高纯石英砂：重要的工业原料，产品纯度由矿源决定。
高纯石英砂是高端制造业的关键材料。
高纯石英砂是光伏和半导体行业的关键原辅材料：高纯石英砂是指经过一系列物理和化学净化技术生产的具有一定粒度规格的高纯非金属矿物原料。它是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。高纯石英砂纯度高，质量好。生产的石英产品具有优异的理化性能，如耐高温、耐腐蚀、低热膨胀、高绝缘性和透光性。广泛应用于光伏、电子、高端电光源、薄膜材料、国防科技等领域。是高端制造业不可替代的原辅材料。
国际公认的高纯石英砂标准以尤尼明IOTA-CG为标准:国际公认的高纯石英砂以美国尤尼明公司(现硅比科)IOTA-CG为标准，其中碱金属(K、Na、Li、Ca、Mg、Fe、Cu、Cu、Ni、B)含量小于20ppm，其中碱金属(K、Na、Li)分别小于1ppm。
目前，高纯石英砂主要来自石英矿物：高纯石英初来自一级和二级天然晶体的深度净化。天然晶体制备高纯石英砂的工艺相对简单。水晶原矿粉碎、磁选、浮选、酸浸、干燥石英砂，但晶体资源逐渐稀缺，成本高，源逐渐匮乏，成本高，生产过程中杂质含量高，能耗高，产品质量稳定性差。自20世纪70年代以来，美国和其他开始探索用普通石英代替水晶制备高纯石英砂。从天然岩石矿物中提取高纯石英砂原料是世界上生产天然高纯石英砂的技术，对矿石质量要求高，净化技术复杂。目前，世界上只有极少数公司，如尤尼明、挪威TQC和石英股份，有能力大规模生产高纯石英砂。目前，石英矿物逐渐取代水晶成为高纯石英砂的主要原料。
高纯石英砂产品的纯度由矿源质量决定。
高纯石英砂的纯度取决于石英原料的质量：高纯石英砂的纯度与原料中杂质元素的含量不是一个简单的对应关系，而是与原料工艺矿物学特征所确定的杂质的可选性密切相关。不同类型石英矿的矿物学特征存在明显差异。石英矿的矿物学特征主要分为四类：1）化学成分和杂质元素的赋存状态：化学成分只反映石英中所含元素的类型和含量，但很难正确判断石英原料是否有可能被加工成高纯石英。石英原料具有杂质多、含量高、赋存状态多样等特点。
2)矿物组成和嵌入特征：独立脉冲矿物（如云母、长石、赤铁矿、电气石、绿色泥石和粘土矿物等）。是石英中杂质元素的主要载体矿物，在地质矿化过程中容易成为石英中的矿物包裹体，是限制终石英产品质量的重要因素之一。石英和脉冲矿物的嵌入特性直接影响石英单体的分离程度，然后影响选矿和净化效果。石英变质强度越大，石英与脉冲矿物的差异越明显，嵌入特性逐渐从相邻类型转变为接缝，甚至包裹类型。在破碎过程中，单体分离的难度增加，加工成高纯石英的可能性逐渐降低。
3）流体包裹体：流体包裹体广泛存在于矿物或岩石中。每立方厘米流体包裹体的数量约为102-109个，直径一般小于50μm。流体包裹体在形成过程中捕获的流体是一种过饱和溶液。当温度降低时，它将从溶液中结晶形成子矿物，包括石盐、钾盐和一些硅酸盐矿物。因此，流体包裹体含有碱金属K、Na、Li离子和碱土金属Ca，Mg离子。石英产品在高温下有晶体（方石英）变成二氧化硅的趋势，通常称为晶体分析。晶体分析会影响石英产品的产品性能，而碱金属杂质会诱发晶体分析。与杂质元素相比，流体包裹体更难去除，这是影响终石英产品质量的关键因素之一。因此，加工高纯石英原料的关键之一是选择流体包裹体含量极少或无流体包裹体的石英。
4）晶格杂质：在石英晶体的形成过程中，一些元素会取代硅进入石英晶体，形成石英结构杂质。这些杂质含量很低，但很难从石英中分离出来，这是制约高纯石英质量的关键因素之一。在石英结构杂质中，al杂质元素的含量一般。由于al以al3+的形式存在，而不是si4+，因此石英晶格的内部电荷不平衡。当石英中有大量al杂质时，li、K、na等杂质元素的含量会增加。在现有加工技术下，石英原料中的晶格杂质几乎无法去除。虽然以晶格杂质形式存在的al元素含量很低，但很难去除，这是制约高纯石英终质量的关键之一。
实践证明，根据目前的加工技术水平，并非所有脉冲石英和花岗岩石英都能加工高纯石英，只有极少数甚至极少数能加工高端产品。矿源质量差异对国内厂家提出了较高的技术要求：由于天然石英矿形成的地质条件不同，直接影响生产纯化后的高纯石英砂质量。世界各地不同产地的天然石英矿有不同的杂质含量、杂质分布、化学元素等指标。尤尼明生产的高纯石英砂石英矿石是世界上罕见的白岗岩矿石。通过岩浆形成的火成岩具有矿体规模大、石英中流体杂质少、矿石质量稳定等优点。国内厂家使用的脉冲石英主要形成于岩浆热液条件下。虽然石英含量高，但在石英中有许多流体杂质，矿体规模小，矿石质量不稳定。因此，国内矿石的净化技术和工艺比国际矿石更为复杂。
高纯石英砂制备的核心技术是检测和提纯技术。
检测技术是制备高纯石英砂的基础和前提：高纯石英砂对SiO2纯度的要求很高，纯度取决于矿源本身的质量特性。因此，选矿技术是制备高纯石英砂的前提技术。由于化学分析和X射线挥发性光谱法（XRF）本身的特性，很难满足高纯石英质量的检测要求。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）利用光照射到检测单元，产生一定数量的电荷，存储在检测单元中，然后利用电荷转移读取金属元素的原理，检测时间短、灵敏度高、精度好，成为高纯材料微量化学成分检测的常用方法。然而，由于技术保密等因素，高纯石英质量的ICP检测测和分析方法尚未得到推广。目前，与国际先进水平（美国的高纯度石英质量检测效果相比
石英矿物深度净化技术是制备高纯石英砂的主流技术：高纯石英的制备方法主要分为天然晶体研磨加工、石英矿物深度净化和含硅化合物的化学合成三类。由于天然晶体资源的逐渐枯竭，化学合成技术复杂，成本高，难以大规模工业应用。因此，石英矿物深度净化技术是制备高纯石英砂的主流技术。高纯石英矿物深度净化技术包括两个核心环节：分离杂质和去除包裹体：高纯石英砂净化技术包括两个环节：分离杂质和去除包裹体。其原理是将石英矿物与脉冲矿物单体分离，获得相应的颗粒级石英颗粒，然后根据石英中杂质元素的存储状态选择有针对性的加工技术，使独立的矿物杂质、包裹杂质和晶格杂质与石英有效分离。主要工艺包括：破碎、细碎和研磨、分选。
1)破碎-分级预处理:预处理阶段的目的是初步筛选杂质或破碎石英原料所需的粒度，有利于杂质的释放和后续处理。一般采用机械破碎、电动破碎、光学分类、超声波破碎、热冲击破碎等处理方法。
石英破碎处理需要考虑两个因素：有效单体的解离效应和破碎过程中的二次污染：为了避免铁杂质的二次污染影响，提高石英分离过程中的分离效果，可采用热破碎、高压脉冲破碎和超声波破碎。然而，这些方法的缺点是能耗高、成本高，与上述方法相比，传统的机械方法。