水晶、脈石英和花崗偉晶巖誰最有潛力生產(chǎn)高純石英砂？

2024-06-25

高純石英原料的來源主要分為水晶、脈石英和花崗偉晶巖三種。水晶礦床一般規(guī)模較小，且資源匱乏，目前主要用作工藝品原料；脈石英礦床一般規(guī)模不大，僅部分可用做高純石英原料；偉晶巖型高純石英具有規(guī)模大、品質(zhì)高的特點(diǎn)，是將來高純石英相關(guān)勘查和研究的重要對象。
花崗偉晶巖制備高純石英砂可行性分析
偉晶巖型石英資源通常具有規(guī)模大、雜質(zhì)少、品質(zhì)穩(wěn)定、流體包裹體含量低等優(yōu)點(diǎn)。目前，國際上認(rèn)可度較高的高端高純石英產(chǎn)品，如美國矽比科 (Sibelco) 公司的 IOTA 系列產(chǎn)品，其原料是來自美國北卡羅來納州的花崗偉晶巖礦脈，Sibelco 公司利用該礦床偉晶巖生產(chǎn)的 4N8 及以上高端石英砂產(chǎn)品幾乎壟斷國際市場。國內(nèi)也存在具備高純石英提純潛力的花崗偉晶巖礦脈。張海啟等針對新疆阿爾泰地區(qū)偉晶巖型高純石英礦床采用適當(dāng)?shù)奶峒児に嚵鞒蹋晒χ苽淞?4N8 級高端高純石英砂。趙金洲等在秦嶺東部發(fā)現(xiàn)了礦物學(xué)屬性類似美國北卡羅來納州斯普魯斯番地區(qū)優(yōu)質(zhì)的花崗質(zhì)偉晶巖，并通過煅燒水淬 - 破碎磨礦 - 磁選 - 超聲清洗 - 浮選 - 酸浸的工藝流程，獲得了 4N 級的高純石英產(chǎn)品。此外，張海啟等將河南盧氏龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床與美國斯普魯斯番偉晶巖型高純石英礦床進(jìn)行對比研究，發(fā)現(xiàn)兩者具有相似的成礦地質(zhì)背景和地球化學(xué)特征，具有較高的提純潛力。因此，結(jié)合當(dāng)前高純石英的制備研究現(xiàn)狀及國內(nèi)高純石英生產(chǎn)所面臨的原礦問題，以花崗偉晶巖作為原料制備高純石英在國內(nèi)具有巨大的研究潛力。
花崗偉晶巖礦的特點(diǎn)
花崗偉晶巖是由粗粒 - 巨粒礦物組成的淺色花崗質(zhì)結(jié)晶巖，多呈脈狀、透鏡體、板狀、巖種體、不規(guī)則體等形態(tài)產(chǎn)出，常呈偉晶巖群出現(xiàn)。偉晶巖脈規(guī)模不等，出露寬幾十厘米至幾百米不等，延伸長可達(dá)幾公里?；◢弬ゾr具有多種內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶型式，包括均一結(jié)構(gòu)、分帶結(jié)構(gòu)和分層結(jié)構(gòu)；化學(xué)組成上與花崗巖相近，具有更高的稀有金屬和揮發(fā)分含量；從太古代至中新世均有出現(xiàn)，產(chǎn)出構(gòu)造背景包括造山、造山后和非造山?；◢弬ゾr是稀有金屬、云母、陶瓷長石、高純石英和寶石的重要賦存巖石。花崗偉晶巖的形成過程是復(fù)雜的，用任何一種簡單的觀點(diǎn)都難以解釋偉晶巖成因的全過程。國內(nèi)外學(xué)者在長期深入的研究中提出了多個(gè)花崗偉晶巖成因模式，目前主要認(rèn)為花崗偉晶巖巖漿來自巖漿分異或深熔作用。
我國偉晶巖礦分布情況
（1）河南東秦嶺 - 大別造山帶花崗偉晶巖
研究人員在河南東秦嶺 - 大別造山帶出露的花崗偉晶巖中發(fā)現(xiàn)了高純度石英自然礦物，經(jīng)河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局與中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所聯(lián)合攻關(guān)研究和野外查證，認(rèn)為石英礦物賦存的花崗偉晶巖類型與美國北卡羅來納州Spruce Pine 花崗偉晶巖相近，巖石造巖礦物組合簡單，除石英外，其他礦物主要為長石和少量白云母。石英顆粒中少有氣液相包裹體，雜質(zhì)元素 Al、Fe、Ti、Ca、Mg 等含量較少，礦物的其他基本特征與國外制備超高純石英砂原料十分相似。在河南東秦嶺 - 大別造山帶已發(fā)現(xiàn)花崗偉晶巖脈近 7000 條，平均密度約為 86 條 /km2，中大型偉晶巖脈近 400條。脈體規(guī)模大，巖石類型和石英礦物的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征類似于 Spruce Pine 花崗偉晶巖，并且其全巖石英礦物含量(40% ～ 45%) 大于后者 (25% ～ 35%)，有望開發(fā)成為制備高純石英砂的原材料基地。
（2）龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床
河南盧氏龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床位于北秦嶺構(gòu)造帶東部。礦床賦存于秦嶺巖群石槽溝組和峽河巖群寨根組中，礦石類型為白云母花崗偉晶巖型，其主要礦物成分為鈉長石 (31% ～ 51%)、微斜長石 (11% ～ 20%)、石英 (25% ～ 38%)和白云母 (7% ～ 9%)，含少量石榴子石 (1% ～ 2%)、黑云母 ( ＜ 1%) 等；石英礦物經(jīng)深度提純 SiO2 含量可達(dá) 99．997%。北秦嶺地區(qū)偉晶巖脈數(shù)量多，規(guī)模大，新發(fā)現(xiàn)的盧氏龍泉坪石英礦床具有和美國 Spruce Pine 高純石英礦床相似的地質(zhì)特征。龍泉坪偉晶巖型高純石英礦床的發(fā)現(xiàn)對我國高純石英資源地質(zhì)勘查具有重要的示范和引領(lǐng)作用。
（3）新疆阿爾泰地區(qū)花崗偉晶巖
我國新疆阿爾泰地區(qū)是世界聞名的花崗偉晶巖集中區(qū)，在長 413km、寬 20 ～ 60km 的變質(zhì)巖帶內(nèi)，出露各類花崗偉晶巖脈數(shù)萬條，形成十余個(gè)偉晶巖密集區(qū)，具有偉晶巖型高純石英資源的稟賦條件。這些偉晶巖型高純石英脈體賦存于瓊庫爾地體震旦系－下寒武統(tǒng)喀納斯巖群中，礦石類型為白云母偉晶巖型，其主要礦物組成為石英、鉀長石、斜長石、白云母和少量黑云母。石英顆粒粒徑介于 0.3 ～ 4mm，部分石英顆粒包裹于長石內(nèi)部。石英顆粒中包含流體包裹體的非純凈顆粒含量較多，顆粒內(nèi)流體包裹體主要呈面狀分布，尺寸較小，多在10μm 以下，類型以富液相氣液兩相包裹體為主。陳培榮等通過對比該區(qū)域與美國 Spruce Pine 地區(qū)花崗偉晶巖在地質(zhì)背景、礦物學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)方面的特征差異，認(rèn)為阿爾泰地區(qū)具有尋找高純石英的前景。張海啟等采用雜質(zhì)定向去除技術(shù)，進(jìn)一步去除石英礦物中晶間雜質(zhì)和包裹體雜質(zhì)，成功制備了 SiO2 純度達(dá)到 99.9983% 的 4N8 級高端高純石英砂。該研究為我國偉晶巖型高純石英資源的找礦突破指出了方向，可有力地支撐服務(wù)我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵資源材料的安全供給。
（4）其他
廣東省礦產(chǎn)應(yīng)用研究所發(fā)現(xiàn)，從南雄某地花崗 - 花崗偉晶巖型礦床中分選出的石英砂具有遇水透明度高、棱角分明、裂紋少的特點(diǎn)，這一現(xiàn)象引起試驗(yàn)人員的高度重視，隨即開展了一系列不同礦山石英砂樣品的巖相對比試驗(yàn)。參考資料篩查，南雄花崗 - 花崗偉晶巖型石英資源為廣東省內(nèi)目前唯一高純石英資源。