高纯石英是由水晶、脉石英、花(huā)岗伟晶岩等矿石作為(wèi)原料经提纯后的一种矿产品,广泛应用(yòng)于信息技术、高端制造、新(xīn)能(néng)源等战略性新(xīn)兴产业。能(néng)够提纯生产高纯石英的矿床称為(wèi)高纯石英原料矿。
太平洋石英
1、高纯石英原料类型
高纯石英原料的矿石类型非常广泛,有(yǒu)热液脉石英、白岗岩、伟晶岩型,花(huā)岗闪長(cháng)岩的风化残积型矿石,以及長(cháng)石云母矿尾矿、高岭土尾矿、金矿尾矿等尾矿型矿石。虽然矿石类型多(duō)样,但大部分(fēn)高纯石英矿产于太古宙-元古宙黑云母片麻岩、花(huā)岗片麻岩、片岩等古老变质岩系中,受古生代-中生代花(huā)岗质岩浆活动控制,经历了長(cháng)期而缓慢的变质过程,形成质量优异的高纯石英。
高纯石英矿石
2、高纯石英原料矿产资源概况
目前,高纯石英原料矿床主要分(fēn)布于美國(guó)、挪威、澳大利亚、俄罗斯、毛里塔尼亚、中國(guó)、加拿(ná)大等7个國(guó)家。据美國(guó)地质调查局统计数据,截至2019年底,全球高纯石英原料矿产资源约7300万t,其中,巴西是全球第一大资源量國(guó),资源量為(wèi)2111万t,矿石类型主要為(wèi)天然水晶;美國(guó)是第二大资源量國(guó),资源量為(wèi)1822万t,矿石类型主要為(wèi)花(huā)岗伟晶岩型石英。加拿(ná)大位列全球第三,资源量為(wèi)1000万t,矿石类型主要為(wèi)脉石英。
我國(guó)高纯石英原料矿以脉石英和水晶為(wèi)主,资源量共计為(wèi)685万t,其中水晶资源量仅為(wèi)0.69万t。我國(guó)的高纯石英原料矿床主要分(fēn)布在湖(hú)北蕲春(灵虬山(shān)脉石英矿(SiO2含量為(wèi)99.35%)、江苏东海(SiO2含量為(wèi)99.19%)、安徽旌德(版书乡龙川脉石英矿SiO2含量為(wèi)99.01%)和太湖(hú)等地區(qū),其中以江苏东海的水晶品质最為(wèi)优越,但保有(yǒu)资源量已接近枯竭。另外在安徽凤阳、江苏新(xīn)沂、新(xīn)疆阿勒泰地區(qū)也有(yǒu)分(fēn)布。
3、中國(guó)典型高纯石英矿
(1)湖(hú)北省蕲春县灵虬山(shān)脉石英矿
灵虬山(shān)脉石英矿位于蕲春县西北约20km的横車(chē)镇,為(wèi)热液脉石英型,由硅质热液侵入太古宙大别山(shān)群红安组的黑云母斜長(cháng)片麻岩、花(huā)岗片麻岩和角闪岩而形成。
湖(hú)北省基本建设委员会401队于1971~1973年对矿床进行勘探,发现6条脉石英矿體(tǐ),共提交脉石英储量387.4万吨。钻孔取样分(fēn)析结果表明,矿石几乎全由石英组成,晶體(tǐ)粒径1~2mm,含微量黄铁矿、白云母、绢云母、绿泥石、辉钼矿等。矿石SiO2纯度>99.35%,Al2O3<0.22%,Fe2O3<0.02%。
目前,湖(hú)北省蕲春县灵虬山(shān)石英矿持有(yǒu)矿床的采矿权,露天开采,其设计矿山(shān)规模為(wèi)年采1.5万吨矿石。
(2)安徽太湖(hú)县白石山(shān)脉石英矿
该矿床属变质热液型脉石英矿床,位于南大别高压—超高压变质带与宿松变质杂岩分(fēn)界的太湖(hú)—马庙韧性剪切带内,其成矿受韧性剪切带及脆性断裂共同控制。
矿床特征:矿床分(fēn)东西两个矿段,其中东矿段矿體(tǐ)長(cháng)165m,宽70~23m;西矿段矿體(tǐ)長(cháng)140m,宽72m,矿石的矿物(wù)组成主要為(wèi)石英,含量多(duō)数在98%~99%以上,平均98.76%。部分(fēn)矿石含有(yǒu)少量白云母、钾長(cháng)石,含量在1%~3%。
该矿床脉石英矿石经浮选后SiO299.92%、Al2O30.0074%、Fe2O30.0017%,达到高纯石英的质量要求。
成矿模式:早期形成韧性剪切带,然后经历榴辉岩相、角闪岩相退变质作用(yòng),产生大量的SiO2溶液,经历北东向左型韧性剪切变形,这些含矿溶液受构造应力作用(yòng)沿韧性剪切带运移,在脆韧性转换的部位岩性界面附近由于温压条件的变化,SiO2过饱和形成沉积,最终形成了白石山(shān)脉石英矿,在矿體(tǐ)形成后受到了北西向断裂构造的破坏。
(3)山(shān)东临沂邵家峪脉石英矿
该矿床属岩浆热液型脉石英矿床,位于鲁西隆起脉石英成矿带,呈脉状赋存于傲徕山(shān)超单元松山(shān)单元弱片麻状二長(cháng)花(huā)岗岩中。
矿床特征:发现脉石英矿體(tǐ)4余处,矿體(tǐ)多(duō)呈复合透镜状、脉状,常成群成组分(fēn)布,规模较大的主矿體(tǐ)两侧可(kě)见近于平行分(fēn)布的脉石英细脉;单矿體(tǐ)形态呈不规则的脉状或透镜状,部分(fēn)呈囊状或串珠状,走向多(duō)為(wèi)北西向或北东向,与區(qū)域构造線(xiàn)方向一致,倾角多(duō)為(wèi)高角度70°~90°,脉宽為(wèi)1~6m,長(cháng)度一般50~1300m。矿石自然类型為(wèi)含晶脉石英、乳白色脉石英。SiO2含量99.09%~99.63%、平均99.28%,Al2O3含量0.31%,Fe2O3含量0.112%。區(qū)内脉石英成因為(wèi)低温岩浆热液型。
成矿模式:新(xīn)太古代吕梁期地壳物(wù)质熔融岩浆大面积上侵,形成富硅热液,為(wèi)脉石英的形成提供了物(wù)质来源;同时伴有(yǒu)强烈的构造运动,形成北西走向的右行平移变形及北北东走向的左行构造裂隙,為(wèi)區(qū)内富硅热液运移及脉石英的形成提供了运移通道及容矿空间,富硅热液在构造裂隙中运移、沉淀、在岩浆期后,因压力、温度骤降形成脉石英。
4、我國(guó)高纯石英矿开发建议
首先,在找矿方向上,应立足國(guó)内资源,大力加强对境内太古宙—元古宙变质岩系,特别是苏鲁—大别超高压变质带中纯度较高的玻璃用(yòng)脉石英、伟晶岩、白岗岩的筛查梳理(lǐ),加强地质调查和质量评价;同时,应关注花(huā)岗闪長(cháng)岩、伟晶岩和高岭土矿开采后残留尾矿中的石英。在发现可(kě)用(yòng)作高纯石英原料的矿石后,支持地勘单位和矿山(shān)企业及时跟进勘查,开展选矿实验,评估资源潜力,估算资源量。其次,為(wèi)保障新(xīn)材料新(xīn)能(néng)源等新(xīn)型创新(xīn)产业所需的高纯石英资源,我國(guó)应打破高纯石英砂进口渠道单一的境况,加大挪威、俄罗斯、澳大利亚等國(guó)高纯石英砂及产品的进口力度;此外,应支持鼓励國(guó)内矿山(shān)企业通过合作,开发毛里塔尼亚等國(guó)的高纯石英原料矿,拓展高纯石英的来源渠道,维护國(guó)家战略安全。