揭秘美国Spruce Pine矿：百年老矿如何垄断全球90%高纯石英砂？

大家若对高纯石英砂感兴趣，请关注《光伏见闻》微信公众号，2024年我们将举办第三届中国高纯石英研讨会，今年我们邀请了来自美国Rainbow Ceramics首席地质师Alex为大会做《美国北卡斯普鲁斯派恩矿区的过去、现在与将来》的报告，24年我们将邀请挪威TQC全球研发副总裁Benny博士、美国“北卡罗来纳州North Carolina矿物研究实验室（MRL）” 的主任以及日本专家、国内专家学者来参会并做技术交流报告，敬请关注。

众所周知，美国斯普鲁斯派恩矿拥有独特的白岗岩型高纯石英原料矿，提供全球90%的高纯石英砂，矽比科公司也垄断了IOTA超纯石英的生产和销售。

斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿坐落于美国北卡罗来纳州西部米切尔县（Mitchell County）的斯普鲁斯派恩镇，其西南距阿什维尔市85km，东南距夏洛特市180km。该矿供给了全球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”。

矿床位于阿巴拉契亚山系的蓝岭构造区，分布在斯普鲁斯派恩深成岩系的花岗伟晶岩带中，为白岗岩型高纯石英矿，由泥盆纪3.8亿年前花岗质岩浆侵入前寒武纪Ashe组的云母和角闪石片麻岩、片岩中缓慢结晶而成矿。

矿石的主要造岩矿物为斜长石、钾长石、石英、白云母，几乎不含镁铁质矿物。石英的杂质元素含量极低，经机械和化学提纯后，制得的高纯和超纯石英主要用于半导体晶圆、精密光学玻璃以及光伏、照明等产业。

斯普鲁斯派恩采矿区有超过100年的悠久采矿历史。二战前，当地主要开采云母片岩、伟晶岩中的云母和长石，剩下的石英被认为是垃圾，好一点的用作建筑砂，大部分都与其他尾矿一起被丢弃。1949年，位于阿什维尔市的北卡罗来纳州矿物研究实验室（MRL）与区内2家采矿公司合作，发明了化学浮选工艺，能够从花岗岩、伟晶岩、白岗岩中分选出石英、长石、云母、石榴石等矿物。1970年后，国际市场对高纯石英砂的需求快速增长，MRL实验室改进浮选工艺，对矿区的云母长石矿尾矿开展选矿实验，最终建成一套成熟的高纯石英提纯流程，成为流行世界的标准提纯工艺。

截至2020年8月，该矿床矿业权由挪威的石英股份公司（The Quartz Corp.,TQC）和比利时的矽比科全资子公司矽比科北美公司（Sibelco North America, Inc.）持有，开采白岗岩和伟晶岩中的石英、长石、云母。

其中，矽比科北美公司的保有资源量可满足数十年的矿山服务年限，该公司前身为众所周知的尤尼明公司。尤尼明公司自1970年起即在该矿区采矿，其后整合其他公司的石英部门，采用MRL改进的提纯工艺生产高纯石英砂，并建立了超纯石英的IOTA标准，一度垄断了世界高纯石英砂市场。

TQC公司由挪威微晶公司（Norwegian Crystallites AS）与斯普鲁斯派恩的KT长石公司（K-T Feldspar Corp.）、长石公司（The Feldspar Corp.）于2011年合并而成，拥有的高纯石英原料资源量大于1000万吨，将开采的矿石在当地进行碎磨、分选和初次浮选，然后将半成品海运至挪威的深加工厂，经二次浮选、磁选、酸浸、高温焙烧后，制得质量类似于矽比科高纯石英砂的产品。