脉石英是什么有哪些应用 脉石英资源的分布和质量

脉石英是一种几乎全部是致密石英块体组成的脉体，白色、乳白色，多呈粒状结构，SiO2含量通常在98%左右。也指地质产状呈脉状产出的石英矿产资源的总称。与使用量很大的玻璃、陶瓷和铸造型砂等原料相比，由于脉石英储量一般相对较小，开采成本较高，难以作为这些传统用途的工业矿物加以利用，因此，长期以来，我国脉石英的工业价值一直未引起人们的重视。近期国内外实际生产证明，脉石英可以替代水晶作为加工提纯高纯石英的原料。

1、我国脉石英资源现状

我国脉石英矿分布广泛但是局部稍有集中，华东地区矿产地数量最多。脉石英矿床规模小，大中型矿床占比少，矿点数量多。脉石英含硅量高，含铁量较低，找矿潜力大。

（1）矿产资源分布广泛，局部较为集中

据《全国矿产资源储量通报》（2018年）和全国地质资料馆馆藏资料统计可知，全国共发现脉石英矿产地354处，以玻璃用、冶金用矿产地为主，分别占比55%和43%。由于脉石英硬度大，一般只有严重缺硅质原料地区才使用脉石英作为水泥配料，故水泥配料用脉石英矿产地较少。

据统计，全国共有23个省（区、市）有脉石英矿产地，分布广泛。其中，江西矿产地最多，达126处，占比36%；次为福建，共76处，占比22%；吉林32处，占比9%；新疆、四川和辽宁各占比约5%。以大区划分，则华东地区脉石英矿产地分布数量占比63%，东北地区占比15%，其他地区相对较少。

按照成矿区带统计，脉石英矿产地在江南隆起东段成矿带、武功山—杭州湾成矿带、小兴安岭—张广才岭成矿带、塔里木陆块北缘成矿带、西秦岭成矿带、东秦岭非金属成矿带等Ⅲ级成矿区带分布相对集中。

（2）矿床规模小，矿床少矿点多

据统计，全国脉石英矿产地中矿点（资源量＜20万t）数量居多，占矿产地总数的74%；大型矿床仅1处，中型矿床18处，小型矿床58处。其中，江西的矿点数量占比全省达93%，仅有中型2处，小型7处；福建无大中型矿床，仅有小型矿床9处，其他均为矿点。

大中型矿床的矿体总体以脉状为主，一般由一条至几条脉组成，多数为同一空间范围内多条脉组成矿床，或者矿体仅为一条最大的脉体，但其周边石英脉十分发育，有无数条不同方向小规模脉体。矿床规模与矿体长度和厚度密切相关，脉体长度大、脉体宽厚则矿床规模大。从成因类型看，岩浆热液型矿床规模相对较大，大部分大中型矿床均为此类型，而变质热液型和火山热液型矿床规模一般不大，其他类型则未见中型矿床。

全国脉石英保有资源量约1.63亿t，其中，江西和海南保有资源量最多，各占全国总资源量15%左右。海南南蛇岭为国内探明规模最大的脉石英矿床，其保有资源量超2000万t；四川和新疆各占10%左右；福建、安徽、陕西、内蒙古、辽宁等五省（区）各占5%左右，其他省（区）占比较少。

受矿床特征和矿种重要性的影响，脉石英矿地质勘查程度偏低，大多数矿床为普查工作程度，仅有13%矿床达到详查工作程度，极少数矿床开展过勘探地质工作。一般来说，脉石英矿床均为露天开采，由于其厚度不大、深部延伸矿体的开采难度较大，大中型矿床的开采技术条件相比小矿要简单，随着生态环境约束条件提高，地质勘查工作应该更要着重于规模较大或者脉体密集的工作对象。目前，我国脉石英矿产地开发利用程度偏高，已有73%的矿产地已开采或正在开采。

（3）与其他石英矿床工业类型相比，脉石英开采难度相对较大，开采成本较高。其主要原因是脉石英矿体呈不规则脉状，地质产状较陡，厚度一般几米至几十米，长度一般为十几米至几百米，一个矿区可由一条矿脉或由多条矿脉组成。

（4）脉石英矿物成分单一，几乎全部为石英，但矿石中普遍存在矿物包裹体、气液包裹体和类质同像等多种杂质，而且许多杂质的提纯工艺难度极大。

（5）尽管天然脉石英的w(SiO 2 )纯度通常＞99%，甚至＞99.9%。但根据石英高端产品质量要求，以提纯可选性指标进行评价，不同产地、不同矿区的脉石英在w(SiO 2 )纯度上存在很大差别。

2、我国脉石英矿石质量

脉石英含硅量高于石英砂岩、石英岩和粉石英，且杂质元素含量相对少。

最主要的杂质元素为铁，一般以四种化合物形式存在于脉石英中：

①最常见的是含铁粘土矿物，这种较易选除，通过筛分或淘洗即可把铁除去；

②第二种形式的铁存在于重矿物中；

③第三种形式的铁以氧化物或氢氧化物薄膜附在石英颗粒的表面，选矿时需在水中擦洗，甚至在酸溶液擦洗才能除去；

④第四种形式铁存在于石英晶格或流体包裹体中，此类形式铁比较难以除去。

脉石英中铁含量一般低于0.1%有利于高纯石英的加工提纯。其他杂质元素还包括Al、B、Li、K、Na、Ca、Mg、Ti、Mn、Cu、Cr、Ni等，工业上以石英砂中含有此13种杂质元素总含量来划分矿产品等级。

一般来说，岩浆热液型和花岗伟晶岩型矿床矿石中Al含量高于其他类型的；Ti含量反映了矿物形成时的温度，变质热液型和花岗伟晶岩型矿床矿石中Ti含量高于其他类型的。另外，还有气—液杂质，包括结构水（也称羟基）和流体包裹体。前者在高温条件下熔制的石英玻璃仍有大量的结构水不会从SiO2熔体中释放出来，最终形成石英玻璃的羟基杂质；后者较为均匀分布或沿解理、裂隙分布，最终形成石英玻璃的气泡缺陷和羟基杂质。

脉石英中杂质元素含量高低与高纯石英砂质量不是简单的对应关系，经过有效的选矿加工提纯后，其矿物组成和化学成分含量发生较大变化。比如，青海海西大头羊西沟脉石英矿石经半工业提纯试验，可将SiO2含量由原矿的97.02%提高到99.98%以上，杂质总量可控制在100μg/g以内，白度可达94.8，产品达到电工级高纯硅微粉的工业要求，所提纯的石英砂可作为石英坩埚、石英玻璃管材等相关下游石英产品的原料。海南澄迈南蛇岭矿石经筛分、分级、擦洗、弱磁选、强磁选、浮选、酸洗等试验，原矿石中SiO2、Al2O3、Fe2O3含量由99.18%、0.41%、0.091%提升至99.39%、0.30%、0.012%。

脉石英的高效利用

（1）硅微粉

目前，脉石英主要的应用领域是制备w( SiO2 ) 99%～99.9%的硅微粉。其主要原因有二：一是与石英砂岩和石英岩等其它石英矿产资源相比，脉石英几乎全部由石英组成， SiO2 通常大于2N，其它杂质含量相对较少，不需要复杂加工就能够基本满足硅微粉的 SiO2 纯度技术指标要求；二是与石英的传统应用领域相比，硅微粉附加值较高但用量并不巨大，矿床资源量能够满足需求。

但是，需要指出的是，对于芯片封装用球形硅微粉，其脉石英原料有更高的质量要求。目前，在我国，能够满足这一应用领域要求的脉石英矿只是极个别。

（2）高纯石英

这是目前脉石英最具吸引力的应用领域。根据国际成功案例和我国研究实践，脉石英是加工高纯石英的理想原料之一，其工业价值和应用优势是：

第一，高纯石英的附加值高，绝对用量少，过去按传统应用标准，是小矿；而今按新用途标准，则是大矿。

第二，与石英岩和石英砂岩相比，脉石英几乎都由石英组成，SiO 2 纯度一般都在3N及以上，其它杂质含量相对较少，有利于高纯石英的提纯加工。

第三，与天然水晶相比，脉石英除开采条件优势外，同一矿区的矿石质量相对比较稳定，为矿物原料均一化加工创造了条件。但是，需要指出的是，在我国，能够用作高纯石英高端产品（w(SiO 2 )≥4N 8 ）原料的矿产资源也只是极个别。

（3）其他

如果矿石高温防爆性技术指标符合要求，脉石英还可用于金属硅冶炼原料；色泽均匀、杂质少、硬度高、油脂光泽好的脉石英还是人工石英板材用砂的良好原料。