高純石英砂是指SiO2含量大于99.9%的石英礦產(chǎn)品，是生產(chǎn)高檔石英制品的原料，因其產(chǎn)品具有耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹性、高度絕緣性和透光性等優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于光纖通訊、太陽能光伏、航空航天、電子及半導(dǎo)體等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，戰(zhàn)略地位十分重要。
    什么是高純石英原料?
    高純石英原料是指那些能被現(xiàn)有成熟的礦物加工技術(shù)將其SiO2純度提純至99.9%及以上的天然石英礦物資源，提純后的高純石英砂滿足現(xiàn)代高新產(chǎn)業(yè)使用效能的嚴(yán)格要求。
    研究表明：規(guī)模大、品位高、品質(zhì)好的高純石英礦床有3個基本地質(zhì)條件：
    (1)硅源充足；
    (2)無同期金屬礦床伴生以保證硅源和礦石的純度；
    (3)動定相宜的構(gòu)造環(huán)境以提供大規(guī)模硅質(zhì)運移通道、穩(wěn)定的壓力一溫度和充分的高純石英結(jié)晶時間(P-T-t)以及足夠的成礦空間。

    水晶曾是主要的高純石英原料，但國內(nèi)資源儲量僅為0.47億噸，經(jīng)過30多年的開采，已逐漸枯竭，不能滿足高純石英砂日益增長的需求，脈石英、石英巖和石英砂巖等逐漸替代水晶成為主要的高純石英原料。

    如何判定石英礦可用作高純石英原料?
    在不同地質(zhì)成因下形成的石英礦的礦物學(xué)特征存在明顯差異，其礦物組成、嵌布粒度特征、晶體結(jié)構(gòu)與晶格雜質(zhì)、化學(xué)成分和雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)直接影響礦石原料的質(zhì)量。
    了解石英原料的工藝礦物學(xué)特征，詳細(xì)查明礦石性質(zhì)，是確定石英原礦品質(zhì)、選礦提純工藝方案和產(chǎn)品方向的基礎(chǔ)。
    (1)化學(xué)成分
    化學(xué)成分是石英原料內(nèi)各元素組成的集中體現(xiàn)，原礦中的雜質(zhì)元素的含量高低對加工生產(chǎn)的高純石英砂品質(zhì)有關(guān)鍵影響，決定了產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價值和應(yīng)用領(lǐng)域。
    例如，石英玻璃是高純石英砂的主要產(chǎn)品之一，其性能指標(biāo)在一定程度上取決于熔制工藝，化學(xué)純度就只與原料的純度相關(guān)，若Al、B、P、堿金屬元素和關(guān)鍵的過渡金屬元素的含量超過要求，將影響熔體粘度并引起產(chǎn)品失透、高溫變形、低軟化點和光損耗等缺陷。
    對高純石英產(chǎn)品性能有害的微量元素，影響較大的12種元素為A1、B、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na和Ni，查明這些有害元素的賦存狀態(tài)類型和具體的存在形式，對于了解原料性質(zhì)和選礦提純的工藝設(shè)計都有重要指導(dǎo)意義。
    (2)礦物組成

    對石英原料進(jìn)行礦物組成分析，可推斷石英礦的形成過程和方式，并根據(jù)脈石礦物的種類選擇合適的選礦提純方法。

    化學(xué)成分中含有害雜質(zhì)元素的獨立礦物構(gòu)成了石英原料中的脈石礦物，特別是一些鋁硅酸鹽礦物中堿金屬元素和A1元素的含量較高(例如白云母)，是雜質(zhì)元素的主要載體礦物，這些礦物的種類、含量和粒度對石英原料的質(zhì)量有嚴(yán)重影響。
    長石、云母是石英原料中最常見的脈石礦物，其他脈石礦物則與礦石類型有關(guān)?
    石英巖中還有鋯英石、電氣石、方解石、黃鐵礦、褐鐵礦、石榴子石等脈石礦物；
    石英砂巖中常見蛋白石、玉髓等膠結(jié)物，往往還含有電氣石、磁鐵礦、鈦鐵礦、赤鐵礦、鐵白云石和金紅石等；
    脈石英中含有典型的熱液礦物，螢石、鐵質(zhì)礦物等。
    (3)嵌布粒度特征
    不同類型的石英原料的嵌布粒度特征存在明顯的差異，這與礦床成因密切相關(guān)。
    如脈石英的嵌布粒度主要受成礦環(huán)境制約和巖漿活動影響，常常共生有白云母等鋁硅酸鹽礦物，這些礦物的嵌布粒度大小直接影響石英的單體解離度，當(dāng)粉碎顆粒粒度小于后期石英脈寬時，脈石礦物才能從連生體中解離出來。
    石英受成巖作用和變質(zhì)作用改造強度越大，與其他礦物的嵌布粒度差異越明顯，與白云母等脈石礦物的連生體類型也漸由毗鄰型變?yōu)榭p狀、甚至包裹型，越不容易解離。
    (4)包裹體特征
    在石英晶體生長過程中，殘余的熱液組分或副礦物易混入形成包裹體，高壓變質(zhì)作用也可能導(dǎo)致子礦物包裹體(如金紅石)的出溶形成。

    包裹體本身可提供共生組合、溫度和流體的化學(xué)成分等豐富的成礦信息，包裹體的分布、相態(tài)、均一溫度和化學(xué)成分等特征可以區(qū)別不同成因的石英。對于高純石英原料來講，包裹體類型和含量都對高純石英砂的品質(zhì)有顯著影響一方面構(gòu)成了雜質(zhì)元素的主要來源；另一方面也將改變石英工業(yè)原料的熔融行為。

    (5)晶格雜質(zhì)
    除脈石礦物和包裹體外，有少量雜質(zhì)元素以類質(zhì)同象形式賦存于石英晶體中，構(gòu)成石英原料中的晶格雜質(zhì)。
    在目前的高純石英礦物加工過程中，晶格雜質(zhì)幾乎不能被除去，其含量高低決定了原料提純潛力的極限。
    (6)晶體結(jié)構(gòu)
    α-石英(低溫石英)是地殼中分布最廣的礦物之一，廣泛存在于巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖中。α-石英晶體結(jié)構(gòu)屬三方晶系，這種晶體結(jié)構(gòu)在常壓且溫度低于573℃的情況下，都能夠穩(wěn)定存在，幾乎是唯一的高純石英礦物的來源。
    (7)熱效應(yīng)特征
    石英的熱學(xué)性質(zhì)是晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和包裹體特征等在溫壓變化過程的具體表現(xiàn)，對石英原料進(jìn)行熱分析不僅有利于查明礦物學(xué)特征，對于后期加工也有重要意義。