1 天然水晶和硅石礦產資源分布
天然水晶礦石
硅石
硅石的種類有石英巖，石英砂巖，脈石英以及石英砂等，我國的硅石資源十分豐富，主要特點是類型齊全，分散廣泛。硅石按其形成的溫度、所含雜質、晶型、氣液包裹體含量等各種物理化學性質差異分為四大類：巖漿型、變質型、水熱生長型和沉積型。
巖漿型花崗巖中的石英晶粒、變質型石英中的遠古代石英、水熱生長型中的偉晶巖石英等純度高，含氣液包裹體少，經提純加工后有可能代替水晶。巖漿巖石英由高溫巖漿緩慢結晶而成，由于巖漿溫度高，冷卻緩慢，石英體系中的雜質易于析出，因此石英純度高，氣液包裹體少，形成了高品質的石英。
變質型石英是巖漿巖或沉積巖后期受到溫度、壓力、溶液等環境的變化，礦物成分和結構在固相條件下發生變化的巖石，變質型石英的含量一般在 85%以上。
水熱生長型分兩種，偉晶巖和脈石英。其中偉晶巖在 500～700℃形成，而脈石英在 50～500℃的低溫下形成。沉積型石英巖是由松散礦物固結而成，由于沉積物來源復雜，形成溫度低，因此石英內含有多種雜質和大量氣液包裹體，這種類型的石英不可代替水晶作為高純二氧化硅產品的原材料。
2 天然水晶和硅石的特性及用途
水晶中 SiO2含量大于 99.9%以上，屬于三方晶系，常呈六棱柱狀，內部質點在三維空間呈有規律排列，具有玻璃光澤，貝殼狀斷口，無解理。水晶的摩氏硬度是 7，且具有方向性；相對密度 2.56～2.66；折射率為 1.544～1.553，具有雙折射和旋光性；透光范圍約為 200～2500nm；抗壓性好，在垂直光軸方向上能承受的最大壓力為 2.8 MPa，在平行光軸方向上能承受最大壓力為 2.9 MPa；水晶導熱性差，而且具有方向性；線膨脹系數小，同時也具有方向性；水晶受壓或施加電壓能產生壓電效應；耐酸、堿性好，除氫氟酸外，不溶于其他酸。
石英晶型具有多種變體，其中常見的有 α-石英和 β-石英，他們是在不同的溫度下形成的兩種變體，α-石英屬于低溫型，β-石英屬高溫型，它們的化學成分均為 SiO2，但因它們的結構單元 Si-O 四面體連接的角度不同而引起的結構變化，伴隨著體積的明顯改變，在一定的溫度和壓力條件下，它們之間存在著相互轉化的關系。通常情況下，天然 SiO2的主要同質多相變體有 α-石英、α-鱗石英、α-方石英三種，它們之間發生相變需要的能量較 大 。 在 自然條件下β-石英基本都已轉變為 α-石英，即通常所說的石英。
根據水晶的物理特性其可分為：壓電水晶、光學水晶、工藝水晶和熔煉水晶。其中壓電水晶是指具有高純度的水晶單晶體，無任何包裹體、雜質等缺陷的雙錐柱狀晶體，當晶體受到壓力或拉力后產生電荷，又稱壓電效應。由于水晶具有正逆壓電效應性能，而且具有其他壓電材料無法比擬的優點，所以被廣泛應用于諧振器、濾波器、超聲波發生器等各類檢測儀器。
光學水晶是指純凈的無色透明水晶，要求晶體內無雙晶、包裹體等雜質或缺陷，紫外光透過率達 85%，經常應用 于 儀 器 儀 表 的 鏡 頭 。 對 于 不 能 作 為 壓 電 水 晶 和光學水晶的水晶材料，既可以制作為水晶工藝品用于觀賞也可以作為生產石英玻璃的原料。
硅石礦物與水晶的化學成分是相同的 ， 主 要 成 分 均 為 SiO2， 純度高的硅石 SiO2含量也可達 99.9%左右。然而硅石一般包含了較多的固體雜質礦物、氣液包裹體和密集的氣泡。其在傳統的工業生產和現代科技中都得到了廣泛的應用，如在平板玻璃、鑄造工業、工業陶瓷、化學工業等領域都有著無可替代的作用。
3 天然水晶和硅石的雜質
各地的天然水晶和硅石的形成過程條件的不同，造成了各地天然水晶和硅石品質的差異性。天然水晶和硅石中的包裹體主要有：固體包裹體、液體包裹體、氣體包裹體及碳氫化合物包裹體。其中的固體包裹體主要分為原生包裹體和次生包裹體，原生包裹體在晶體的生長和再生時形成，具有一定的外部形態，排列也具有一定的方向性。次生包裹體是在石英形成以后填充裂隙造成的，沒有固定的外形，排列方向也不規則，它的分布只與晶體的裂隙分 布相關 。 而 氣液包裹體充滿了來自礦物介質的液體和氣體，多成分散狀 ， 在氣液包裹體中水、二氧化碳和硫化氫是主要成分，少量的包裹體還含有碳酸、甲烷等成分 ， 天然水晶和硅石的透明度差就是因為其中的氣液包裹體造成的。在高純石英制品的提純過程中最為難以處理的就是元素雜質，在石英礦物中元素雜質分為結構性雜質和非結構性雜質，其中結構性雜質又叫晶格雜質 ， 是指能在硅氧四面體中取代硅而參與結晶的雜質，主要有 Ge4+、Ti4+、Al3+等；非結構性雜質指以離子吸附或單質包裹體形式存在于石英晶體中的雜質，主要有 Mn2+、Cr3+、Cu2+、Fe3+等。
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關注中國粉體技術網官方微信（bjyyxtech）
|
