[发明专利]一种天然石英的工业性能判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及非金属矿产硅资源与硅材料领域，石英玻璃行业的原料加工和提纯，特别是一种天然石英的工业性能判别方法。

背景技术

石英玻璃是二氧化硅(SiO₂)单一组分构成的特种玻璃，是用自然界SiO₂纯度最高的水晶或经特殊工艺提纯的高纯石英砂做原料，在2000多度的高温下熔制而成。

石英玻璃具有优良的理化性能：如①耐高温，可在1100℃下长时间使用；②耐腐蚀，除氢氟酸外，几乎不与其他酸类物质发生化学反应；③热稳定性好，能承受剧烈的温度变化，将石英玻璃加热至1100℃左右，放入常温水中也不会炸裂；④透光性能好，在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率在93％以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达80％以上；⑤电绝缘性能好，其电阻值相当于普通玻璃的一万倍，是极好的电绝缘材料。

基于上述优良的性能，石英玻璃在高新技术领域得到了越来越广泛的应用，尤其是在半导体、光通讯、电光源、航空航天等领域已成为影响产业发展的关键材料。

长期以来困扰我国石英玻璃行业发展的瓶颈-原料的纯度问题，一直未能得到很好的解决(据石英玻璃专业委员会，2004)。目前，国内主导石英玻璃生产厂家的原料，即用来替代水晶的高纯石英砂，除普通电光源管材外，高新技术用石英玻璃及新型电光源用石英玻璃的原料-高纯石英砂全部依靠进口。其供应受制于人！一方面采购原料周期长、价格高(6万元～16万元/吨，相当于国产普通砂的数十倍)，加大了生产成本，严重制约了石英玻璃制造技术的进步和行业的发展；另一方面我国高新技术产业：如半导体技术、集成电路制造、光纤通信、激光技术、航天技术及国防军工产业等所用的高纯石英玻璃，全部依靠进口美国Unimin公司的高纯石英砂生产，若受美国政府对华出口限制，我国高新技术产业的发展将会受到严重影响，国家目标和国家利益将受到严重损害。

我国有丰富的石英资源，特别是在连云港地区，石英资源储量巨大，石英质量为全国之首，有很强的石英玻璃生产能力，也有较好的生产工艺。但是我国生产不出与美国Unimin公司相媲美的高纯石英砂。其原因是对天然石英的工业性能缺少深入研究，没有建立起行之有效的判别指标。

发明内容

本发明针对利用天然石英生产高纯石英玻璃，目前对天然石英工业性能的判别的空白，提出了一套判别方法和指标。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种天然石英的工业性能判别方法，其特点如下：

一、样品的制备：

将矿石中的石英选出，磨制标准光学薄片、磨制包裹体薄片、磨制电子探针薄片、破碎成小于1mm的砂、制作颗粒载片。

二、测试使用仪器：

偏振光光学显微镜、显微镜加热台、激光拉曼探针、电子探针、漫反射红外光谱等。

三、测试步骤

a、利用显微镜和电子探针鉴定矿石及石英中的杂质矿物种类、石英矿物颗粒大小，以及石英中流体包裹体类型、大小、丰度；

b、利用显微镜加热台测定流体包裹体的均一温度和爆裂温度；

c、利用激光拉曼探针测定包裹体中的气体成分；

d、利用漫反射红外光谱测定石英中的水含量；

四、建立判别标准

a.鉴定天然石英中的杂质矿物种类和存在形式，测量石英颗粒尺寸，鉴定石英中的流体包裹体类型、大小、丰度；

b.测定流体包裹体的均一温度和爆裂温度；

c、测定包裹体中的气体成分；

d、测定石英中的水含量；

在上述基础上，结合矿床地质特征，确定石英矿床的成因；建立石英玻璃质量数据库，与石英矿石的上述要素特征进行对比，建立天然石英的工业性能判别指标体系。

本发明通过多种技术手段，对天然石英的工业性能进行判别，以甄别优质石英玻璃原料，充分开发石英资源的潜在价值。

具体实施方式

判别要素为：杂质矿物种类，杂质矿物颗粒大小，石英中流体包裹体类型、大小、数量，流体包裹体的均一温度和爆裂温度，包裹体中的气体成分，石英矿床的成因。通过石英玻璃质量，追溯石英矿石的上述要素特征，建立天然石英的工业性能判别指标体系。

一、样品的制备：将矿石中的石英选出，破碎成小于1mm的砂，制成颗粒载片，和/或磨制成标准光学薄片和包裹体薄片。

二、测试使用仪器：偏振光光学显微镜、显微镜加热台、激光拉曼探针、电子探针、漫反射红外光谱等。

三、测试步骤：