石英是重要的工業(yè)礦物原料，廣泛用于玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料等工業(yè)，對石英中雜質(zhì)礦物的賦存狀態(tài)進行研究，對于石英的選礦提純工藝和設備的選擇至關重要。

圖1 石英

1、石英礦樣

石英礦樣來自江蘇某公司塊狀石，呈無色透明至半透明狀，玻璃光澤，斷口油脂光澤，莫氏硬度7，密度2.4g/cm3左右。

2、偏光顯微鏡分析

圖2 塊狀石英偏光顯微鏡照片

偏光顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)：該石英無色透明，顆粒為細粒半自形晶，基本呈六角棱柱形狀（圖1（a））；裂理發(fā)育呈交叉狀結(jié)構(gòu)（圖1（b）），裂隙中基本無雜質(zhì)礦物賦存。石英顆粒在正交鏡下呈平行消光。微小包裹體廣泛性存在，氣液包裹體呈條帶狀分布（圖1（c）），這些礦物是石英在結(jié)晶過程中從周圍的流體介質(zhì)中捕獲的。偏光鏡下礦物包裹體主要可見鹽類礦物（圖1（d））、云母（圖1（e））、含鐵礦物（圖1（f））。

3 、電感藕合等離子光譜分析

采用電感藕合等離子發(fā)射光譜儀對石英進行化學成分分析，石英原礦雜質(zhì)元素分析結(jié)果見表1。

由表1可知，石英原礦主要雜質(zhì)元素為Al、Na、Ca、Fe、Li、K、Ti，金屬雜質(zhì)含量合計

114.393μg/g，其中A1元素占34.21%，Na元素占19.86%，石英純度達到99.988wt%。

4、電子探針分析

采用電子探針（EMPA-SEI、EDS）分析儀對塊狀石英和賦存于石英中的礦物包裹體進行電子探針微區(qū)能譜分析。

（1）主要雜質(zhì)礦物EMPA-SEI、EDS分析

塊狀石英中巖鹽及云母類礦EMPA-SEI、EDS分析見圖3，表2是對圖3的解釋。

圖3塊狀石英中巖鹽及云母類礦物EMPA-SEI、EDS分析圖譜

（2）其他雜質(zhì)礦物EMPA-SEI、EDS

其他雜質(zhì)礦物EMPA-SEI、EDS分析見圖4，表3是對圖3的解釋。

圖4 塊狀石英中其他雜質(zhì)礦物EMPA-SEI、EDS分析圖譜（Cr為制片拋光粉所致）

5 、石英裂隙充填物EMPA-SEI、EDS分析

一般而言，石英裂隙中往往充填著各類雜質(zhì)礦物。因此對樣品裂隙充填物也進行了EMPA-SEI、EDS分析，裂隙充填物EMPA-SEI、EDS分析圖譜見圖5。

圖5石英裂隙充填物EMPA-SEI、EDS分析圖譜

由圖5可見石英裂隙中未見充填礦物，也未發(fā)現(xiàn)次生包裹體，石英中礦物包裹體多是原生包裹體。

6、元素Al面掃描

對石英下游用戶而言，元素Al是主要的有害元素，研究元素Al的而分布狀況，對石英的純化及其表征極其重要。

圖6 元素A1面掃描圖像

元素A1的面掃描顯示，視域中A1元素分布廣泛，主要分布在石英的晶格中。

通過上述分析可知：Na主要賦存在巖鹽中，F(xiàn)、Mg、K、Mn、Ti、Fe和部分A1賦存在白云母中，還有部分A1以類質(zhì)同象的形式存在于石英晶格中，Ca、S基本以氧化物的形式存在，偶見微量重晶石和銅鋅氧化礦，石英裂隙中未見雜質(zhì)礦物充填。

7、石英提純

研究表明：采用熱壓堿浸出、酸浸出工藝可有效除去石英中白云母、巖鹽等雜質(zhì)礦物。試驗中取粒度為212-106μm精制石英砂，在900℃下焙燒5h，水淬；再在220℃、一定壓力下，先用12wt%的堿（NaOH）浸出；充分洗滌、干燥，在200℃、一定壓力下用混合酸（鹽酸3mo1/L、硝酸lmol/L、氫氟酸0.5mo1/L）浸出；去離子水充分洗滌、干燥，所得高純石英砂SiO2含量為99.991 wt%。

表4 浸出前后雜質(zhì)元素的ICP測試結(jié)果

8、結(jié)論

（1）該石英中雜質(zhì)元素主要為A1、Na、Ca、Fe、Li、K、Ti；金屬雜質(zhì)總量為114.393μg/g；石英裂隙中未見雜質(zhì)礦物，包裹體多屬原生子礦物包裹體和氣-液包裹體，具有粒度小、數(shù)量多、分布廣等特點。礦物包裹體主要為20μm以下的巖鹽，120μm以下的白云母。

（2）石英雜質(zhì)元素中：A1主要賦存于云母類礦物中，部分A1以類質(zhì)同象的形式存在于石英晶格中。此外白云母中還有元素Fe、K、Ti、Mn和F的存在；Na主要以NaCl的形式存在于巖鹽中，少量存在于白云母中，少量的K以KC1的形式與NaCl伴生；Ca和部分S都以氧化物的形式存在；Ba和部分S賦存于重晶石中；Cu、Zn以氧化礦的形式微量存在于石英中。

（3）為保證石英工業(yè)粒度，嵌布于石英中細粒原生包裹體未實現(xiàn)單體解離的情況下，采用焙燒，水淬，氫氧化鈉堿浸，混合酸酸浸，可制備成99.991wt%的高純石英砂，雜質(zhì)金屬元素含量為90.328μg/g，相對于精制石英砂，雜質(zhì)金屬總?cè)コ蔬_到21.04%。