高纯石英是半导体、光伏、精密光学、光纤通讯、高端照明等高新技术产业不可缺少且无法替代的重要功能材料。我国高纯石英产业供应链严重依赖境外矿石原料，尤其是半导体光伏行业必需的4N8级以上（15种杂质元素总量＜20ppm，SiO2纯度大于99.998%）的高纯石英砂及其矿石原料几乎完全来自美国、印度等国，对国家相关产业安全带来严峻挑战。
　　
　　近年来，中国地质科学院矿产资源研究所新能源新材料矿产研究室在“战略新兴产业矿产地质调查”工程指导下，依托“东部地区脉石英叶腊石等特种非金属矿调查评价”“高纯石英原料矿战略研究与重点区调查评价”等地调项目、基本科研业务费项目，以及企业委托的成果转化项目，在建材地勘中心等单位的协助下，在高纯石英原料提纯技术攻关、地质找矿与资源评价等方面取得了重要进展。
　　
　　一、优化试验室选矿提纯工艺，成功制备5N4级超纯石英砂
　　
　　项目组近年来搜集研究了国内外大量不同类型的原料矿石。基于工艺矿物学特征和选矿提纯原理的研究成果，形成了基于原料可加工性的潜力样品筛选原则，建立了一套涵盖研磨分级、煅烧水淬、浮选、磁选、混合酸浸、氯化焙烧等工艺的试验室选矿提纯流程，并通过优化不同选矿提纯环节的技术参数、迭代升级改造设备，不断改进选矿提纯工艺。
　　
　　2024年，利用优化改进后的提纯工艺，针对国内生产石英坩埚级高纯石英砂的上市公司所提供的境外脉石英矿石原料，开展试验室选矿提纯试验，成功制备5N4级超纯石英砂（图1），验证了项目组所建立的改进型选矿提纯工艺的有效性。　　

　　

图1 5N4级脉石英型高纯石英原料矿石手标本和镜下特征、选矿提纯中杂质元素含量变化规律及其测试分析数据

　　
　　二、在国内发现4处4N8~5N级高纯石英原料矿，取得找矿重要进展
　　
　　项目组通过研究典型4N8级以上高纯石英原料矿石的岩石学矿物学特征，发现了高纯石英成矿过程的独特控制机理，丰富了高纯石英成矿理论，进而指导地质找矿和资源评价。2024年项目组在河北、山东等地，新发现了4处4N8~5N级高纯石英原料矿产地（图2），取得了显著的找矿进展。
　　

　　
图2 5N级脉石英型高纯石英原料矿野外采样和镜下显微照片

　　
　　下一步，新能源新材料矿产研究室将在资源所领导下，聚焦为国家找矿的主责任务，围绕高纯石英成矿机理、深度提纯技术继续展开研发攻关，力争早日发现品质稳定、规模可观、产业端可用的优质高纯石英原料矿，保障国家资源安全。
　　
　　资料来源：地调局资源所