型的石英礦石其礦物學特徵有明顯差異。例如,花崗岩偉晶岩、高溫變質岩型石英、變質石英型石英等石英礦石在純度和包裹體含量方面可能具有更好的性能,更適合加工成高品質石英。但一些形成條件複雜、地質作用多期的石英礦石可能含有大量的雜質和包裹體,不適合加工高純度石英。
2.成礦溫度和壓力:石英礦床形成時的溫度和壓力對石英的品質有重要影響。一般來說,在高溫高壓下形成的石英,其晶粒中可能含有雜質,這些雜質更容易遷移到晶界邊緣或形成細小的包裹體,並且形成的石英中流體包裹體的含量可能較少,這具有加工成高純度石英的潛力。
高純度石英原料的來源及嵌入特性
1. 礦物類型
高純度石英原料的資源種類並不限於單一石英組成的天然礦岩。其來源包括地質生產條件嚴格的晶體、脈石英、石英岩、石英砂岩等,甚至可從花崗岩偉晶岩等富含石英礦物的岩石中獲得。不同成因類型的石英原料性能有差異,應用領域也不同,但高純度石英原料僅佔其中一小部分,主要用於生產高附加價值產品。
物理和化學性質
耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹、高絕緣性和透光率:高純度石英具有這些優異的物理和化學性能,因此原礦石的物理和化學性能也需要測試和分析。
高純度石英原料的資源利用特性是基於石英本身的物理、化學性質。原料需經過選礦技術處理,將石英砂中的脈石礦物分離出來,富集純淨的石英顆粒,必要時還要破壞和去除石英內部的包裹體和同象雜質元素,最後提純為石英砂。應用領域的工業要求。
高純度石英原料的純化潛力受礦石的化學成分、礦物成分、嵌入粒度和固結程度影響。純化產品的化學純度越高,價值越高。下游石英產品具有高科技含量高、應用領域前沿的特性。高純度石英原料的加工過程具有對原礦性質影響大、產品純度高、應用目的性強、易污染等特性。
高純度石英原料的礦物學特徵
1、雜質元素含量
石英原料中雜質元素種類多、含量高、賦存狀態多樣化。不同地區形成石英礦石的熱條件不同,原料中雜質的賦存狀態也不同。需對礦石化學成分進行分析,確保其主要成分為SiO2,雜質元素含量較低。
要選擇正確的高純度石英原料,制定最佳的石英純化方案,必須明確石英中雜質元素的賦存狀態。許多石英礦石並不是單一的石英礦物,也伴隨其他礦物。例如,雲母、長石等礦物常與石英共存。共存獨立脈石礦物(如雲母、長石、赤鐵礦、電氣石、綠泥石、黏土礦物等)是石英中雜質元素的主要載體礦物,在地質成礦過程中極易成為石英中的礦物包裹體,限制最終石英產品品質的重要因素之一。
2 礦物成分及插層特徵
脈礦物種類及含量:脈礦物是指與石英礦伴生的其他礦物。脈礦物種類越少、含量越低,越有利於石英的純化。例如,花崗岩、偉晶岩等岩石中的石英,由於其雜質礦物相對較少,且易於分離提純,是理想的石英原料來源。
;而花崗岩、閃長岩等中酸性火成岩,雖然含有大量石英,但長石、角閃石、雲母等其他造岩礦物常夾有石英,不是良好的石英烴源岩。
插層粒度和解離程度:石英、脈礦物的插層特性直接影響石英單體的解離程度,進而影響選礦純化的效果。
3 流體包裹體
流體包裹體:流體包裹體是石英中最常見、最豐富的包裹體類型。依所含物質狀態可分為純氣體、純液體、氣液混合包裹體、三相包裹體等。流體包裹體含有鈉(Na)、鉀(K)、鈣(Ca)等雜質,是高純度石英製品中雜質的主要來源之一,對高純度石英製品的熔化行為有嚴重的不利影響。 。因此,選擇流體包裹體極少或無流體包裹體的石英作為高純度石英原料是關鍵。
礦物包裹體:共存的獨立脈石礦物(如雲母、長石、赤鐵礦、電氣石、綠泥石和黏土礦物等)很容易成為石英中的礦物包裹體,是限制最終品質的重要因素之一石英產品。
4. 晶格雜質
在石英晶體形成過程中,有些元素會取代矽元素進入石英晶體中,形成晶格雜質。這些雜質雖然含量很低,但很難從石英中分離出來,這是限制高純石英品質的最關鍵因素之一。例如,鋁元素更常見的是以鋁離子(Al3⁺)的形式取代矽原子。由於會造成石英晶格內部的電荷不平衡,當石英中存在大量鋁雜質時,鋰(Li)、鉀(K)、鈉(Na)等雜質元素的含量也可能增加。因此,可以透過分析石英中的鋁含量來判斷石英原料的品質。
石英中的晶體結構雜質分為晶格雜質和非晶格雜質。晶格雜質主要以與其他原子同構的方式取代矽氧四面體中的矽原子。主要雜質元素有Al3+、Ti4+、Ge4+等。