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【地学科普】我国再添新矿种——高纯石英矿
发布日期:2025-04-16 09:23:47  点击数:66  发布者:黑龙江省9888拉斯维加斯入口院3  作者:

  2025年4月8日,自然资源部根据《中华人民共和国矿产资源法实施细则》的相关规定,经国务院批准,发布了我国新发现的高纯石英矿公告。由此正式确定高纯石英矿为新矿种。



(高纯度石英石)
 

新矿种的由来

  高纯石英矿作为世界稀缺、我国高度依赖进口的战略性资源,其成矿地质特性和开采条件特殊,与其他矿产有显著区别。

  近年来,自然资源部积极推进实施新一轮找矿突破战略行动,中国地质调查局以及河南省相关单位在河南东秦岭、新疆阿勒泰等地区发现了与美国高纯石英矿床类型相似的高纯石英矿产资源,发现多处可以制备高纯石英砂的矿区,在高纯石英矿调查评价与勘查、深度提纯、定向除杂技术等方面也取得了重要突破。因此支撑了国内矿石的广泛利用,国内已形成一定规模的产业链配套,具备了成为我国矿种家族新成员的“资格”。 

高纯石英矿的基本介绍

  高纯石英矿的概念是指在当前技术经济条件下,经选矿、提纯可获得高纯石英砂二氧化硅(SiO₂)纯度不低于99.995%(4N5),杂质、包裹体含量及粒度满足半导体、光伏、光学等高新领域应用要求的岩石。

  石英在结晶过程中常掺杂微量的杂质,包括晶体间隙的脉石矿物、包裹体和晶格杂质。在生产高纯石英时,必须对原料矿石进行提纯,尽可能降低Al、Ti、K、Na、Li、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Cr、Ni、B、P等杂质的含量。

  通常高纯石英矿中主要杂质元素质量分数特征如下:铝(A1)小于30μg/g,钛(Ti) 小于10μ g/g,钠(Na) 小于8μ g/g,钾(K) 小 于8μg/g,锂(Li) 小于5μ g/g,钙(Ca) 小于5ng/g,铁(Fe) 小于3μ g/g,磷(P) 小于2ng/g,B 小于1μ g/g,镁(Mg) 小于3μ g/g,锰(Mn) 小于1μg/g,镍(Ni) 小于1μ g/g,铬(Cr) 小于1μ g/g,铜(Cu) 小于1μ g/g,锌(Zn) 小于1μ g/g,锆(Zr) 小于2μ g/g,钴(Co) 小于1μ g/g,且所有杂质元素总质量分数小于100μg/g。

  高纯石英具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高绝缘性和透光性等特性,这些特性使得它在高科技领域中具有不可替代的地位。

  高纯石英矿矿石类型包括:白岗岩型、花岗伟晶岩型、脉石英型、天然水晶型、石英岩型等。白岗岩型:主要由长石、石英和白云母构成,含少量或不含暗色矿物,呈浅色或白色,矿物成分相对简单,石英含量高,杂质矿物相对较少。花岗伟晶岩型:晶体颗粒粗大,矿物成分相对简单,石英含量高,常含有少量的长石、云母等杂质。脉石英型:一般呈脉状产出,石英脉纯度较高,杂质含量较低,通常与花岗岩等侵入体有关。天然水晶型:以单晶形式存在,具有规则的几何外形,纯净度高,透明度好。 石英岩型:由石英砂岩或其他硅质岩石经区域变质作用形成,石英颗粒紧密镶嵌,质地坚硬,纯度较高。

 

我国高纯石英矿的资源现状

  我国硅质资源丰富,但大部分矿床被作为普通硅石矿,用于普通玻璃、石材、建筑用砂等。而高纯石英由于应用领域的特殊性,对石英矿物的杂质含量、包裹体含量、羟基含量、粒度等有严格要求,因而其与普通硅质矿产具有较大差别。

  中国高纯石英矿资源主要分布在河南、新疆、湖北、安徽、江苏等地区。河南:主要集中在东秦岭地区,如三门峡市卢氏县,在东秦岭-大别造山带已发现花岗伟晶岩脉近7000条,具备较大的高纯石英矿床找矿潜力。新疆:阿勒泰地区是重要分布区,福海县、富蕴县和吉木乃县等地均有产出,该区域是世界闻名的花岗伟晶岩集中区,具有伟晶岩型高纯石英资源的禀赋条件。湖北:蕲春县西北约20km的横车镇有灵虬山脉石英矿,为热液脉石英型,由硅质热液侵入太古宙大别山群红安组的黑云母斜长片麻岩、花岗片麻岩和角闪岩而形成。安徽:主要分布在太湖县白石山脉、旌德县版书乡龙川等地,另外,岳西-潜山地区也有脉石英矿分布。江苏:东海地区的脉石英主要沿南部、北部两条成矿带分布,南部成矿带长度25km、宽2.2km,北部成矿带长度41km、宽度小于6km。山东邹城朝阳洞地区、陕西南秦岭安康地区、陕西商洛市竹林关-新庙一带、广东阳江、福建双溪-杨源、山西中阳县弓阳一带、黑龙江小兴安岭-张广才岭造山带、河北阜平北辛庄、青海中连等地也有高纯石英矿资源分布。

 

高纯石英矿的主要应用领域

半导体领域

  石英坩埚:是拉制单晶硅的关键部件,高纯石英矿制成的石英坩埚能为单晶硅生长提供稳定、纯净的环境,保证单晶硅的高质量和性能。

  石英部件:用于制造扩散炉管、石英舟、石英法兰等半导体设备部件,这些部件需具备高纯度、高精度和良好的热稳定性,以满足半导体制造工艺的严格要求。

光伏领域

  石英玻璃纤维:可用于制造光伏产业中的绝缘材料和高温防护材料,具有良好的耐高温、耐腐蚀和电绝缘性能。

光通信领域

  石英玻璃光纤:高纯石英矿是制造光通信光纤的主要原料,其高纯度和优良的光学性能,可确保光信号在光纤中低损耗、高速传输,满足通信网络对大容量、长距离传输的需求。

  石英玻璃套管:用于光通信领域的光纤拉丝工艺,为光纤的生产提供高精度的成型环境,保证光纤的几何尺寸和性能的一致性。

电光源领域

  石英玻璃灯管:高纯石英矿制成的石英玻璃灯管具有良好的耐高温和透光性能,广泛应用于卤钨灯、高压汞灯、金属卤化物灯等电光源产品中,能够承受高温环境下的化学腐蚀和热应力。

  石英玻璃支架:作为电光源内部的支撑结构件,要求具有高纯度和稳定的物理化学性能,以保证电光源的发光效率和使用寿命。

           航空航天领域

  石英玻璃透波材料:用于制造飞行器的雷达罩、天线窗等部件,利用其良好的透波性能、耐高温性能和机械强度,保证在复杂的空间环境下,飞行器的通信、雷达等系统能正常工作。

  石英纤维增强复合材料:可用于制造航空航天飞行器的结构部件,如机翼、机身等,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗腐蚀等优点,能够减轻飞行器的重量,提高其性能和可靠性。


 

撰稿:张广迪 文立坤 图片:自然资源部门
统筹:曹浏  审核:于长生  编辑:陈东林