石英資源是一種重要的非金屬礦資源,可作為加工玻璃砂、工業(yè)硅等原料,是冶金、化工、玻璃、陶瓷、鑄造、橡膠等行業(yè)的重要原料,也是電子信息產(chǎn)業(yè)、光伏、新能源產(chǎn)業(yè)和有機硅新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。自然界石英礦床成因多種多樣,目前常見(jiàn)可供開(kāi)發(fā)利用的石英礦床工業(yè)類(lèi)型有天然水晶、石英砂巖、石英巖、脈石英、粉石英、天然石英砂和花崗巖石英七類(lèi)。
1、天然水晶
天然水晶為透明的大型石英結晶體礦物,主要成分為二氧化硅。水晶多是在巖洞、巖石裂縫或節理、斷層中自然生長(cháng)形成的,其生長(cháng)條件比較苛刻,必須同時(shí)滿(mǎn)足4個(gè)條件:充裕的生長(cháng)空間,能夠提供富含二氧化硅的熱液,一定的溫度和壓力,足夠生長(cháng)時(shí)間。我國天然水晶資源分布廣泛,其中以江蘇東海地區最為豐富。
天然水晶礦床儲量小,開(kāi)采條件差,資源匱乏,價(jià)格昂貴,難以滿(mǎn)足大規模工業(yè)生產(chǎn)的需要。但由于天然水晶的色彩豐富,晶瑩剔透,美麗純正,目前主要用作雕刻各種工藝品。
2、石英砂巖
石英砂巖是經(jīng)過(guò)沉積作用固結的砂質(zhì)沉積巖,其石英和硅質(zhì)碎屑含量一般>95%,副礦物多為長(cháng)石、云母和黏土礦物,膠結物一般為硅質(zhì)。目前,我國石英砂巖在各省均有分布,其中云南大關(guān)、鹽津、彝良及四川沐川等地區資源較為豐富。
石英砂巖礦床一般規模較大,地質(zhì)產(chǎn)狀穩定,開(kāi)采條件較好。同時(shí),礦石硬度一般相對較低,天然粒度適中,易于破碎分級和大規模工業(yè)化生產(chǎn)。但由于石英砂巖膠結物成分比較復雜,因此通常用于生產(chǎn)日用玻璃砂、玻璃纖維、金屬硅、耐火材料、白炭黑、有機硅等領(lǐng)域。
3、石英巖
石英巖通常是由石英砂巖或其他硅質(zhì)巖經(jīng)區域變質(zhì)作用或熱接觸變質(zhì)作用而形成的變質(zhì)巖石,伴生礦物除長(cháng)石、云母和黏土礦物以外,往往還含有微量的電氣石、赤鐵礦和鋯石等。與石英砂巖相比,石英巖其礦石更加致密堅硬。我國石英巖資源十分豐富,開(kāi)發(fā)利用量大,主要分布在安徽鳳陽(yáng)等地區。
石英巖礦床具有規模大、地質(zhì)產(chǎn)狀穩定、開(kāi)采條件較好等優(yōu)點(diǎn),其礦石一般致密均勻,塊度好,比較適合日用玻璃砂、浮法玻璃砂、玻璃纖維、金屬硅、耐火材料、石英板材等SiO2含量99%左右傳統應用領(lǐng)域產(chǎn)品大規模工業(yè)化生產(chǎn)。
4、脈石英
主要是在巖漿熱液作用下形成的,通常呈致密塊狀構造,其礦物成分單一,幾乎全部為石英,SiO2含量一般在99%以上。脈石英礦床規模一般不大,產(chǎn)狀陡,厚度一般在幾米至幾十米,長(cháng)度一般為十幾米至幾百米,一個(gè)礦區可由一條礦脈或由多條礦脈組成。
脈石英礦床資源儲量規模一般相對較小,開(kāi)采難度相對較大,但由于其雜質(zhì)含量少、資源品質(zhì)穩定等特點(diǎn),因此多將其用于制備SiO299%~99.9%的硅微粉、低鐵石英砂、光學(xué)玻璃、半導體等高品質(zhì)石英產(chǎn)品。
5、粉石英
通常由硅質(zhì)母巖在特殊的地質(zhì)構造條件下(溫濕的古氣候、地形平緩古地理、水力作用等)風(fēng)化解體而成的沉積風(fēng)化型礦床,石英含量通常為95%~98%,有的可高達99%以上。
該類(lèi)礦床在我國南方分布較多,如貴州貴定、江西蓮花、渝東云峰山等。與石英巖和石英砂巖相比,該類(lèi)礦床規模相對較小,其主要優(yōu)點(diǎn)是自然白度高,天然疏松多孔,容易超細粉碎加工,可作為陶瓷原料、硅微粉填料等。
6、天然石英砂
天然石英砂是由花崗巖、石英巖、石英砂巖和脈石英等母巖經(jīng)過(guò)自然界長(cháng)期風(fēng)化而形成的一種以石英為主要礦物成分的砂狀石英礦物原料,其伴生礦物包括長(cháng)石、巖屑、云母、黏土礦物及鋯英石、電氣石、鈦鐵礦和角閃石等重礦物,主要為海相沉積砂礦床和河湖相沉積砂礦床。
該類(lèi)礦床規模一般較大,其主要優(yōu)點(diǎn)是通常具有天然適中粒度和角形因數,開(kāi)采簡(jiǎn)單,是加工鑄造用石英砂產(chǎn)品理想原料,但該類(lèi)礦床缺點(diǎn)是雜質(zhì)成分比較多,如果雜質(zhì)充分去除可用于SiO2含量99%左右所有石英產(chǎn)品加工。
7、花崗巖石英
指由于巖漿作用固結成巖形成的大顆?;◢弾r或花崗偉晶巖(白崗巖)中的石英。該類(lèi)礦床中的石英品位多在25%左右,礦物雜質(zhì)主要來(lái)自石英顆粒中的流體包裹體級晶格雜質(zhì)元素。該類(lèi)礦床為生產(chǎn)高純石英的主要原料,目前主要產(chǎn)自美國北卡羅來(lái)納州Spruce Pine。