TFTLCD玻璃基板用脉石英工艺矿物学研究

矿产综合利用

Multipurpose Utilization of Mineral Resources

第2期2019年4月

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TFT-LCD 玻璃基板用脉石英工艺矿物学研究

贺贤举1

，管俊芳1

，张冲2

，吴建新2

，张凌燕1

( 1.武汉理工大学资源与环境学院,湖北 武汉 430070; 2.蚌埠玻璃工业设计研究院,安徽 蚌埠 233018)

摘要：国利用显微镜、XRD 、ICP 、显微测温和拉曼等手段对河北临城两个石英矿进行了研究，结果表明：原矿SiO 2含量可达99.9%，杂质元素主要是铝、铁、钠、钙、镁、铅、锡等；石英中流体包裹体为气相、液相和气液两相三种，未见固相包裹体。两个石英矿流体包裹体的均一温度分别为391～191℃、265～125℃，认为该石英矿床在形成过程中经历了两期的成矿作用。综合分析认为该脉石英原料进一步脱除杂质元素和流体包裹体，可使矿石达到TFT-LCD 玻璃基板用原料的级别。

关键词：石英 包裹体 流体 玻璃

doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2019.02.016

中图分类号：TD985 文献标志码：A 文章编号：1000-6532(2019)02-0079-04

收稿日期：2017-12-06

基金项目：安徽省科技重大专项（硅质原料深度提纯及综合利用技术开发）（15czz 02044）作者简介：贺贤举（1994-），男，硕士研究生。

TFT-LCD 玻璃基板用玻璃必须不含有碱金属氧化物，一般是含铝的硼硅酸盐玻璃，同时要求玻璃中疙瘩、气泡等缺陷少[1]。这种玻璃的制作对其原料有很高的要求，如杂质和所含包裹体少等[2]

。脉石英作为符合这些要求的石英原料成为了研究着的关注对象。矿物中的流体包裹体所包含的流体为成矿时期的流体，通过对其成分及物化性质的研究可以间接推测出矿床的成矿作用，为寻找相类似矿床提供有力的依据，同时通过其成分的分析可以判断其去除的可能性[3-4]。

河北省有着丰富的非金属矿产资源，其玻璃用砂岩的矿产资源储量居全省第三[5]。李斌山对临城石英岩矿地质特征及成因进行了分析，表明临城县石英岩矿资源十分丰富，矿石质量良好[6]

。为便于该县脉石英矿的开发利用，其脉石英性质和其中包体的研究显得及其重要。本文研究了河北临城脉石英的工艺矿物学特征，以及其包裹体性质，并与工业石英砂制作玻璃原料要求进行对比，对该石英做出来评价，同时为其后期的深加工提供数据依据。

1 试验材料与表征

样品采自河北某地区。

试验仪器：Optima 4300DV 型全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪；D/MAX-RB 转靶X 射线衍射仪；体视显微镜；DMLP 型透/反两用偏光显微镜；INVIA 型显微共焦激光拉曼光谱仪。

均一温度的测定在中国地质大学(武汉)地质过程及矿产资源国家重点试验室红外测温室进行。所用的冷热测温台为 Linkam MDS 600 型显微冷热台，分析精度为0.1℃。

2 结果与讨论

2.1 脉石英的化学成分

表1 脉石英的化学组成/10-6

Table 1 The chemical composition of vein quartz

SnO 2Al 2O 3TiO 2BaO CaO CdO Fe 2O 3K 2O SrO 18.84334.13561.06781.628327.17400.392039.87140.07591.2173MnO 2P 2O 5PbO V 2O 5ZnO Na 2O Li 2O MgO SiO 2*0.2657

10.892821.62130.10717.2090

31.2291

0.4457

23.2333

99.9751

*单位为％。

2019年

矿产综合利用

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2.2 矿物组成及特征

显微镜下矿石的主要矿物为石英，可见少量的白云母和极少量的粘土矿物等。

石英：半自形 ～ 他形的粒状，部分颗粒裂纹发育，偏光下无色透明。石英结晶颗粒最大2 cm ，最小0.074 mm ，一般在0.5～1.0 cm 。石英颗粒不等粒均匀嵌布，多为不规则毗连，呈现港湾状或波状接触，颗粒接触的边缘和裂缝可见粘土矿物组成的杂质边。石英的含量99％以上。

白云母：细粒片状，0.030 mm 左右，两块薄片中仅仅看到一个颗粒，表明含量很低，小于0.05％。

黑云母：片状，0.014 ~ 0.020 mm 左右，两块薄片中仅仅看到一个颗粒，表明含量很低，小于

0.05％。

其他矿物：少量的赤（褐）铁矿，呈浸染状分布在少量石英颗粒中或边缘。极少量的石英颗粒内含微米级的不透明矿物的包裹体，可能为黑云母和电气石。

根据表1以及显微下观察，其主要杂质元素Al 2O 3，MgO ，CaO ，Na 2O 等有害成分赋存于白云母矿物中；Fe 2O 3赋存于赤（褐）铁矿中，部分来源于铁染的粘土矿物。通过相关指标对比可以确

定该脉石英达到了中国平板玻璃I 级和器皿玻璃I 级的技术指标要求、达到了电瓷I 级和石英玻璃级技术指标要求、达到了光学酸洗石英砂的级别，和浮选石英砂、高纯石英砂、超纯石英砂的技术指标相比，铁和铝的含量偏高[7-8]。2.3 包裹体研究

2.3.1 包裹体岩相学特征

石英中的流体包裹体一般小于10 μm ，由于小的包裹体显微测温时现象不易观察，选取较大的流体包裹体进行测试。石英中主要为气液两相流体包裹体、少量的纯气相、纯液相包裹体和少量三相包裹体。

包裹体部分特征见表2。由包裹体显微照片及表2可知，测试的包裹体大小范围为6~18 μm ，主要集中在8~12 μm ，气液比集中在5～10％，少数可达20％。包裹体形态多为负晶型，部分表现为椭圆、近椭圆、长方形、长条形、三角形、规则、较规则和不规则形态。

2.3.2 包裹体均一温度

选取该石英的两个样进行包裹体显微测温。所选样主要矿物均为石英，包裹体类型大多为L+V 型。其检测结果见表2。

表中包裹体均一相为液相。

表2 流体包裹体测温结果

Table 2 The microscopic temperature measurement results of fluid inclusions

1样

2样

均一温度/℃均一温度/℃

包体类型包体形态大小部分均一 1

包体形态大小/μm

气液比/％

1

三相（ μm ）气液比5-1030358

L+V （％）8

5-10

285负晶型105-10225L+V 280长方形105160L+V 负晶型105-10338负晶型105-10231L+V 负晶型85-10391负晶型6-85125L+V 负晶型125-10279近椭圆810243L+V 规则85-10386不规则105181L+V 规则105-10190不规则85186L+V 规则125-10202负晶型10-125-10218L+V 规则105-10274三角形65161L+V 椭圆125-10191负晶型85203.5L+V 负晶型1420336负晶型1010209L+V 规则1010240负晶型85165L+V 较规则16-1810272负晶型65150L+V 负晶型1210245负晶型1620265L+V 负晶型1415338负晶型1010195L+V 规则1010277长条形105124L+V 负晶型1020326负晶型1215270L+V

负晶型

10

10

331

负晶型

8

10

210