0 引言

党的二十大报告中明确要求，加强重点领域安全能力建设，确保能源资源安全，提升战略性资源保障能力。2011 年，国务院办公厅发布《找矿突破战略行动纲要（2011—2020年）》明确将高纯石英原料矿等作为战略性新兴产业所需的矿产。2018 年 11月7日，国家统计局发布的《战略性新兴产业分类 （2018）》，首次将高纯石英提到国家战略资源的高度。由于高纯石英矿产资源与半导体、通讯、光伏、光学、电光源等领域紧密关联，高纯石英产业成为支撑战略性新兴产业发展的重要基础，对国民经济和科学技术发展起到重要的支撑作用（贾德龙等， 2019）。通过调研发现，高纯石英原料矿资源和与之配套的提纯技术属于真正“卡脖子”问题。突破并掌握高纯度石英原料矿资源及提纯技术，对维护经济、军事、科技、资源、网络等领域的国家安全具有极其重要的战略意义。本文结合前人研究成果与本单位的生产实践，对河南省高纯石英资源现状及产业进行调查研究，并提出一些思考，以期能够为中国战略性新兴产业关键材料的供给提供支撑。

1 高纯石英与高纯石英产业

1.1 高纯石英概念

高纯石英通常是指由天然石英矿物经过一系列物理、化学提纯技术生产的粒度集中分布在0.10～0.45 mm 的 SiO₂纯度极高的石英砂产品。目前，关于高纯石英还没有明确的定义，通常认为高纯石英是指 SiO₂含量>99.995%（4N5）的石英产品，同时石英中有害元素总含量不应高于50 µg/g，且对关键元素 Al、Ti、Na、K、Ca、Fe 和 P 等均有限定。国内有学者认为：高纯石英是指 SiO₂含量＞99.9%（3N）的石英产品，同时将其细化为低端高纯石英（3N）、中端高纯石英（4N）、中高端高纯石英（4N5）、高端高纯石英（4N8）等 4 类（汪灵，2022；张海啟等 2022a）。也有一些学者认为高纯石英是指SiO₂含量大于99.99% （4N）的石英产品（张佩聪等，2012）。本文所述高纯石英是指SiO₂含量>99.995%（4N5）的石英产品。

1.2 高纯石英产业概述

高纯石英是战略性新兴产业的关键基础材料，其产业链较长。上游产业主要包括高纯石英原料矿的资源开发、高纯石英砂提纯生产等领域，具体包括高纯石英原料矿调查与评价、矿产勘探，原料评价分级、矿产开发和高纯石英砂提纯生产等。中游产业主要包括各种高纯石英制品及材料相关产业，具体包括利用高纯石英砂生产制备各种石英材料和石英制品。下游产业聚集了大量高纯石英制品的应用行业，主要包括光伏、半导体、光纤、电光源、精密光学、航空航天等行业对石英材料和制品的应用（图1）。

1.3 高纯石英产业链“卡脖子”问题的关键

中国高纯石英产业链“卡脖子”的阶段在于上游高纯石英砂的供给，国内中低端高纯石英能够自给，少量出口；高端高纯石英对外依存度很高，特别是 4N8 级高端高纯石英砂，完全依赖进口。4N8 级高纯石英高端产品未能国产化的根本原因是迄今为止还没有找到能够稳定满足工业生产需要的高纯石英优质原料（汪灵，2022）。因此，在国内寻找到能够稳定供应工业生产用的高纯石英原料，并且掌握配套的产业化提纯技术，是解决高纯石英“卡脖子”问题的关键。

2 国内外高纯石英资源概况及重要生产企业

2.1 全球高纯石英原料资源概况

全球高纯石英原料资源极为稀缺且分布相对集中。截止 2019 年，全球可加工生产 3N 级及以上高纯石英资源约 7000 万 t，主要分布在巴西（2111 万 t）、美国（1822万 t）、加拿大（1000万 t）等国家（郝文俊，2020）。可以加工4N5级及以上质量的高端高纯石英资源量约 2000 万 t，其中 90% 集中在美国 （1822万 t）（张海啟，2022a）。美国 Spruce Pine伟晶岩型高纯石英原料矿满足了全球 90% 以上的高纯石英砂需求量，在相当长时间内甚至是唯一的来源地。2009年BBC称此地为“地球上最具战略价值的平方英亩”。此外，挪威、俄罗斯和印度等国的高纯石英资源在全球也占有一定比例，这些国家高纯石英资源虽然在全球占比不高，但矿产资源品质很好，是除美国外生产高端高纯石英原料和产品的重要国家（张海啟等，2022b）。

中国目前还没有关于高纯石英原料矿的储量统计，前些年，国内生产制备高纯石英砂主要利用水晶资源和脉石英资源，随着水晶资源接近枯竭 （资源量仅为 0.69 万 t），脉石英成为高纯石英加工生产的主要原料。国内脉石英可以加工为高纯石英产品的比例极低，比较著名的是湖北蕲春县灵虬山矿，该矿床于 20 世纪 70 年代发现，控制储量为 387.4 万 t。目前露天开采，设计矿山规模为年采 1.5万 t矿石（王九一，2021）。

2.2 全球高纯石英重要生产企业

从全球范围来看，高纯石英上游主要生产企业有美国尤尼明、挪威TQC和太平洋石英股份有限公司。其中美国尤尼明公司成立于1970年，是全球高纯石英砂生产商龙头，主要对北卡罗来纳州 Spruce Pine 地区的伟晶花岗岩高纯石英原料矿开发应用，现已开发出 IOTA-STD（标准级）、IOTA-4、IOTA-6、 IOTA-8 等高纯石英系列产品，其石英天生纯净，包裹体含量少，杂质元素、羟基含量低，是生产高纯、超高纯石英的理想原料。并成为国际标准，其全球高纯石英砂市场份额具有绝对垄断优势（王九一， 2021）。挪威 TQC 加工产品的原料来自 Spruce Pine 和挪威当地石英，来自美国的石英资源加工成的高纯石英产品可以达到半导体用砂和光伏用砂要求，而挪威的产品则更适合光学和电光源领域（张海啟等，2022a），公司产量约在 1.5 万 t。江苏太平洋石英股份有限公司主要依靠进口国外脉石英高纯石英原料加工提纯，已成为全球少数掌握高纯石英砂量产技术的全国石英材料行业龙头企业。

3 河南省高纯石英资源及利用现状

3.1 河南省高纯石英资源概述

近几年，东秦岭花岗伟晶岩引起了国内学者的关注。东秦岭出露的伟晶岩脉中石英矿物赋存的花岗伟晶岩类型与美国北卡罗来纳州 Spruce Pine 花岗伟晶岩相近，以东秦岭某处伟晶岩脉样品提纯制备出4N级以上的石英砂（赵金洲等，2022）。王安书等（2022）以河南东秦岭花岗伟晶岩为原料，采用粗碎、煅烧水淬、磨矿制砂、磁选、浮选和酸浸等方法，制备出 4N5 级高纯石英砂。赵海波等（2023）将东秦岭伟晶岩脉与美国 Spruce-Pine 高纯石英矿床伟晶岩开展岩石地球化学、锆石 U-Pb 同位素年代学和Hf同位素等方面的研究对比，认为东秦岭高纯石英矿点伟晶岩与美国 Spruce-Pine 高纯石英矿床伟晶岩形成温度均为 600℃左右。东秦岭某些高纯石英矿点伟晶岩和 Spruce Pine 高纯石英矿床伟晶岩均属于经历了高程度结晶分异的I型花岗岩。前人查证了河南省卢氏县地区伟晶岩型高纯石英资源，对 LD-5号矿体进行了槽探揭露和深部钻探，验证、控制了脉体的分布和延伸，估算高纯石英矿物资源量（控制+推断）69万 t，达到中型高纯石英矿产地规模（张海啟等，2022b）。

东秦岭地区已发现花岗伟晶岩脉6913条，平均密度约为8.6条/km² （卢欣祥等，2010），中大型伟晶岩脉近 400 条（张驰等，2019^①），伟晶岩脉分布不均匀，形成商南、峦庄、官坡、龙泉坪、丹凤 5 个密集区 （图2），5 个密集区面积占东秦岭伟晶岩区的 15%，但却集中了该区 84%的伟晶岩（卢欣祥等，2010；周起凤等，2021）。河南省内分布的有官坡、龙泉坪 2 个伟晶岩密集区，其伟晶岩脉数千条，因此，河南省高纯石英原料矿床方面具有重大的找矿潜力。

a—商南密集区；b—栾庄密集区；c—官坡密集区；d—龙泉坪密集区；e—丹凤密集区

前人在河南省东秦岭区域完成野外地质调查路线超 1000 km，调查评价矿床（点）281 处，新发现 492条花岗伟晶岩脉，对其中100余条花岗伟晶岩脉进行了初步评价，完成实验室样品提纯试验近 600 组，初步已控制和探明 4N5以上的高纯石英砂原料资源超过 230 万 t，预测远景资源量可达 1000 万 t （张驰等，2019^①）。

3.2 河南省东秦岭花岗伟晶岩型高纯石英脉特征

结合野外地质调查，河南省东秦岭地区花岗伟晶岩脉体展布多受构造裂隙的制约，脉体长度 100～1000 m，宽度 5～80 m，形态简单，以相互平行的脉状、透镜状、似层状为主，次为楔状、板状、不规则状，多与围岩呈顺层产出，偶见切层，沿倾向及走向可见膨胀收缩、分支复合、尖灭再现等现象，常形成念珠状或透镜状。个别主脉体伴生众多分支出来的小脉体，小脉宽 5～10 m。主脉体以北西向为主，产状普遍较陡，倾角介于45°～75°。

河南省东秦岭地区花岗伟晶岩主脉体多呈灰白色、浅肉红色，主要矿物成分为钾长石、石英、钠长石、白云母、黑云母，局部见少量电气石。主脉体常具有明显分带性。其中外带伟晶岩常为二云碱长花岗岩或二云二长花岗伟晶岩：岩石呈灰白色，花岗伟晶结构，块状构造；主要矿物成分为石英，他形粒状，粒径 0.1～1.5 cm，含量 80%～85%。白云母，白色，鳞片状，含量 10%～15%。内带伟晶岩常为白云母斜长花岗伟晶岩：岩石呈灰白色，花岗伟晶结构，块状构造；主要矿物成分为石英，他形粒状，粒径0.1～4. 0 cm，含量60%～65%。斜长石，他形粒状，粒径 0.2～3. 0 cm，含量 20%～25%。白云母呈鳞片状，含量 10%～15%。部分脉体核部为石英脉体：石英呈全透明约占85%，半透明约占15%。

经过 600 余件的样品分析，镜下观察发现样品中石英颗粒包裹体含量少，石英颗粒净度极高，这有别于国内其他地区石英包裹体含量高的情况，有利于后期开发利用。通过对不同伟晶岩脉体样品提纯试验发现：东秦岭地区花岗伟晶岩中的石英杂质总含量整体低于 100 μg/g，其中 40 余条花岗伟晶岩脉中石英的SiO₂纯度达到4N以上，部分样品SiO₂ 纯度突破 4N8以上级别，并达到全球范围内高纯石英砂高端产品指标（张驰等，2019^①）。

3.3 河南省高纯石英资源开发利用存在的问题

在高纯石英研究领域，高纯石英资源勘查及产业化正成为社会各界的热点问题，和国内外成熟的高纯石英产业地区相比，河南省高纯石英产业仍以中小企业为主，缺乏龙头企业，没有形成产业集群，在布局产业发展方面还存在一些问题。

（1）高纯石英产业缺乏全局性布局

河南省具有高纯石英产业集聚必备的资源优势、工业基础、产业链优势、创新能力和市场规模效应等多方面的综合优势。但就河南省高纯石英产业布局来看，高纯石英产业缺乏整体布局，不同程度存在散、乱、小的情况，尚未形成“资源—材料—产品—应用”产业链生态。

（2）高纯石英资源规模不明

课题组虽然在河南省东秦岭卢氏—西峡一带已发现优质高纯石英原料，具有较高的开发价值。但是，由于前期开展科学研究仅仅做了宏观调查及重点矿区勘查，缺乏对省内高纯石英资源系统调查评价，河南省高纯石英资源潜力仍不明朗，存在高纯石英资源家底不清的现状。

（3）高纯石英产业发展技术储备不足

高纯石英产业作为技术密集型产业，技术创新能力直接关系到企业的竞争力和持续发展。当前，河南省高纯石英产业发展刚刚起步，国内外 4N5级以上加工、生产技术仍处于保密阶段。在高纯石英快速检测、中试基地建设、生产加工、采选矿工艺、伟晶岩型高纯石英矿综合利用等方面缺乏技术储备，这些因素制约了河南省高纯石英产业的发展。

4 河南省高纯石英产业化发展的优势

4.1 资源优势

矿产资源是地区经济发展的基础，尤其是优质矿产资源的存在，将极大加强地区经济发展的话语权和高效性，降低区域经济发展的难度，给区域经济发展提供强大助力。目前，河南地勘队伍在河南省东秦岭已发现可以提纯到4N5级以上的高纯石英资源有利成矿区带，其中重要成矿区面积超过 100 km²，预测高纯石英远景资源量可达 1000 万 t以上。已发现高纯石英资源重要矿产地 2 处，初步探明资源量230万 t，矿石品质均达到优等矿和上等矿的质量。鉴于河南省东秦岭地区成矿潜力巨大，可利用优质高纯石英原料矿，结合自身提纯技术，力争做好高纯石英砂制备等上游产业，快速打造完整的高纯石英产业链，形成新材料、光伏、半导体、光通讯、电光源等战略性新兴产业及高水平科技创新资源的集聚，带动千亿级规模产业发展，进而推动河南省电子信息重点产业链发展，为电子信息产业高水平发展提供关键支撑，这对于河南省经济社会高质量发展具有重大意义。

4.2 交通优势

河南省具有良好的交通优势，地处中原腹地，拥有贯通南北、连接东西的立体交通网络和联通中外的“四条丝路”，河南省的综合运输网密度远超过了全国的平均水平，居中部 6 省之首（张胜楠， 2019）。良好的交通优势能够使省内的优质高纯石英资源得到快速、有效的开发和利用，也能让省外地区的优质高纯石英资源，借助河南良好的区位优势，在河南省内聚集、加工、提纯、销售、利用。

4.3 良好的工业基础和产业链配套

长期以来，能源资源产业是河南省的优势产业，河南拥有雄厚的能源资源工业基础，这对于高纯石英资源的开发利用是十分有利的条件，在高纯石英产业上游：矿山开采、预处理、矿物分选、加工提纯等阶段拥有雄厚的技术和经验积累。同时，高纯石英中下游产业链完善，以河南易成新能源股份有限公司、凯盛新能源股份有限公司（原洛阳玻璃股份有限公司）、中光学集团股份有限公司、河南安彩高科股份有限公司、富士康科技集团等为代表的高纯石英中下游企业发展迅速，该省内的企业对高纯石英需求量很大。

5 河南省高纯石英产业化发展的几点思考

每一轮产业兴起，必定以科技创新为引领。脱颖而出的关键便是稀缺性，主要表现在技术壁垒、资源壁垒、经营垄断等方面。河南省在东秦岭一带具有丰富的伟晶岩型高纯石英资源，具有高纯石英产业发展的资源优势。为加快高纯石英原料矿开发利用，加快河南省产业化发展、规范未来产业布局，结合江苏东海高纯石英产业的调研研究，形成了以下几点思考。

（1）加大地质勘查力度，摸清资源家底。在新一轮找矿突破战略行动中，应立足河南省内高纯石英原料矿资源，将“花岗伟晶岩型高纯石英原料矿” 列为新矿种。并设置高纯石英找矿专项，加大资金投入力度，大力加强对河南省秦祁昆造山系之秦岭弧盆系之秦岭地块的中新元古界峡河岩群、古元古界秦岭岩群片岩、片麻岩中纯度较高的脉石英、伟晶岩的筛查梳理，同时加强在大别—桐柏一带高纯石英原料调查，以深熔花岗伟晶岩型高纯石英原料为主攻矿种和类型，兼顾脉石英型和花岗岩型，开展高纯石英原料资源调查评价。

（2）完善高纯石英产业发展政策体系。结合河南省工业和信息化厅、科学技术厅和自然资源厅联合印发的《关于推进我省高纯石英产业发展的工作方案的通知》，细化责任分工，出台实施细则，支持优势地勘国有企业及时跟进勘查开发，并对高纯石英产业发展给予税收、资金、土地使用、能耗、排污审批等方面的政策支持。

（3）加大高纯石英产业科技研发投入力度，支持河南省内国有地勘企业、科研院所建成国内一流的高纯石英快速评价实验室及中试基地，完善高纯石英矿物原料快速评价体系和产品检测体系，为高纯石英找矿突破、综合利用及高纯石英产业发展提供科技支撑。

（4）加强顶层设计规范布局河南省高纯石英化产业。河南省具有高纯石英产业集聚必备的资源优势、技术优势、产业链优势、创新能力和市场规模效应等多方面的综合优势。但产业要素零散，未形成顶层设计，缺乏整体布局，尚未形成“资源—材料 —产品—应用”产业链生态，省内国有地勘企业与科研机构间研发协作不够、力量分散，不利于高纯石英产业的发展，建议建立行业间的友好关系，加强行业间人才互动、知识共享等交流合作，解决企业遇到的技术难题，促进高纯石英行业的良性竞争。

6 结论

（1）解决高纯石英高端产品“卡脖子”问题的关键是，加大地质勘查与科技研发投入，在国内找到能够稳定满足工业生产需要的高纯石英优质原料。

（2）经过省内外科研机构与国有地勘企业野外勘查实践与科研研发攻关，发现河南省东秦岭伟晶岩型高纯石英资源丰富，潜力巨大，可为解决国内高纯石英原料供应提供解决方案。

（3）综合河南省高纯石英资源现状及产业发展优势和问题，建议加强顶层设计，加大地质勘查力度，摸清资源家底，加强高纯石英产业科技研发，完善高纯石英产业发展政策体系，加快推动河南省高纯石英产业发展，为国家资源供给和战略性新兴产业关键基础材料供应做出贡献。

注释

① 张驰，张智慧，王安书.2019. 东秦岭河南段高纯石英原料调查评价报告[R]. 郑州：河南省有色金属地质矿产局第五大队.

参考文献