石英巖是一種主要由石英組成的變質(zhì)巖，非尋常石頭，而是支撐諸多工業(yè)領域發(fā)展的關鍵礦產(chǎn)資源。它由原巖經(jīng)過區(qū)域變質(zhì)重結晶或接觸變質(zhì)作用而形成，原巖為石英砂巖、其他硅質(zhì)巖石或巖漿附近的硅質(zhì)巖。石英巖礦石由隱晶質(zhì)石英組成，具有獨特的晶體粒狀變晶結構、晶質(zhì)結合體，主要成分石英（SiO₂）含量大于85%，這一特性為其工業(yè)應用奠定了堅實基礎。

石英巖礦床具備顯著的工業(yè)優(yōu)勢，不僅規(guī)模龐大，而且地質(zhì)產(chǎn)狀穩(wěn)定，開采條件十分優(yōu)越，非常適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)應用。不過，石英巖礦也存在明顯短板，其普遍質(zhì)地堅硬，雜質(zhì)提純加工難度較大，這一特性使其通常無法用于中高端高純石英砂的生產(chǎn)。基于此，石英巖礦主要被大規(guī)模應用在對石英純度要求不高的領域，如玻璃砂、3D 打印砂以及金屬硅原料等。

從資源分布來看，中國石英巖礦產(chǎn)資源豐富，礦區(qū)數(shù)量多達 399 個，且不同用途的石英巖礦床分布各有側重。其中，玻璃用石英巖礦床有 242 個，主要集中在遼寧、安徽、江西、山東和福建等地區(qū)，青海地區(qū)也分布有一些規(guī)模較大的礦區(qū)，但數(shù)量相對較少；冶金用石英巖礦床共 155 個，主要分布在北京、寧夏、青海、甘肅、陜西、內(nèi)蒙古和遼寧等地區(qū)。

石英巖礦雜質(zhì)賦存狀態(tài)

石英巖礦雜質(zhì)賦存種類主要分為三種，伴生的脈石礦物、包裹體雜質(zhì)、晶體缺陷與雜質(zhì)，不同類型的雜質(zhì)對石英巖的工業(yè)應用價值影響各異。

伴生的脈石礦物

變質(zhì)石英巖礦中伴生的脈石礦物一般取決于變質(zhì)條件，綠泥石、白云母、絹云母或角閃石等礦物在初級變質(zhì)巖中更多，而藍晶石、十字石或石榴石在高程度區(qū)域變質(zhì)作用的變質(zhì)巖中。不同變質(zhì)成因的石英礦通常也有著不同的脈石礦物，在選礦提純時則需要根據(jù)不同礦石的特點針對性的選擇提純流程與方法。

包裹體雜質(zhì)

包裹體雜質(zhì)又可分為礦物包裹體、熔體包裹體和流體包裹體。礦物包裹體通常與石英成晶，即脈石礦物被封閉在石英的晶體內(nèi)部，通常礦物包裹體的類型與數(shù)量對石英的痕量元素組成一般有著比較明顯的影響。石英里面常見的長石、赤褐鐵礦、云母、高嶺石、方解石、電氣石、金紅石、鋯石等礦物包裹體的分離是比較困難的；熔體包裹體一般是成礦流體或熱液中的熔融的硅酸鹽礦物，熔融的硅酸鹽礦物在二氧化硅流體晶體在石英前未能分離，從而被富硅流體以及熱液包裹形成；流體包裹體一般分為氣相、液相以及氣-液兩相包裹體。在工業(yè)生產(chǎn)的石英原料中，流體包裹體通常影響著石英原材料的化學成分與質(zhì)量，流體包裹體會影響石英的熔化性能。但由變質(zhì)作用形成的石英巖礦，流體包裹體的數(shù)量一般不多，并且中低端石英砂應用中對于流體包裹體雜質(zhì)通常不會過多關注。

晶體缺陷雜質(zhì)

某些工業(yè)應用對石英原料的純度要求很高，對石英礦的晶格雜質(zhì)也無法忽視。石英晶格雜質(zhì)是在石英成礦時發(fā)生的質(zhì)點代換作用，或者是有局部的硅氧比不平衡，從而使結晶時產(chǎn)生了晶體缺陷。石英的晶體缺陷一般都是在晶格與間隙位置侵入異質(zhì)原子（Al、Ti、Ge、Fe、H、Ag、Cu、P）不同類型的替代原子以及Si或O空位有關，根據(jù)這些特征，通常分為內(nèi)在缺陷中心和外在缺陷中心兩種。在石英礦中Al一般是最主要的晶格雜質(zhì)之一，品質(zhì)比較差的石英礦，其Al元素含量通常能夠達到1000μg/g以上。對于工業(yè)生產(chǎn)中品質(zhì)要求極高的高純石英砂的生產(chǎn)，晶格雜質(zhì)是不能被忽視的。對于普通玻璃用石英砂或光伏玻璃用石英砂而言，晶格雜質(zhì)則不需要特別關注。

石英巖的核心工業(yè)應用領域

石英巖憑借其獨特的物理化學特性，在多個工業(yè)領域發(fā)揮著不可替代的作用，其中玻璃和冶金行業(yè)是其最核心的應用領域。

玻璃用石英巖

玻璃行業(yè)是石英資源消費量最大的領域，廣泛應用于建筑、汽車、新能源等領域，玻璃行業(yè)主要產(chǎn)品類型有平板玻璃、器皿玻璃、鋼化玻璃、光伏玻璃、電子玻璃等。

來源：福萊特

目前我國制造平板玻璃、鋼化玻璃等常規(guī)玻璃所用石英資源要求較低，從規(guī)模大、易開采加工的石英巖資源中即可獲取所需原料；而制作光伏玻璃等低鐵超白玻璃的石英砂，對純度等指標的要求較常規(guī)玻璃稍高，可通過對部分優(yōu)質(zhì)石英巖資源進行深加工來獲取。

光伏超白玻璃較普通玻璃具有更高的透過率，因此對于含鐵量要求較高，而TiO₂能夠增強對紫外線的吸收，降低玻璃的紫外和可見光透過率，并能夠配合Fe³⁺雜質(zhì)并引起Fe³⁺的強烈著色，影響光伏超白玻璃的性能。所以，在生產(chǎn)光伏超白玻璃時，選用 TiO₂和Fe₂O₃雜質(zhì)較低的石英巖原礦和降低石英巖原料中氧化鐵的還原量顯得尤為重要。

冶金用石英巖

在冶金領域，石英巖同樣不可或缺，它是工業(yè)硅生產(chǎn)中硅元素的主要來源。而在實際的生產(chǎn)過程中，由于石英巖的成因和產(chǎn)地不同，即便是化學成分相似的石英巖，其物化性質(zhì)如熔點、熱穩(wěn)定性和抗爆性均會有所差異，而石英巖的結構、致密度等均會對熔化性和還原性產(chǎn)生影響，最終影響生產(chǎn)爐況和工業(yè)硅質(zhì)量。

來源：東方希望

在工業(yè)硅冶煉過程中，由于石英產(chǎn)生的晶相轉(zhuǎn)變過程不同，產(chǎn)生的結構變化也不盡相同，而工業(yè)硅冶煉溫度很高，使用不適當?shù)氖⒃蠒斐蔂t料的反應性和透氣性變差，最終導致硅元素的還原回收率下降，使生產(chǎn)成本升高，指標變差。因此在對石英巖礦點進行選擇時不僅要對原礦進行化學成分分析，同時還需要進行必要的物化試驗。

此外，冶金用石英巖還是冶煉硅鐵的主要原料之一，其SiO₂含量必須大于97%，SiO₂含量越低，在冶煉過程中就需要更高的溫度。此外，還需要石英巖原料具有良好的熱重和熱容特性，能夠與碳質(zhì)還原劑更高效的生成碳化硅且重量損失較小，否則就會消耗更多的還原劑和更多的電能，使元素的回收率降低。

參考來源：

熊寬.江西石英巖資源分布特征及成礦規(guī)律研究

沈彥旭.石英巖提純制備光伏玻璃用石英砂研究

高峰.我國石英巖礦資源分布特征及成礦規(guī)律研究

田非凡.石英巖的應用巖石學研究