石英玻璃具有优越的物理性.越来越多的化学性能被广泛用作光电源.光通讯.航天.军工等领域的材料。随着高科技的不断发展，对石英玻璃原料石英砂的纯度要求越来越高。然而，石英砂通常含有大量的结构组成杂质，如气液包裹体和杂质离子，形成石英玻璃气泡.杂质缺陷的主要因素。然而，现有的技术很难从根本上消除这些缺陷。因此，气液包裹体和羟基水(OH)-去除是制备高端石英玻璃原料的关键和难点之一。
石英砂中的气液包裹体是什么？
在石英矿的生长过程中，一些液体和气体被包裹在石英晶体中，称为气液包裹体。一般来说，气液包裹体由气相和液相组成，主要包括H2O.CO2.H2.O2.N2.CH4.CO等等。包裹体中的液相占整体比例称为填充度。通常，填充度大于60%称为液体包裹体，填充度小于60%称为气液包裹体。
用国产石英矿代替水晶生产石英玻璃中气液包裹体的含量直接影响其性质的优势。石英砂中的流体杂质主要是流体包裹体，包括石英表面吸附的气体和溶解在石英结构中的分子或离子状态的气体杂质。
羟基的水分子含量是流体包裹体杂质中重要的部分。根据水的存在形式，可分为两类，一类是吸附水，在石英砂表面游离吸附。这种水可以通过加热和干燥来去除。另一种是结构水，即石英晶体结构中的羟基，很难去除。
石英中的水含量会影响石英玻璃的透明度，水和其他气体的共同作用会降低石英玻璃的软化温度.粘度.扩散系数.机械性能.分相和析晶性能等。
另一种含量较高的天然石英流体杂质是含碳化合物，即CO2.CO.CxHy.CxHyOH等。CO主要来源于富含CO2.包裹体；高温下，CO沉淀主要是含碳物质和SiO2相互作用产生的水同时产生。
石英砂中流体杂质的存在形式和主要成分
如何去除石英砂中的气液包裹体？
机械破碎法
石英晶体中的气液包裹体一般为1~50µm之间。理论上，只要石英矿石被破碎得足够薄，石英矿石中的大部分气液包装就会被去除。一般来说，石英矿石中较大的气液包装将被机械破碎去除。但由于各种产品对原料石英砂的粒径有一定的要求，该方法对较大的气液包装有一定的影响，但对较小的气液包装基本无效，不能去除金属杂质。
高温氯化脱气法
将石英砂加热到1000-12000℃并在高温条件下进入Cl2和HCl该方法用于高温条件下的气体Cl2.与杂质离子发生反应，反应产生的气态盐可以从石英晶体的微裂纹中排出，从而达到净化效果。该方法对石英中的羟基有一定的去除作用。2006年，美国尤尼明公司采用高温氯化脱气法制备的高纯石英砂对气液包裹体有明显的去除作用IOTA该系列高纯石英砂英砂系列。
酸碱差异腐蚀法
酸碱差异腐蚀法是通过石英晶体、金属杂质和气液包裹体在酸碱腐蚀下具有不同的腐蚀速率，从而去除金属杂质和气液包裹。然而，当反应达到一定程度时，一些杂质不再受酸碱差异的影响，导致石英晶体中的气液包裹体不能完全去除。这也表明，酸碱差异腐蚀对金属杂质和气液包裹体有影响，但效果也有一定的限制。
热或冷爆裂法
冷或热爆裂法是在高温条件下加热石英晶体，石英晶体与气液包裹体界面之间会有很大的压差。这种压差会使石英晶体中的气液包裹体爆裂，从而去除石英晶体中的气液包裹体。
微波法
石英矿气液包裹体采用微波选择性加热特性去除。俄罗斯研究人员的研究表明，在微波场的作用下，石英矿被加热到500℃当矿物中的气液包裹体数量从9159减少到992时，去除效果非常明显。然而，这只是对实验结果的简单分析，并没有进一步探索微波场石英的机制和微波场石英的裂纹行为。
小结
石英矿在地壳中的储量相当丰富。如果能用有效的工艺手段去除石英高度的杂项.净化，制备高纯石英砂，促进石英玻璃工业的发展是前所未有的。然而，关键的问题是去除石英中的结构性杂质，特别是气体和液体包装。
气体和液体包装的含量对石英玻璃的质量和透明度至关重要。如何选择原材料矿山，如何有效去除石英砂中的气体和液体包装是制备高纯石英玻璃原材料的关键。现有的研究结果表明，去除气体和液体包装的各种技术手段都有一定的局限性。因此，有效的方法是探索结构杂质较少（特别是气体和液体包装）的石英矿山，作为石英玻璃的矿源，并进一步探索新的气体和液体包装去除技术。