高纯石英砂：原料选择与工业应用

高纯石英是石英玻璃、硅材料及相关产业发展的物质基础，广泛用于电子信息、光伏、光通信和电光源等行业。

根据石英的提纯定律和提纯加工效果，可将高纯石英原料划分为与高纯石英砂系列产品等级相对应的4个品级，即：

A级矿，又称优质矿或优质原料，可用于提纯加工二氧化硅纯度≥99.998%（4N8）的高端高纯石英砂产品；

B级矿，又称上等矿或上等原料，可用于提纯加工二氧化硅纯度≥99.995%（4N5）的中高端高纯石英砂产品；

C级矿，又称中等矿或中等原料，可用于提纯加工二氧化硅纯度≥99.99%（4N）的中端高纯石英砂产品；

D级矿，又称下等矿或下等原料，可用于提纯加工二氧化硅纯度≥99.9%（3N）的低端高纯石英砂产品。

目前，在石英的7种矿床工业类型中，能够加工高纯石英的原料有天然水晶、脉石英和花岗伟晶岩石英3种，其中脉石英是我国目前高纯石英生产的主要原料。

天然水晶

通常指具有一定尺寸大小的天然石英单晶体或石英晶簇。高纯石英最初是以一、二级天然水晶为原料，再经精选提纯加工而成。天然水晶由于受自身特点限制，如矿床规模小、储量少、生长条件比较苛刻等，已不再适合用作高纯石英原料，现主要作为水晶工艺品原料。同时，质地纯净的天然水晶仍然用于生产光学水晶材料（石英晶体旋光料、双折射滤波器）和压电水晶材料。我国天然水晶资源分布广泛，几乎每个省区都有产出，以江苏东海最为著名。

脉石英

目前我国的石英坩埚中外层砂主要采用印度等国进口的脉石英来加工。根据国际成功案例和我国研究实践（汪灵，2022），脉石英是加工高纯石英的理想原料之一，其工业价值和应用优势在于：第一，高纯石英的附加值高，绝对用量少，往日按传统应用标准属于小矿，而今按新用途标准则为大矿；第二，与石英岩和石英砂岩相比，脉石英几乎都由石英组成，二氧化硅纯度一般都在99.9%及以上，其他杂质含量相对较少，有利于高纯石英的提纯加工；第三，与天然水晶相比，同一矿区的脉石英矿石质量相对比较稳定，为矿物原料均一化加工创造了条件。

我国的脉石英矿产资源分布广泛，资源优势明显。目前，我国脉石英以中、小型矿床为主，矿床成因类型主要为岩浆热液型、变质热液型和伟晶岩型，主要分布在四川、新疆、河南、湖北、陕西、云南、广西、江西和安徽等地。

花岗伟晶岩石英

美国尤尼明公司IOTA高纯石英系列产品能获得国际垄断地位的根本原因，在于其拥有世界上迄今为止唯一发现的独特高纯石英优质原料——花岗伟晶岩石英。该原料为产自美国北卡罗来纳州斯普鲁斯派恩地区的花岗伟晶岩，其矿床规模较大，石英的杂质少，是美国和挪威4N8高纯石英高端产品的生产原料，其产品因质量优异和稳定性高而成为高纯石英高端产品的标准，垄断了全球石英坩埚内层砂和半导体级高纯石英市场。