目前全球高純石英原料礦床主要分布于巴西、美國、加拿大、挪威、澳大利亞、俄羅斯、中國等。共14處礦床，在產(chǎn)礦山僅7座。全球高純石英砂資源量在5000-6600萬噸，在產(chǎn)資源量在2000-2500萬噸。

截至2019年底，全球高純石英原料礦產(chǎn)資源約7300萬t，其中，巴西是全球第一大資源量國，資源量為2111萬t，礦石類型主要為天然水晶；美國是第二大資源量國，資源量為1822萬t，礦石類型主要為花崗偉晶巖型石英。加拿大位列全球第三，資源量為1000萬t，礦石類型主要為脈石英。

國際上公認的是美國的花崗偉晶巖型石英礦床，以儲量大、品質(zhì)好最為著名。我國高純石英原料礦以脈石英和水晶為主，資源量共計為685萬t，其中水晶資源量僅為0.69萬t。主要分布在湖北蘄春（靈虬山脈石英礦SiO2含量為99.35%）、江蘇東海（SiO2含量為99.19%）、安徽旌德（版書鄉(xiāng)龍川脈石英礦SiO2含量為99.01%）和太湖等地區(qū)，其中以江蘇東海的水晶品質(zhì)最為優(yōu)越，但保有資源量已接近枯竭。另外在安徽鳳陽、江蘇新沂、新疆阿勒泰地區(qū)也有分布。

石英礦從SiO2純度以及雜質(zhì)元素含量（FeK、Na、Li、Ca、Mg等），可以將石英分為普通石英和高純石英。一般而言，SiO2含量高于99.9%，Al、Fe等雜質(zhì)含量小于20ppm，K的雜質(zhì)含量小于1ppm的石英砂定義為高純石英。

根據(jù)純度的不同，我們可以進一步劃分高純石英為低端（3N）、中端(4N)、中高端(4N5)、高端(4N8及以上)。

不同純度的石英具體應(yīng)用領(lǐng)域有所不同，3N以下的普通石英用來制造玻璃、耐火材料等。3N級用來制造硅酸系化工材料，4N級用作電子封裝等領(lǐng)域、4N8應(yīng)用于光伏、通信，5N級應(yīng)用于半導(dǎo)體、芯片。

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，半導(dǎo)體和光伏為全球高純石英砂需求最大的兩個行業(yè)，產(chǎn)品附加價值較高。

而半導(dǎo)體與新能源產(chǎn)業(yè)是各國核心戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，高純石英作為關(guān)鍵基礎(chǔ)性材料，制備技術(shù)和出口受到嚴格的保護和限制。

高純石英原礦一般是由水晶、脈石英、花崗偉晶巖等礦石作為原料經(jīng)提純后的一種礦產(chǎn)品。其提純工藝流程較為復(fù)雜，通常包括以下幾個主要環(huán)節(jié)：預(yù)處理、物理處理和化學(xué)處理三個過程。

1. 預(yù)處理階段：

破碎與磨礦：將石英原礦經(jīng)過粗碎和細碎，然后研磨至所需粒徑，以便后續(xù)的雜質(zhì)去除和精選操作。

擦洗：通過機械擦洗或超聲擦洗，去除石英砂表面的薄膜鐵、黏土和其他易于脫落的雜質(zhì)。

手選或揀選：人工挑選出明顯可見的異色顆?；螂s質(zhì)。

磁選：利用磁選機去除石英砂中的磁性雜質(zhì)，如赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等。

2. 物理分選：

色選：利用光電技術(shù)識別不同顏色的礦物，剔除有色雜質(zhì)。

浮選：在溶液中添加藥劑，使雜質(zhì)礦物與石英砂因表面性質(zhì)的不同而實現(xiàn)分離。

3. 化學(xué)處理：

酸浸：將經(jīng)過物理提純后的石英砂浸泡在酸性溶液（如氫氟酸、鹽酸或其他酸類）中，以溶解包裹在石英顆粒內(nèi)部或表面的堿金屬、堿土金屬以及其他難溶于水但能溶于酸的雜質(zhì)。

堿處理：對于某些特定類型的雜質(zhì)，可能還需要進行堿處理。

氯化焙燒：有時會采用高溫氯化焙燒法來去除部分難以用酸處理掉的雜質(zhì)。

4. 后續(xù)處理：

洗滌：酸浸后，對石英砂進行多次清洗以去除殘留的酸液和溶解下來的雜質(zhì)。

脫水：使用過濾機或離心機將洗凈的石英砂進行脫水處理。

干燥：經(jīng)過脫水后的石英砂進行烘干，確保產(chǎn)品不含水分，同時防止水分導(dǎo)致的二次污染或雜質(zhì)沉淀。

精細分級：根據(jù)最終產(chǎn)品的純度要求，可能還會進行精細分級篩選，確保石英砂粒度均勻且符合質(zhì)量標準。

通過以上一系列工序，可以將石英砂提純至二氧化硅含量達99.9%以上的高純度等級，滿足高端應(yīng)用領(lǐng)域的要求。值得注意的是，實際生產(chǎn)過程中具體的提純工藝流程可能會根據(jù)石英礦的特性、雜質(zhì)類型以及最終產(chǎn)品質(zhì)量要求等因素進行適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化。

通過這些復(fù)雜而精細的提純工藝，可以有效降低石英砂中的氣液包裹體、類質(zhì)同象雜質(zhì)等含量，從而得到滿足高端石英坩堝制造所需的高純石英砂原料。

石英坩堝通常呈現(xiàn)內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計，以適應(yīng)不同的功能需求。

石英坩堝內(nèi)層對高純石英砂的粒度分布要求更均勻，一般要求粒徑在0.1~0.3mm之間，且在該粒徑范圍的累積質(zhì)量分數(shù)應(yīng)大于或等于90%，純度要求達到5N以上（SiO2=99.998%）。同時石英坩堝內(nèi)層對高純石英砂的氣液包裹體含量要求更嚴格，需要控制在較低水平，這些元素含量應(yīng)盡可能低，以保證坩堝的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

內(nèi)圍工藝主要是指坩堝內(nèi)壁的精制處理，要求極高純度和光潔度，因為它是直接與熔融硅接觸的部分，任何雜質(zhì)都可能影響到單晶硅的質(zhì)量。通過先進的熔制技術(shù)和精密的成型工藝，如離心成型法，使內(nèi)層達到高度均質(zhì)和純凈，確保在晶體生長過程中提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境和防止污染。

石英坩堝外涂層、石英管、石英棒、石英舟和石英錠等產(chǎn)品達到4N5即可。更多地關(guān)注坩堝整體的機械強度和隔熱性能。例如，外部結(jié)構(gòu)需要有足夠的耐熱沖擊能力和良好的保溫效果，避免熱量損失過快或者受熱不均導(dǎo)致坩堝破裂。為了保證這些性能，外層石英可能不需要像內(nèi)層那樣高的純度，但同樣要求嚴格的制造工藝控制。

石英坩堝主要用于：

1. 單晶硅片生產(chǎn)：在光伏和半導(dǎo)體行業(yè)中，用于拉制大直徑單晶硅棒，這是制造高效太陽能電池和集成電路芯片的重要步驟。

2. 實驗室高溫實驗：在材料科學(xué)、地質(zhì)礦物分析等領(lǐng)域中，用于熔融樣品和高溫反應(yīng)容器。

3. 其他高溫環(huán)境下的物料處理和分析。

目前，國內(nèi)用于高純石英砂的原料，主要是以偉晶巖為主，主要特征是巖石基質(zhì)中嵌有的大尺寸天然晶體，這些晶體主要以石英、長石和云母為主。而名德光電人工智能分選機是一款專用于光電選礦的設(shè)備，根據(jù)待選物料光學(xué)特征差異，利用前沿的人工智能+光電分選技術(shù)將顆粒礦的雜石或廢料自動分選出來。設(shè)備能夠快速識別出礦物的顏色、形狀、紋理、質(zhì)感、光澤、反光度等各類表面特征，能精準識別偉晶巖中的白長石與云母并分選出。