石英砂是重要的工業(yè)礦物原料，廣泛用于濾料、玻璃、陶瓷及耐火材料、冶煉、建筑、化工和機械、填料、電子等工業(yè)。
1、玻璃工業(yè)用石英砂
石英砂作為玻璃工業(yè)的主要原料，其對石英砂的質(zhì)量要求，主要體現在化學(xué)成分、穩定性、粒度組成三個(gè)方面。
2、機械工業(yè)
鑄造用的石英砂其二氧化硅含量要高，其他成分含量低，便于保證耐火度，故以二氧化硅的含量來(lái)作為鑄造用石英砂的主要驗收依據。
鑄鋼用砂：二氧化硅的含量應大于97%；
鑄鐵用砂：二氧化硅的含量應大于85%；
有色合金鑄造用砂：二氧化硅的含量應大于75%。
磨料用砂：粒磨圓度好，無(wú)棱角，粒度0.8-1.5mm，SiO2>98%，Al2O3<0.72%，Fe2O3<0.18%。
化學(xué)工業(yè)清除銹噴砂：要求SiO2>99.6%，Al2O3<0.18%，Fe2O3<0.02%，粒度50~70目，粒形為球形，莫氏硬7。
鑄造型砂工業(yè)要求
| 原砂類(lèi)型 |
等級符號 |
含泥率/% |
SiO2/% |
K2O+Na2O/% |
CaO+MgO/% |
Fe2O3/% |
| 石英砂 |
1S
2S
3S
4S |
≤2
≤2
≤2
≤2 |
≥97
≥96
≥94
≥90 |
≤0.5
≤1.5
≤2.0
- |
≤1.0
≤1.5
≤2.0
- |
≤0.75
≤1.0
1.5
- |
| 石英-長(cháng)石砂 |
1SC
2SC |
≤2
≤2 |
≥85
≥85 |
-
- |
|
|
鑄造型砂粒度指標要求
| 名稱(chēng) |
特粗砂 |
粗粒砂 |
中粒砂 |
| 粒級序號 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
| 粒度/mm |
3.36-1.68 |
1.68-0.84 |
0.84-0.5 |
0.84-0.42 |
0.59-0.297 |
0.42-0.21 |
0.297-0.149 |
| 名稱(chēng) |
細粒砂 |
特細砂 |
|
| 粒級序號 |
8 |
9 |
10 |
11 |
| 粒度/mm |
0.21-0.105 |
0.149-0.075 |
0.105-0.053 |
0.075-0.053 |
3、超硬材料
目前我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種。
黑碳化硅是以石英砂，石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料，通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。綠碳化硅是以石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料，添加食鹽作為添加劑，通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。
4、化工行業(yè)
在化學(xué)用品加工領(lǐng)域，石英砂是生產(chǎn)硅酸鉀、硅酸鈉和各種形態(tài)二氧化硅的主要原料。
生產(chǎn)硅酸鈉對石英砂要求純度較高，至少達到容器玻璃級石英砂標準，比如鐵（Fe2O3）小于0.03%，重礦物含量應小于5×10-6，不過(guò)其對Al2O3和CaO要求比較高，其含量均要小于0.1%，有些情況下，要求更高，其含量各為0.01%-0.02%。
隨著(zhù)高科技及電子工業(yè)的迅速發(fā)展，半導體硅、沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅等需求也越來(lái)越多，其純度的要求也越來(lái)越高，如Na、Al、Mg、Cu、Ca、Mn、Ti、Cr、Cl的含量應小于0.1×10-6，Th和U應小于0.1×10-9。
二氧化硅生產(chǎn)方法主要分為火法和濕法，兩者都是以石英砂為原料，但生產(chǎn)工藝卻不同?；鸱ㄊ且允⑸盀樵?，先還原成金屬硅，再與氯化氫產(chǎn)出四氯化硅，四氯化硅高溫水解，產(chǎn)出氣相二氧化硅。濕法是以石英砂為原料，先生產(chǎn)出硅酸鈉，在與酸反應，產(chǎn)出沉底二氧化硅或者膠體二氧化硅。
化工領(lǐng)域所用石英砂量比玻璃業(yè)要少，但硅酸鈉和二氧化硅的應用是十分廣泛的，因此今后的需求將不斷增長(cháng)。各種形態(tài)的二氧化硅及其延續產(chǎn)品硅烷、硅酮等需求的上升，對石英砂的需求將更多，為石英砂這類(lèi)大宗非金屬礦的精細加工和增值開(kāi)辟廣闊前景。
5、填料領(lǐng)域
?。?）塑料
石英砂作塑料填料，不僅可降低塑料生產(chǎn)成本，還能提高塑料的耐候性、阻燃性和硬度等，其特性對塑料的影響是多方面的，主要特性是其粒徑、硬度、化學(xué)組成等性質(zhì)。
一般來(lái)說(shuō)，石英砂顆粒粒徑越小，塑料的力學(xué)性能越好，不過(guò)粒徑越小，需要的加工成本就越高，使其均勻分散也越困難，且將消耗更多的助劑。
故石英砂顆粒粒徑的大小，據使用情況來(lái)選擇，因對塑料性能以及生產(chǎn)工藝均有影響，是在塑料生產(chǎn)中，使用石英砂填料必須考慮的重要因素。
?。?）橡膠
在橡膠中添加石英砂，可大幅度提高橡膠的力學(xué)性能、增加體積、降低成本、改善加工工藝性能，且來(lái)源豐富，價(jià)格低，是淺色和彩色橡膠制品的主要填料。
在橡膠生產(chǎn)中以石英砂作為填料時(shí)，石英砂顆粒粒徑是影響填充效果的重要因素。顆粒粒徑越小，比表面積越大，表面活性就越大，與有機分子界面作用就越強，越有利于提高橡膠的撕裂強度、耐磨性、拉伸強度等力學(xué)性能。
但是石英砂粒徑越小，表面能也越大，粒子易凝聚使分散變得越困難，不利于填充。故橡膠生產(chǎn)中的填料粒徑大小，應根據橡膠的性能來(lái)定。
?。?）涂料
石英砂是涂料中應用較廣泛的填料之一。由于石英砂在涂料中具有較好的遮蓋力，從而能部分替代鈦白粉等顏料，來(lái)降低漆料成本，同時(shí)對漆的光澤、儲存穩定性的影響不大，另外石英砂能提高涂膜的牢固性，耐熱性和耐腐蝕性等。
6、水處理
水處理用石英砂要求：SiO2含量>98，密度2.55-2.65g/cm3，燒失量£0.7%，磨減量£3.0%，鹽酸可溶率£3.5%，粒徑0.3-2.0mm。
7、人造石英石板材用石英砂
?。?）顏色一致，透則透，白則白；紅似血，黑如墨，黃如玉等，一般一個(gè)產(chǎn)品里面不能有第二種顏色在里面；
?。?）粒度組成均勻，不能有太多過(guò)粗或過(guò)細的顆粒，影響顆粒大小不均的美觀(guān)度。追求顆粒趨于顆粒狀，使板材更接近自然板材；
?。?）產(chǎn)品干凈清潔度好，無(wú)粉塵；
?。?）水分含量要低于0.5%。
8、陶瓷釉料
石英砂在陶瓷釉料中是形成玻璃相的主要成分，可賦予釉面高的機械強度、硬度、耐磨性與抗化學(xué)侵蝕性能，同時(shí)可調節釉料光亮度（光亮釉、亞光釉）和釉料溫度，石英含量和粒度對釉料性能具有重要影響。一般陶瓷釉料用石英砂要求：SiO2>98.5%，Al2O3<0.05%，粒度-200目占98%。
9、光纖用石英砂
光纖用石英原料有合成砂和天然砂之分。選擇光纖用石英砂應考慮的主要因素如下：
?。?）光衰減性降低的潛力；
?。?）折射率的可控制性；
?。?）形狀的可控制性；
?。?）光纖的化學(xué)穩定性和機械強度以及制造成本等。
光纖衰耗的降低有利于各種較長(cháng)中繼距離傳輸系統的建設。為了保證光纖的低衰耗，對于光纖用石英砂而言，要求過(guò)渡金屬離子的含量低于10-9，但是對于不導光部分的外包層材料，只需保證金屬離子的擴散不會(huì )對預制棒的芯層和內包層產(chǎn)生影響。
我國石英資源豐富，但多數只是用于玻璃、板材、濾料等領(lǐng)域，大口徑石英管、高質(zhì)量石英棒和石英錠以及光通信使用的石英玻璃等仍需要大量進(jìn)口，高純、低羥基石英產(chǎn)品將是未來(lái)研究和大力發(fā)展的重點(diǎn)。
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
