石英砂提纯过程中要去掉哪些杂质元素？

石英矿物具有广泛的自然分布，石英矿床的属性受地质因素影响。目前石英矿床工业类型主要有天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、石英砂和花岗岩石英七种。

石英砂岩通常由 95% 以上的石英和硅质碎屑组成，脉石矿物通常包括长石、高岭土、伊利石和蒙脱石等粘土矿物，以及少量的重矿物。

杂质的存在和数量直接决定石英提纯的难易程度。研究表明，硅质原料中含有多种杂质矿物和元素，这些杂质的赋存方式和分布规律与成矿过程有关。例如，层状热液脉石英中的杂质分布通常非常不均匀，而火成岩和变质石英中的结构杂质往往具有更均匀的分布。

1.杂质元素

不同类型的石英杂质赋存含量各不相同，首先二氧化硅含量，粉石英> 脉石英>石英岩>花岗岩>伟晶岩石英>花岗岩石英。石英样品中的主要杂质元素包括Al、Fe、K和Na，以及微量的Ti、Mg、Mn、Ca和S。此外，微量元素如Pb、Sr、Y、存在Zr、Zn、Ga和Nb。

2.共生脉石矿物

石英矿石中，共生脉石矿物一般可分为两类：一是松散伴生矿物，常表现出较完整的矿物晶体，与石英晶体无化学键合，如长石、云母、石榴石、锆石、钛铁矿等； (ii)第二类由以化学和物理方式结合到石英晶体表面的伴生矿物碎片组成，主要包括含铁矿物和含铝矿物，例如黄铁矿和铁橄榄

3.流体包裹体

流体包裹体广泛存在于矿物中，其类型和丰度取决于石英矿物的成岩环境和晶体学变化。常见的流体包裹体类型包括气相包裹体、液相包裹体、气液两相包裹体和固液气三相包裹体。

这些流体包裹体含有大量的Na、K、Cl、Ca等杂质，是碱金属杂质的主要来源，而小分子杂质主要存在于气相和液相中。流体包裹体具有细粒嵌入、结构排列复杂、相组成多样、杂质元素含量高等特点。因此，杂质成分的去除是大多数石英原料提纯技术中的关键步骤。

4.矿物包裹体

矿物包裹体是指在石英结晶过程中与石英共存的矿物，或者位于晶格内、沿着晶体裂缝或者位于晶体表面。它们也可以在变质条件下石英矿物的重结晶过程中形成。这些夹杂物主要包括1~10 μm的微米级颗粒、0.1~1 μm的亚微米级颗粒、纳米级的杂质以及小于1 nm的原子簇。