大揭秘｜当前去除石英砂气液包裹体的主要方法
弘燊展览2024-03-20 10:13天津
矿物包裹体是一种成矿成岩的溶液( 含气、液的流体或硅酸盐熔融体) 在矿物结晶生长过程中被包裹在晶格缺陷中，并且至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相的界限的物质［16］。气液包裹体主要组成体系有: 一元体系: CO2 体系、纯 H2O 体系、CH4体系。二元体系: CO2－H2O 体系、NaCl－H2O 体系、CH4 －H2O 体系。三元体系: CO2－CH4－H2O 体系、NaCl－H2O－CO2 体系。气液包裹体的剔除在国际上都是一大难题并且国内较国外还有一定的差距。去除气液包裹体的主要方法
(1) 高温氯化脱气法Sato和 Kemmochi等通过建立在现有的研究成果上，将高温氯化、磁选、电选等手段与当时的工艺结合，使石英砂中的杂质含量大幅度的降低，达到了生产高档石英材料的标准。高温氯化脱气法对气液包裹体的去除是有一定的效果的，然而一些金属氧化物的氯化机理还是很复杂，特别是高温氯化的起始温度还是个难题。美国的尤尼明公司就是主要采用此技术生产高纯石英砂，在这项技术上尤尼明公司一直处于国际领先的地位。( 2) 酸碱差异腐蚀法酸碱差异腐蚀法是通过石英晶体与气液包裹体在酸和碱的腐蚀下有着不同的腐蚀速率，从而使其去除气液包裹体。杨军等采用酸碱差异腐蚀法，也只能去除一部分，其后增加酸碱差异的强度，也没有明显的降低。张仕轩的研究当中是利用了差异腐蚀技术，可以有效地除去石英晶体中的气液包裹体。但是当反应达到一定程度时部分的气液包裹体就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被彻底的去除。这也说明了酸碱差异腐蚀对气液包裹体是有效果的,但是作用也是有一定限度的［21］。
( 3) 冷或热爆裂法冷或热爆裂法是通过加热石英晶体，使其处于高温的条件下，则石英晶体与其中的气液包裹体界面将会产生极大的压力差。这极大压力差将会使石英晶体内的气液包裹体炸裂，从而使石英晶体内的气液包裹体达到去除的效果。Kravets等一直在研究用热或冷爆裂法除去石英晶体中气液包裹体，对一些体积较大的气液包裹体杂质确实有作用，但是微小气液包裹体却难以根除。李清海等是采用热爆裂法去除二氧化硅微粉中的包裹体，结果表明: 升高温度可以打开包裹体，但是包裹体体积越小则所需温度越高。张殿飞以硅石为原料，采用冷爆炸和热酸浸的方法，也就是将硅矿石从零下 250～ 350 ℃ 突然投入到 450～ 600 ℃高温炉中制备出了 99. 99%的高纯石英粉。赵动针对内蒙古马牙子山石英矿通过 1500 ℃ 多次重复热震，再用 HCl、HNO3、HF 的三种混合酸洗，可以有效的去除石英砂中的微小气液包裹体。( 4) 微波辐射法微波辐射法主要是利用了微波可以选择性加热的特点。微波是一种交变电磁波，一般指频率在 300 MHz～ 300 GHz 的电磁波。微波具有独特的选择性加热、穿透性强、加热效率高以及热惯性小等特点。由于 SiO2 和水的介电常数差异较大，则包裹体内的水分能迅速升温汽化，导致包裹体内产生极大的压强，从而在石英晶体内开裂，可以有效的去除气液包裹体。
最开始利用微波去除石英砂中气液包裹的方法是俄罗斯的 Belashev等研究的，他们通过高频电磁波将一定粒度的石英矿加热到600 ℃ 时，石英砂中的气液包裹体从 9200 个迅速降到 1000 个以内，效果十分显著，但是 Belashev 等也只简单的对实验和结果做了分析，并没有进一步的探索其中的机理和原由。
而我们由侯清麟教授为主的课题组一直在微波去除石英砂中气液包裹体上进行大量的研究侯清麟、李静等已对某地的 90 ～220 目的高纯石英砂通过高频电磁波和混合酸浸剔除了以羟基水分子为主的气液包裹体。并进行了其机理分析和构建了气液包裹体破裂的三维力学模型。并且还自主研发了一套大型的高频电磁波设备。