高純石英是由水晶、脈石英、花崗偉晶巖等礦石作為原料經(jīng)提純后的一種礦產(chǎn)品，是硅產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
全球高純石英原料礦床主要分布于巴西、美國(guó)、加拿大、挪威、澳大利亞、俄羅斯、中國(guó)等。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2019年底，全球高純石英原料礦產(chǎn)資源約7300萬(wàn)t，其中，巴西是全球第一大資源量國(guó)，資源量為2111萬(wàn)t，礦石類(lèi)型主要為天然水晶；美國(guó)是第二大資源量國(guó)，資源量為1822萬(wàn)t，礦石類(lèi)型主要為花崗偉晶巖型石英。加拿大位列全球第三，資源量為1000萬(wàn)t，礦石類(lèi)型主要為脈石英。
國(guó)際上公認(rèn)的是美國(guó)的花崗偉晶巖型石英礦床，以?xún)?chǔ)量大、品質(zhì)好最為著名。我國(guó)高純石英原料礦以脈石英和水晶為主，資源量共計(jì)為685萬(wàn)t，其中水晶資源量?jī)H為0.69萬(wàn)t。我國(guó)的高純石英原料礦床主要分布在湖北蘄春（靈虬山脈石英礦SiO2含量為99.35%）、江蘇東海（SiO2含量為99.19%）、安徽旌德（版書(shū)鄉(xiāng)龍川脈石英礦SiO2含量為99.01%）和太湖等地區(qū)，其中以江蘇東海的水晶品質(zhì)最為優(yōu)越，但保有資源量已接近枯竭。另外在安徽鳳陽(yáng)、江蘇新沂、新疆阿勒泰地區(qū)也有分布。
今天，一起看看全球七大國(guó)高純石英原料礦分布，純度超乎你想象！
1. 美國(guó)
1.1斯普魯斯派恩礦床
斯普魯斯派恩（Spruce Pine）高純石英原料礦坐落于美國(guó)北卡羅來(lái)納州西部米切爾縣（Mitchell County）的斯普魯斯派恩鎮(zhèn)。采礦區(qū)有超過(guò)100年的悠久采礦歷史。石英的雜質(zhì)元素含量極低，經(jīng)機(jī)械和化學(xué)提純后，制得的高純和超純石英主要用于半導(dǎo)體晶體、精密光學(xué)玻璃以及光伏、照明等產(chǎn)業(yè)。該礦供給了全球90%以上的高純石英砂需求量，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)甚至是唯一的來(lái)源地。2009年BBC稱(chēng)此地為“地球上最具戰(zhàn)略?xún)r(jià)值的平方英畝”（Nelson，2009）。
1.2博維爾礦床
博維爾礦位于愛(ài)達(dá)荷州北部拉塔縣博維爾鎮(zhèn)（Bovill，Latah County）。經(jīng)電子探針?lè)治觯摰V石中石英晶體的純度大于99.9%。2010年，艾礦產(chǎn)股份公司（I-Minerals，Inc.）完成預(yù)可行性研究，研發(fā)出SiO2純度為99.9%~99.997%的高純石英砂產(chǎn)品。礦床鉀長(zhǎng)石和石英的探明資源量437.8萬(wàn)噸，控制資源量885.7萬(wàn)噸，共計(jì)1323.5萬(wàn)噸（I-Minerals，2020a）。博維爾礦高純石英資源量巨大，礦石的提純加工難度較低。采用傳統(tǒng)浮選提純工藝，即可生產(chǎn)高純石英砂。
2. 澳大利亞
澳大利亞的石英資源非常豐富，主要分布于昆士蘭州北部、維多利亞州和西澳大利亞州。其中，昆士蘭州北部為主要的高純石英原料礦來(lái)源地，目前已發(fā)現(xiàn)燈塔（Lighthouse）、糖袋山（Sugarbag Hill）、白泉（White Springs）、石英山（Quartz Hill）等多處礦床。
2.1燈塔礦床
礦床位于昆士蘭州北部的喬治敦區(qū)(Georgetown)。艾恩斯利(Einasleigh) 鎮(zhèn)在礦區(qū)西南16km，是最近的城鎮(zhèn)。燈塔礦床由東、西兩座狀似燈塔、高出地表約440m的石英山峰組成，因此得名。該礦區(qū)礦石純凈、呈半透明或乳白色、塊狀，近直立狀充填于斷層中。經(jīng)測(cè)試東、西礦體的礦石純度＞99.9%，主要雜質(zhì)元素Al、Ti、Fe、P、Ca 等含量均較低，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)械提純后，純度即可達(dá)99.95%以上，證明燈塔礦床為優(yōu)質(zhì)的高純石英原料礦。
2.2糖袋山礦床
礦床位于喬治敦區(qū)（Georgetown），西北距離喬治敦鎮(zhèn)約25km，東距燈塔礦60km。礦石質(zhì)量極為優(yōu)質(zhì)，原位SiO2純度可達(dá)99.99%以上。2016年普查結(jié)果表明，礦體長(zhǎng)約600m，平均厚度20m，鉆孔揭示礦體深度60~80m（Alper，2019）。經(jīng)取樣測(cè)試和選礦提純實(shí)驗(yàn)，可制得高純石英砂純度達(dá)99.995%~99.999%，滿足太陽(yáng)能和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量要求。目前，糖袋山礦床尚未開(kāi)采和生產(chǎn)高純石英砂，但其探明和控制的資源量規(guī)?？捎^，可露天開(kāi)采。
2.3白泉和石英山礦床
從喬治敦鎮(zhèn)到驚喜山鎮(zhèn)（Mt.Surprise）的1號(hào)公路沿線分布著白泉和石英山礦。礦床均為熱液石英脈型。白泉礦的礦石質(zhì)量?jī)?yōu)異，原料SiO2純度達(dá)99.99%以上，被推斷高純石英的資源量150萬(wàn)噸。石英山礦石原料純度大于99.5%，預(yù)測(cè)高純石英資源量達(dá)1400萬(wàn)噸，資源規(guī)模巨大。白泉礦可生產(chǎn)的高純石英砂純度涵蓋99.99%~99.999%，年產(chǎn)高純石英砂3萬(wàn)噸，應(yīng)用于光伏和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。目前，石英山礦床尚未進(jìn)入開(kāi)采期。
2.4克雷西克
礦床礦床位于澳大利亞維多利亞州（Victoria）中南部的克雷西克區(qū)（Creswick）。礦床為金礦尾礦型，由19世紀(jì)淘金熱開(kāi)采金礦廢棄后的尾礦組成(Hughes，2013) 。礦石是尾礦中6～200mm的石英礫石，質(zhì)量?jī)?yōu)異，雜質(zhì)元素含量低，尤其是B和P含量很低，可用于液晶顯示器、光伏、半導(dǎo)體、光學(xué)玻璃等產(chǎn)業(yè)。經(jīng)澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）采用傳統(tǒng)機(jī)械和化學(xué)提純工藝處理后，制得的高純石英砂SiO2純度可達(dá)99.995%。
3. 俄羅斯
在俄羅斯烏拉爾山脈的東側(cè)，有2處高純石英礦床，分別是亞極地烏拉爾的薩蘭保爾（Saranpaul）礦床和南烏拉爾的克什特姆（Kyshtym）礦床。其中，克什特姆礦的規(guī)模較大，開(kāi)發(fā)程度高，其高純石英產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)，在國(guó)際市場(chǎng)占有一定比例。
3.1克什特姆礦床
克什特姆礦床位于俄羅斯車(chē)?yán)镅刨e斯克州（Chelyabinsk）的克什特姆市( Kyshtym)，東南距離車(chē)?yán)镅刨e斯克市100km。礦床為熱液脈石英型。礦區(qū)總長(zhǎng)15km，寬1~3km，面積20km2，石英儲(chǔ)量136萬(wàn)噸。礦床開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)60~70年代，至今已超過(guò)50年。早期采礦主要用于建筑材料、玻璃等傳統(tǒng)行業(yè)。2011年之后開(kāi)始開(kāi)采生產(chǎn)高純石英砂。2022年產(chǎn)能預(yù)計(jì)達(dá)6000噸/年，礦山可滿足滿負(fù)荷生產(chǎn)30年服務(wù)年限。
3.2薩蘭保爾礦床
薩蘭保爾礦床地處俄羅斯?jié)h特－曼西自治區(qū)（Khanty-Mansi Autonomous Okrug-Ugra）別列佐夫斯基區(qū)（Berezovsky District）的西北緣，東南距薩蘭保爾村（Saranpaul＇）85km。礦床為熱液脈石英型。礦石呈半透明－透明狀，玻璃光澤。根據(jù)2014年礦區(qū)的勘探報(bào)告，可用作高純石英的資源量為33萬(wàn)噸（Development Corporation JSC，2017）。此外，在礦區(qū)范圍外發(fā)現(xiàn)有多條尚未勘探的石英脈，遠(yuǎn)景資源量可能更為可觀。
4. 毛里塔尼亞
4.1烏姆阿奎尼納礦床礦床位于毛里塔尼亞西部的努瓦迪布灣?。―akhlet Nouadhibou），西距努瓦迪布（Nouadhibou）港口130km。礦床為熱液脈石英型。礦石呈淺灰色的半透明狀、光滑透明狀，部分采樣礦石的SiO2含量大于99.8%。地表出露的礦體表現(xiàn)為破碎的大塊脈石英礫石，其上覆蓋少量紅土。石英的推斷資源量為500~1000萬(wàn)噸（Feytis，2010），但因缺少鉆孔驗(yàn)證和測(cè)試分析以及必備的選礦實(shí)驗(yàn)，可用作高純石英原料的資源量不明。截至目前未進(jìn)行有效的采礦活動(dòng)。
4.2查米礦床查米礦床
位于努瓦迪布灣省（Dakhlet Nouadhibou）東部，距烏姆阿奎尼納礦20km。礦床成因、礦石類(lèi)型、圍巖、賦存特征與烏姆阿奎尼納礦類(lèi)似，礦石呈半透明狀、光滑透明狀，礦石SiO2含量為98% ~99.9%。表層2.7m以上礦體的高純石英原料探明儲(chǔ)量72.5萬(wàn)噸; 2.7m以下礦體可延伸至8m，探明儲(chǔ)量有進(jìn)一步擴(kuò)大的空間。
5. 加拿大
在加拿大魁北克省東南部約翰比茲灣（Johan Beetz Bay）的海岸帶，10條北東－南西向的熱液脈石英礦體出露地表，即約翰比茲高純石英原料礦。結(jié)果顯示礦石的SiO2含量為98.7%~99.6%，雜質(zhì)元素B和P的平均含量分別低于0.25×10-6和0.2×10-6，可用來(lái)生產(chǎn)光伏石英坩堝。在計(jì)入采礦損失后，2號(hào)脈和9號(hào)脈地表礦體的高純石英控制資源量分別為174.3萬(wàn)噸和50.7萬(wàn)噸，合計(jì)225萬(wàn)噸（Bathalon，2014）。
6. 挪威
作為南北狹長(zhǎng)的山地之國(guó)，挪威的石英資源非常豐富，并且擁有TQC、?？瞎煞荩‥lkem ASA）等全球石英產(chǎn)業(yè)巨頭。挪威地質(zhì)調(diào)查局根據(jù)境內(nèi)石英礦石的測(cè)試數(shù)據(jù)，還提出一套基于晶格雜質(zhì)元素含量的高純石英質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)（Müller et al., 2007; Müller et al., 2012）。當(dāng)前，北部的德拉格礦床和南部的內(nèi)索登（Nesodden）礦床是挪威主要的高純石英原料產(chǎn)地。
6.1德拉格礦床
德拉格礦區(qū)地處挪威北部諾爾蘭郡廷斯菲尤爾峽灣（Tysfjord）西側(cè)的德拉格村（Drag）附近，由分布在方圓5km2的數(shù)十個(gè)偉晶巖型的石英礦體組成。石英晶體純凈，粒徑平均6mm，Al、Ti、Li、B等晶格雜質(zhì)元素均達(dá)到高純石英原料的質(zhì)量要求（Müller et al，2012）。
德拉格礦區(qū)的開(kāi)采始于1907年。早期的礦山以露天方式開(kāi)采偉晶巖中的鉀長(zhǎng)石，到了1996年開(kāi)始采礦生產(chǎn)用于光學(xué)、照明設(shè)備、光伏的高純石英砂。
6.2內(nèi)索登礦床
內(nèi)索登礦（Nesodden）位于挪威西南部的霍達(dá)蘭郡的克文赫拉德市（Kvinnherad）。礦體長(zhǎng)約580m，寬15m，延伸150m，礦石中的石英晶體較大。截至目前，尚未開(kāi)采內(nèi)索登高純石英礦。但是，該礦對(duì)高純石英砂及制品行業(yè)具有相當(dāng)大的影響。礦床的資源量大且礦區(qū)高純石英的后備資源相當(dāng)豐富。
在斷裂帶北段也發(fā)現(xiàn)了克瓦維克（Kvalvik）熱液脈石英礦，推斷資源量70萬(wàn)噸，其礦石質(zhì)量與內(nèi)索登礦類(lèi)似，可用作高純石英原料。
7. 中國(guó)
近年來(lái)，我國(guó)一些石英砂礦山企業(yè)正努力研發(fā)高純石英的提純工藝，取得了突破性進(jìn)展。湖北蘄春、江蘇東海、安徽旌德和太湖等地的優(yōu)質(zhì)熱液脈石英可能具有高純石英原料的潛力（焦麗香，2019）。
靈虬山脈石英礦位于湖北省蘄春縣西北約20km的橫車(chē)鎮(zhèn)。鉆孔取樣分析結(jié)果表明，礦石幾乎全由石英組成，晶體粒徑1~2mm。礦石SiO2純度＞99.35%，Al2O3＜0.22%，F(xiàn)e2O3＜0.02%。目前，靈虬山石英礦采用露天開(kāi)采，其設(shè)計(jì)礦山規(guī)模為年采1.5萬(wàn)噸礦石。