高纯石英砂是高新技术产业发展的物质基础，其应用领域涉及光纤、军事、航空航天产业等。这些领域对石英砂原料的纯度要求非常严格，石英砂中的杂质含量非常低，特别是对Fe、Al等杂质的要求非常高。因此，石英砂纯化技术与我国高新技术领域的长期发展有关。目前，高纯石英砂纯化技术被美国、德国等国家垄断，限制了纯化技术和产品的出口，因此掌握高纯石英纯化技术具有重要意义。

石英砂中的矿物杂质通常以非石英矿物的形式存在，如长石、云母、石榴石、锆石、钛铁矿和许多其他矿物。这些杂质主要以以下几种方式存在：

(1)作为一种松散的伴生矿物，散伴生矿物；

(2)在其表面化学和物理上与石英晶体结合作为矿物碎片，这类杂质主要是含铁矿物和含铝矿物；

(3)矿物被石英颗粒包裹或被石英晶体包围；

(4)作为间隙离子取代硅，这些石英砂矿物杂质主要包括:Al3+、Fe2+、Fe3+、B3+、Ti4+、Ge4+、P5+等。这些离子取代了Si4+，形成了一个共价键。这种情况发生时，通常伴随着Li1+、K1+、Na1+和H1+等元素的掺杂，以保持SiO2晶格的电中性。Al元素是石英矿中的主要杂质元素之一，Al3+和Si4+半径相近，容易代替Si4+，其含量通常高达数千ppm，因此Al含量是石英矿质量的重要指标。