目前，4N8（99.998%）級及以上純度的石英原料幾乎全部來自美國、挪威、印度等個別國家；世界其他地區(qū)極少發(fā)現(xiàn)此類石英資源。因此，開展高純度石英原料的礦產(chǎn)勘探技術(shù)及方法研究，對于實現(xiàn)礦產(chǎn)勘探突破并提交資源儲備，從而保障高純石英戰(zhàn)略資源的穩(wěn)定性具有重大意義。

在高純石英資源開發(fā)中，重點在于開發(fā)礦石資源，主要包括花崗偉晶巖（如美國云杉松山的花崗偉晶巖）和脈石英（例如挪威的變質(zhì)脈石英）。據(jù)巴基斯坦國家礦業(yè)公司（NMC）介紹，巴基斯坦在多個地區(qū)擁有豐富的石英和水晶石英資源。

01 巴基斯坦石英資源概況

水晶

又稱巖晶，是一種透明無色的石英變種，因其清澈度、硬度和自然美感而備受珍視。它是地球上最豐富的礦物之一，但適合工業(yè)和裝飾用途的高質(zhì)量石英晶體卻相對稀少。在巴基斯坦，水晶石英既因作為寶石的美觀價值而受到重視，也因其在現(xiàn)代工業(yè)中的技術(shù)應用而受到青睞。

圖源：NMC

巴基斯坦的水晶石英因其純凈度和光澤而受到國際市場的熱烈追捧。北部地區(qū)已成為手工采礦的中心，為當?shù)睾腿蚴袌龉?。通過建立加工和拋光工廠，巴基斯坦能夠為其原始石英出口增加顯著價值，從而提升外匯收入。

吉爾吉特-巴爾蒂斯坦：以斯卡杜、洪扎和希加爾山谷出產(chǎn)的高純度水晶石英而聞名，常被用于制作珠寶和雕刻品。

開伯爾-普赫圖赫瓦?。涸谒雇咛亍⒌蠣柡涂葡Ｋ固拱l(fā)現(xiàn)了適合光學和工業(yè)用途的礦石。

俾路支斯坦：胡茲達爾和拉斯貝拉地區(qū)有石英礦脈，被用于建筑和陶瓷行業(yè)。

旁遮普：在鹽嶺和波托哈爾高原發(fā)現(xiàn)了較小的礦藏。

硅砂

硅砂，又稱工業(yè)砂或石英砂，主要由二氧化硅（SiO2）組成。由于其高純度、高強度以及出色的耐熱和抗化學腐蝕性能，它成為最通用且需求量最大的工業(yè)礦物之一。硅砂在玻璃制造、鑄造業(yè)、建筑行業(yè)和電子制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用，因此堪稱巴基斯坦工業(yè)領(lǐng)域的基石。

巴基斯坦在多個地區(qū)擁有豐富的硅砂儲量，包括：

旁遮普：分布于卡拉巴格、米安瓦利和丹多特，比較適合玻璃制造。

信德省：塔塔、巴丁和海得拉巴地區(qū)有大量礦藏，被用于水泥和陶瓷生產(chǎn)。

俾路支斯坦：在胡茲達爾和拉斯貝拉發(fā)現(xiàn)了高品質(zhì)硅石，適合工業(yè)加工。

開伯爾-普赫圖赫瓦：斯瓦比和諾謝拉附近有規(guī)模較小但品質(zhì)優(yōu)良的礦床。

02 巴基斯坦高純石英礦石研究

中國科學技術(shù)大學楊曉勇教授目前重點在開展全球不同類型高純石英原料礦床成藏機理及提純實驗研究，并在國際著名學術(shù)期刊《Minerals》上主持高純石英研究專輯。

吉爾吉特-巴爾蒂斯坦脈石英研究

楊曉勇教授團隊研究了巴基斯坦吉爾吉特-巴爾蒂斯坦地區(qū)洪扎區(qū)兩種石英脈礦石作為原料制備4N8高純度石英砂的潛力。研究人員采用光學顯微鏡、拉曼光譜和電感耦合等離子體光譜等分析技術(shù)，對石英原礦及加工后石英砂的微觀結(jié)構(gòu)、包裹體特征和化學成分進行了分析。

顯微觀察結(jié)果顯示，PK-AML石英原礦純度較高，次生流體包裹體呈定向線性排列或沿晶體微裂紋發(fā)育，且大部分晶內(nèi)區(qū)域包裹體含量較低；而PK-JTLT石英原礦含有較多熔融包裹體。兩種加工后的石英砂樣品表面光滑，流體包裹體含量極低。

對比不同提純工藝發(fā)現(xiàn)，石英砂煅燒的雜質(zhì)去除率高于礦石煅燒。將原礦破碎成砂后，顆粒變得更細，比表面積增大，這有助于石英內(nèi)部包裹體和晶格雜質(zhì)的充分暴露，從而便于后續(xù)的酸浸除雜。

經(jīng)過破碎、超聲脫泥、浮選、砂煅燒、水淬、酸浸和氯化焙燒等工序處理后，PK-AML處理后的石英砂中，有效成分含量為99.998%，僅殘留有少量鈦和鋰，各種雜質(zhì)元素的總含量為20.83微克/克。這符合工業(yè)應用中石英坩堝制備的標準要求，因此這種脈石英非常適合用于生產(chǎn)高端HPQ產(chǎn)品。

相比之下，PK-JTLT石英的總體純度較低，其中鋰、鋁和鈦等雜質(zhì)元素的含量較高，難以通過提純實驗去除。PK-JTLT處理過的石英砂含量為99.991%，可用于生產(chǎn)電子玻璃和光學玻璃等高質(zhì)量玻璃產(chǎn)品，因此具有廣闊的應用前景。

開伯爾-普赫圖赫瓦脈石英研究

楊曉勇教授團隊采用光學顯微鏡、拉曼光譜和掃描電子顯微鏡分析了巴基斯坦開伯爾-普赫圖赫瓦省脈石英樣品的礦物學特征，對該脈狀石英礦的提純與性能做了評估。

微觀觀察顯示，脈狀石英原礦具有中粗粒級變晶結(jié)構(gòu)，石英含量較高，僅含有少量細粒鉀長石。包裹體主要為大型原生包裹體以及沿微裂隙形成的次生流體包裹體，大部分晶體區(qū)域的包裹體含量極低甚至不存在。具有此類包裹體特性的石英礦屬于較優(yōu)質(zhì)的石英原料。

成分分析表明，石英礦中的主要雜質(zhì)元素為鋁、鉀、鈣、鈉、鈦、鐵和鋰，總雜質(zhì)元素含量為128.86 μg/g。提純后，經(jīng)過處理的石英砂中僅殘留有晶格雜質(zhì)元素鋁、鈦和鋰，其總雜質(zhì)元素含量為24.23微克/克。雜質(zhì)去除率為81.20%，SiO2的純度達到了99.998%。

研究表明，當石英原礦中含有較高含量的晶格雜質(zhì)元素，如鋁、鋰和鈦時，現(xiàn)有的提純方法難以將其有效去除。在工業(yè)生產(chǎn)中，考慮到經(jīng)濟成本因素，如果浮選后石英砂中仍含有較高的鋁、鈦和鋰等雜質(zhì)元素，那么它就無法被用作高端HPQ的原料。

參考來源：

巴基斯坦國家礦業(yè)公司官網(wǎng)、MDPI

Yutian Xie等：利用巴基斯坦脈石英制備4N8高純度石英提純技術(shù)的研究

夏梅等：通過脈石英提純制備高純度石英砂及其特性：以巴基斯坦脈石英為案例的研究