《Solid Earth Sciences》：A potential 4N8-Grade raw material for high-purity quartz from quartzite ore in the Hengshan region, central-southern China: A geochemical-mineralogical study and purification
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本研究针对高纯石英(HPQ)资源短缺问题，以华南衡山九龙泉石英岩为对象，通过矿物学-地球化学分析和多阶段提纯工艺（煅烧-磁选-浮选-高温酸浸），成功将SiO2纯度提升至99.998%（4N8级），总杂质含量降至17.14 ppm，证实该矿床具备HPQ原料潜力，为战略性矿产资源开发提供新方向。
在半导体、光纤通信等高科技产业蓬勃发展的当下，高纯石英(High-Purity Quartz, HPQ)作为关键基础材料，其SiO2含量需大于99.9%，且杂质元素总量需低于50 ppm。然而，天然水晶资源的日益枯竭，使得从普通石英矿石中提取HPQ成为全球研究的焦点。目前，HPQ原料主要来自花岗伟晶岩和热液脉石英，但我国高品质HPQ资源仍相对匮乏。华南衡山地区发育有大规模石英岩矿床，但其是否具备HPQ资源潜力尚不明确。为此，桂林理工大学的研究团队在《Solid Earth Sciences》上发表了最新成果，对衡山九龙泉石英岩的HPQ潜力进行了系统评估。
研究团队采用多技术联用的分析策略：通过偏光显微镜(TPM)观察矿物组成与流体包裹体特征；利用X射线荧光光谱(XRF)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析主微量元素；借助扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)表征微观结构与矿物共生组合；最终通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)定量评估提纯效果。
矿物学与地球化学特征显示：
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岩相学特征：石英岩样品JLQ-D2以石英碎屑（约95%）和填隙物（细粒石英、绢云母）为主，颗粒大小0.2-1毫米，呈次圆状至次棱角状。
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包裹体特征：浮选后石英砂中主要发育两相（气液）包裹体，呈面状、带状分布，尺寸约5微米；经酸浸处理后包裹体数量显著减少。
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化学成分：原矿SiO2含量89.02%，主要杂质为Al（14.7 mg·g-1）、K、Fe、Na；SEM-EDS检测到钾长石、独居石、金红石等伴生矿物。
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成因环境：地球化学判别指示原岩为亚长石砂岩，化学蚀变指数(CIA=78.9%)和成分变异指数(ICV=0.46)反映其经历强烈风化作用和沉积再循环。
提纯工艺与效果：
研究采用"煅烧-破碎筛分-超声波清洗-重选-磁选-浮选-高温酸浸"联合工艺。结果表明：
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提纯后石英砂SiO2纯度达99.998%（4N8级），总杂质含量降至17.14 ppm，其中Al（10.1 ppm）、Fe（0.95 ppm）、Na（2.47 ppm）为主要残留杂质。
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元素赋存状态分析揭示，K、Ca、Mg等易以流体包裹体形式存在故去除率高，而Li、Na多赋存于晶格（通过Al3+替代Si4+产生的电荷平衡位点），难以通过常规酸浸去除。
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与IOTA-STD标准砂对比，本产品在Al、Ca、K等元素含量上已优于标准，但Na、Ti残留量较高。
结论与意义：
本研究首次证实衡山九龙泉石英岩可通过优化提纯工艺生产4N8级HPQ，其形成得益于区域变质作用（特别是蓝晶石相变质）对石英的自然纯化效应。资源规模评估显示该矿床储量约200万吨，具经济开采价值。建议后续采用氯化焙烧、有机酸强化浸出等技术重点攻坚晶格杂质去除，推动该资源在半导体用透明石英玻璃、光伏坩埚等高端领域的应用。该研究为变质型石英岩HPQ资源评价建立了技术范式，对我国战略性非金属矿产资源安全保障具有重要实践意义。
