將石英礦加工為高純石英就是盡可能分離出石英原料中各種雜質(zhì)的過程。首先粉碎分級(jí)使石英礦物與脈石礦物單體解離并得到相應(yīng)粒級(jí)的石英顆粒，之后再根據(jù)石英中雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)選擇有針對(duì)性的加工技術(shù)使獨(dú)立礦物雜質(zhì)、包裹體雜質(zhì)和晶格雜質(zhì)與石英有效分離。

1、粉碎-分級(jí)預(yù)處理技術(shù)

高純石英加工過程中粉碎-分級(jí)預(yù)處理，一是使石英與脈石礦物有效單體解離和流體包裹體釋放，二是為后續(xù)石英提純加工提供合適粒度范圍的原料。

（1）粉碎

石英粉碎過程既要考慮石英中脈石礦物有效單體解離，同時(shí)也要考慮降低對(duì)石英的二次污染。為了避免粉碎過程中鐵雜質(zhì)對(duì)石英二次污染，一般選用鋯球、瑪瑙等作為磨礦介質(zhì)。

熱力粉碎作為石英粉碎中常用工藝，不僅降低了石英礦塊的硬度和粉碎能耗，通過減少石英與研磨介質(zhì)的接觸時(shí)間也降低了石英被二次污染的可能；同時(shí)在石英表面產(chǎn)生了微裂隙，有利于石英化學(xué)提純。

高壓脈沖粉碎利用高壓放電在石英塊內(nèi)產(chǎn)生的沖擊波，使石英更容易沿容納了雜質(zhì)的晶體邊界處破碎，有利于石英中的雜質(zhì)暴露。

（2）分級(jí)

分級(jí)是根據(jù)顆粒的比重、形狀或大小的不同進(jìn)行分選的過程。高純石英不僅對(duì)純度有苛刻的技術(shù)要求，同時(shí)對(duì)粒度分布也有嚴(yán)格的要求。分級(jí)還可以分離出部分細(xì)粒級(jí)礦泥雜質(zhì)，由于石英比含鐵礦物硬度高，在相同的粉碎條件下脈石礦物更容易被磨細(xì)，石英砂中SiO2的品位隨著石英砂粒度的變細(xì)而降低。

2、石英中共伴生獨(dú)立礦物分選技術(shù)

石英能與多種礦物共伴生，色選、擦洗、重選、磁選和浮選等方法是目前最有效從石英中分選出共伴生獨(dú)立礦物的方法。

分選石英中礦物雜質(zhì)最常用方法是磁選和浮選。多段強(qiáng)磁選不僅可以從石英中分選出已單體解離的強(qiáng)磁性和弱磁性礦物雜質(zhì)，而且對(duì)石英中磁性礦物包裹體和連生體也有一定分選效果。云母、長(zhǎng)石等硅酸鹽礦物是石英中鋁雜質(zhì)的主要來源之一，由于其與石英物理、化學(xué)性質(zhì)類似，常采用浮選法進(jìn)行分離。為了有效降低石英中鋁雜質(zhì)含量，多次精選必不可少。

天然石英中礦物雜質(zhì)種類、含量和賦存狀態(tài)等非常復(fù)雜，需要根據(jù)石英原料的性質(zhì)選擇有針對(duì)性的選礦聯(lián)合工藝，以提高石英與獨(dú)立礦物雜質(zhì)的分選效果。

通過預(yù)處理和物理分選后，石英中絕大部分獨(dú)立礦物雜質(zhì)已被分離，SiO2含量一般可以達(dá)到99.9%左右，但并未達(dá)到高純石英的技術(shù)要求。這主要是因?yàn)轭A(yù)處理和物理分選只對(duì)石英和獨(dú)立礦物雜質(zhì)分離具有顯著效果，對(duì)降低石英中包裹體雜質(zhì)和晶格雜質(zhì)幾乎沒有作用。

3、包裹體雜質(zhì)與石英分離技術(shù)

天然石英礦物幾乎都含有礦物包裹體和流體包裹體，大量包裹體的存在不僅增加了高純石英加工難度，也更是限制了高純石英質(zhì)量。

（1）礦物包裹體混合酸溶解

礦物包裹體混合酸溶解利用石英只能溶解在氫氟酸中，而其他礦物包裹體雜質(zhì)能被酸溶解的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)石英與雜質(zhì)的分離，常用的酸有硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸等。

（2）流體包裹體高溫爆裂

石英在高溫焙燒過程中，隨著溫度升高當(dāng)流體包裹體內(nèi)部壓力大于石英對(duì)包裹體束縛壓力時(shí)，流體包裹體發(fā)生突然爆裂內(nèi)部雜質(zhì)得以釋放，再經(jīng)后續(xù)酸清洗可以溶解流體包裹體內(nèi)部雜質(zhì)。

（3）氯化脫氣

氯化脫氣是將石英加熱到1000～1500℃并通入Cl2、HCl或混合氣體的高溫處理方法，不僅可以使金屬雜質(zhì)元素在高溫下生成氣態(tài)氯化鹽揮發(fā)出來，更對(duì)石英中的流體包裹體有一定的脫除效果。

4、晶格雜質(zhì)脫除技術(shù)

在完全純凈的石英晶體中只含有Si-O鍵，但由于類質(zhì)同象替代現(xiàn)象的存在，天然石英中引入了大量的金屬-氧（Me-O）鍵，是天然石英礦物中雜質(zhì)的主要來源之一。

在酸浸提純石英過程中，TerryB等認(rèn)為石英晶格中的Me-O鍵鍵能和性質(zhì)決定了金屬雜質(zhì)元素的分離難易程度：

Me（Li+、Na+、K+）-O鍵能最小，最容易破壞，但由于堿金屬離子在石英中起平衡電荷作用，并不能被有效脫除；

Me（Fe3+、Cu2+、Ca2+、Mn2+等）-O鍵能次之，是石英中較容易脫除的晶格雜質(zhì)元素；Me（Al3+、Ti4+）-O鍵能較大，Al、Ti取代石英晶格中的Si形成新的［AlO4］、［TiO4］，是石英中最難脫除的晶格雜質(zhì)元素。

石英在自然界存在多種不同晶型。石英在發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變過程中，石英晶體結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，存在于晶格內(nèi)部的雜質(zhì)可能會(huì)遷移擴(kuò)散至石英顆粒表面增加了被脫除的可能性。1500℃高溫時(shí)，石英向方石英相轉(zhuǎn)化，會(huì)發(fā)生鍵的斷裂和重組，石英晶格發(fā)生膨脹，有利于金屬雜質(zhì)元素向石英表面遷移擴(kuò)散。相比于真空氣氛焙燒，氮?dú)鈿夥毡簾龝r(shí)石英向方石英轉(zhuǎn)化率更大，石英晶格雜質(zhì)元素遷移擴(kuò)散效率可能更高。

氯化焙燒是在低于石英熔點(diǎn)溫度下，石英中的雜質(zhì)組分與氯化劑作用轉(zhuǎn)變?yōu)槁然锒鴵]發(fā)出來，石英在高溫氯化焙燒過程中存在晶型轉(zhuǎn)變，使得石英晶格中的金屬離子可能會(huì)遷移擴(kuò)散到石英表面，與HCl、NH4Cl和Cl2等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成易揮發(fā)組分而實(shí)現(xiàn)與石英的分離，同時(shí)也阻止了雜質(zhì)元素在冷卻過程再遷移擴(kuò)散至石英晶格中。

總體來講，目前利用天然石英礦物加工高純石英技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。預(yù)處理主要是使天然石英中的雜質(zhì)充分解離和暴露，物理選礦分離石英與共伴生獨(dú)立礦物雜質(zhì)效果顯著。包裹體雜質(zhì)和晶格雜質(zhì)決定了石英礦提純加工的極限，雖然關(guān)于這兩種雜質(zhì)脫除技術(shù)研究已久，但效果不佳，是以后高純石英加工研究的重點(diǎn)。

來源：馬超,馮安生,劉長(zhǎng)淼,等.高純石英原料礦物學(xué)特征與加工技術(shù)進(jìn)展[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2019,39(06):48-57.