矿物包裹体的组成体系及其在石英硅矿和水晶矿中的含量差异

气液包裹体的主要成分为：

单环体系：CO2体系、纯H2O体系、CH4体系。

二元体系：体系、NaCl-H2O体系、CH4-H2O体系。

三元体系：CO2-CH4-H2O体系、NaCl-H2O-CO2体系。

由上表可知，石英硅矿气液包裹体含量为2.22684‰，而晶体矿气液包裹体含量仅为0.14048‰（4级），晶体矿通过简单的精炼可降至0.03‰以下甚至更低，而硅矿经过精加工后仍超过晶体矿的含量。

综上所述，国外高纯石英砂气液包裹体含量一般在100mg/kg以下，而国内企业生产的石英砂气液包裹体含量普遍很高，甚至达到国外的几倍，可见气液包裹体的去除是国际上的一大难题，我国与国外相比还存在一定差距。

1. 去除石英中气液包裹体的方法

（1）高温氯化脱气法

佐藤等人在已有研究成果的基础上，将高温氯化、磁选、电选与当时的技术相结合，使石英砂中的杂质含量大大降低，达到了生产高品位石英料的标准。高温氯化脱气法对气液夹杂物的去除有一定效果，但一些金属氧化物的氯化机理还很复杂，特别是高温氯化的起始温度还是一个难题。美国尤尼明公司主要采用此技术生产高纯石英砂矿石网，尤尼明公司在此技术上一直处于国际领先地位。

（2）酸碱差腐蚀法

酸碱差别腐蚀法是利用石英晶体与气液包裹体在酸、碱腐蚀下腐蚀速度不同的特性，去除气液包裹体。

杨俊等人采用酸碱差别腐蚀法，但只能去除部分，之后酸碱差别腐蚀的强度有所增加，但没有明显的降低。张士宣的研究采用了差别腐蚀技术，可以有效去除石英晶体中的气液包裹体。但当反应达到一定程度时，部分气液包裹体不再受到酸碱差别的影响，导致石英晶体中的气液包裹体无法完全去除。这也说明酸碱差别腐蚀对于气液包裹体是有效的，但效果也是有限的。

（3）冷爆破法或热爆破法

冷爆法或热爆法是将石英晶体加热到高温，会使石英晶体与气液包裹体界面之间产生巨大的压差，这个巨大的压差会使石英晶体内的气液包裹体发生爆裂，从而达到去除石英晶体内气液包裹体的效果。

等一直在研究利用热爆或冷爆法去除石英晶体中的气液包裹体，对一些较大的气液包裹体杂质确实有效，但微小的气液包裹体则很难根除。李庆海等采用热爆法去除硅粉中的包裹体，研究结果表明，提高温度可以打开包裹体，但包裹体体积越小，所需温度越高。张殿飞以硅石为原料，采用冷爆热酸浸法，即将硅矿从零下250～350℃突然投入450～600℃的高温炉中，制备出99.99%的高纯石英粉。赵东针对内蒙古玛雅子山石英矿采用1500℃反复热震，再用HCl、HNO3、HF混合酸洗，能有效去除石英砂中的微小气液包裹体。

（4）微波辐射法

微波辐射法主要利用了微波能选择性加热的特点。微波是一种交变电磁波，一般指频率为～的电磁波。微波具有选择性加热、穿透性强、加热效率高、热惰性小等独特特点。由于SiO2与水的介电常数差别很大，包裹体中的水分能很快升温汽化，导致包裹体中产生巨大的压力，从而使石英晶体破裂，能有效地去除气液包裹体。利用微波去除石英砂中气液包裹体的方法，最早由俄罗斯等研究。当他们将一定粒度的石英矿通过高频电磁波加热到600℃时，石英砂中的气液包裹体由9200个迅速降至1000个以下，效果十分显著。但俄罗斯等只是对实验和结果进行了简单的分析，并没有进一步探究其机理和原因。 侯庆林、李静等通过高频电磁波、混酸浸出的方法，从某地点90～220目的高纯石英砂中去除以羟基水分子为主的气液包裹体，对其机理进行了分析，构建了气液包裹体破裂三维力学模型，自主研发了大型高频电磁波设备。

2.问题与建议

目前，我国高纯石英砂中的气液包裹体只能通过红外光谱法进行定性分析，国内尚无定量分析方法和标准。加之国内研究大多侧重于优化提纯工艺，而对提纯机理及包裹体中杂质元素迁移规律的研究较少。很多企业对不同矿山的提纯工作并未认真采取一矿一策，导致理论与实践脱节。

另外，我国生产的高纯石英砂稳定性较差，最主要的原因就是我国生产的高纯石英砂的检测技术与国外存在较大的差距。国外一些公司如尤尼明（）等，在生产高纯石英砂时，不仅生产专业化要求严格，而且在生产过程中可以随时检测，生产出来的产品质量非常稳定。而国内一些公司在检测方面存在困难，检测成本较高，所以这些公司一般都采用一些低成本的检测技术。但是这些低成本的检测技术往往不是瞬时的，而且准确度不高，导致生产出来的产品质量不稳定。因此，高纯石英砂行业迫切需要高精度、低成本的检测技术。

来源：《侯庆林,肖嘉凯,陈平飞等.石英砂结构性杂质去除技术现状[J].广州化工,2021,49(04):20-24》,【粉体技术网】编辑整理。转载请注明出处！