石英砂巖是一種沉積巖，其碎屑物質(zhì)中含有石英及硅質(zhì)巖屑含量超過95%，少量可能包括長石、巖屑等，化學(xué)成分以高含量的SiO2為主，可達(dá)95%-99.5%。石英砂巖常呈現(xiàn)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，主要由石英顆粒組成，少量重礦物如電氣石、鋯石等。
石英砂巖常見膠結(jié)物為硅質(zhì)，碳酸根等，還可能含有鐵質(zhì)、石膏、磷酸鹽及海綠石。硅質(zhì)膠結(jié)物常為蛋白石及玉髓，它們可以圍繞石英顆粒發(fā)育成為次生生長膠結(jié)物，形成再生生長的沉積石英巖。石英砂巖具有良好的磨圓度和分選性，波痕、交錯(cuò)層理發(fā)育，是長期或反復(fù)侵蝕、搬運(yùn)的產(chǎn)物。這種沉積巖顏色與膠結(jié)物和雜質(zhì)顏色有關(guān)，在不同層位上呈現(xiàn)不同顏色，反映不同的沉積環(huán)境和顆粒成熟度。
石英砂巖具有廣泛的用途，包括玻璃制造、陶瓷和耐火材料、建筑領(lǐng)域如混凝土、水泥、筑路材料等。在化工領(lǐng)域，可用于硅化合物、硅酸鈉等原料制備；同時(shí)在機(jī)械行業(yè)，用作鑄造型砂主要原料，研磨材料等。此外，石英砂巖還廣泛應(yīng)用于電子、橡膠、塑料、涂料、金屬表面處理、水過濾容器等領(lǐng)域。
簡介
石英砂巖系沉積巖由石英顆粒經(jīng)粘土、碳酸根、鐵質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)物膠結(jié)而成。按其膠結(jié)物的成分，可分為粘土砂巖、鈣質(zhì)砂巖、硅質(zhì)砂巖等，其中以硅質(zhì)砂巖成分較純。按其中的長石、巖屑含量，可分為石英砂巖、長石質(zhì)石英砂巖、巖屑質(zhì)石英砂巖、長石碎屑質(zhì)石英砂巖。石英砂巖通常用于玻璃和冶金的輔助原料。許多沉積型鐵礦常產(chǎn)在石英砂巖中，如河北的宣龍式鐵礦，南方的寧鄉(xiāng)式鐵礦。
砂巖（雜砂巖）基本類型的劃分是根據(jù)主要的陸源碎屑組分，沒有考慮次要礦物和特殊礦物，砂巖中含有這些礦物時(shí)，可采用附加定名，如海綠石石英砂巖等。
礦石化學(xué)成分：二氧化硅97．30一97．32%，氧化鋁0．97～1．04%，氧化鐵0．62～0.67%，氧化鈣0．034—0．043%，五氧化二磷0．003%。吸水率1．01～2．55%,耐火度1716—1723℃。
構(gòu)造
（1）構(gòu)成砂巖峰林的地層為中泥盆統(tǒng)云臺觀組和上泥盆統(tǒng)黃家磴地，巖性為巨厚層或厚層石英巖狀砂巖夾薄層粉砂巖等，其石英含量高達(dá)90%以上，且其膠結(jié)物多為鐵質(zhì)、硅質(zhì)等，石英和鐵、硅質(zhì)膠結(jié)物的化學(xué)性質(zhì)在表生環(huán)境下十分穩(wěn)定，具較強(qiáng)的抗蝕性，另一方面，由于它具有堅(jiān)硬的物質(zhì)特性，構(gòu)成峰柱的堅(jiān)固的基座。而黃家磴組頂部鐵質(zhì)膠結(jié)的紫紅色厚層石英砂巖（鮞[ér]狀鐵礦層）組成峰頂?shù)捻斏w，就象給峰柱戴上了堅(jiān)固的安全帽，形成名副其實(shí)的“鐵帽”。所有這些，都是石英砂巖峰林地貌得以形成并保存至今的物質(zhì)基礎(chǔ)，在巨厚層石英砂巖中，存在著若干層薄層粉砂質(zhì)軟弱層（或頁巖夾層），因其抗風(fēng)化弱，在差異風(fēng)化作用下，使峰柱表面節(jié)節(jié)凹進(jìn)，同時(shí)軟弱層的存在，一方面降低了峰柱的堅(jiān)固程度，但同時(shí)也有利于單個(gè)峰柱的雕塑造型，形成金鞭巖、定海神針、南天一柱等眾多栩栩如生的擬人擬物的奇特景觀。
（2）高角度裂隙的發(fā)育，是砂巖峰林地貌形成的必要條件。本區(qū)屬典型的地臺型構(gòu)造。巨厚層石英砂巖、由于抗剪強(qiáng)度低，加之產(chǎn)狀平緩，共軛垂裂特別發(fā)育，經(jīng)歷多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)不同方向、不同性質(zhì)、不同規(guī)模的斷裂或裂隙縱橫交錯(cuò)，為日后的外營力地質(zhì)作用開辟了道路。
（3）所處的特殊構(gòu)造地位，是砂巖峰林地貌形成的重要因素。特殊的構(gòu)造條件，控制著砂巖峰林地貌的總體分布。砂巖峰林地貌集中分布于三官寺向斜揚(yáng)起端的天子山一帶和桑植縣和斜揚(yáng)起端的峰巒溪，它們都是位于相同的構(gòu)造部位，既北東東向?qū)捑徬蛐钡膿P(yáng)起端，有北北東向褶皺迭加，使得北東東向向斜揚(yáng)起端地層被進(jìn)一步抬平，由于產(chǎn)狀平緩，使得巖層之間不易產(chǎn)生重力滑動(dòng)，有利于峰柱地貌的穩(wěn)定。
（4）新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的抬升，是砂巖峰林地貌形成的動(dòng)力因素。第三紀(jì)以來的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，是該區(qū)不斷地產(chǎn)生間歇性抬升，地殼的抬升、導(dǎo)致侵蝕基準(zhǔn)面的下降，使得該區(qū)水動(dòng)力作用加劇，流水最終切穿高角度的節(jié)理或構(gòu)造裂隙軟弱帶，形成今日之石英砂巖縫林地貌景觀。
形成
形成過程砂巖峰林地貌的地史時(shí)期，由于地殼緩慢的間歇性抬升，經(jīng)受流水長期侵蝕切割的結(jié)果。其發(fā)展演變經(jīng)歷了平臺、方山——峰墻——峰叢、峰林——?dú)埩?個(gè)主要階段。
方山、平臺：石英砂巖峰林地貌形成的最初階段，為邊緣陡峭、相對高差幾十至四百米、頂面平臺的地貌類型，頂面由堅(jiān)硬的黃家磴組含鐵石英砂巖構(gòu)成。如天子山、黃石寨、腰子寨等處的平臺方山地貌。峰墻：隨著侵蝕作用的加劇，沿巖石共軛節(jié)理中發(fā)育中發(fā)育規(guī)模較大的一組節(jié)理形成溪溝，兩側(cè)巖石陡峭，形成峰墻，如百丈崖既屬此類型。
地貌特征
(1)下三疊統(tǒng)厚層白云質(zhì)灰層，是溶洞形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，該區(qū)最著名的黃龍洞和九天洞，均發(fā)育與三疊系大理石中，該區(qū)地層為連續(xù)沉積，厚度大，且間夾有若干層抗化學(xué)侵蝕能力較強(qiáng)的白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、粉砂巖等夾石，有利于多層結(jié)構(gòu)的巖溶洞穴地貌的形成。 (2)地臺型共軛垂直節(jié)理。為洞穴地貌的形成開筆了道路。滲入地下的酸性水，在漫長的地質(zhì)年代中將斷層緩慢溶蝕。就是以這種螞蟻肯骨頭的精神，頑強(qiáng)地在灰?guī)r中開鑿出迂回曲折的洞穴地貌景觀。
(3)地殼的間歇性抬升，形成了該區(qū)溶洞的多層式結(jié)構(gòu)，黃龍洞的三層樓結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著該區(qū)自完4第三紀(jì)以來，至少經(jīng)理了三次明顯的地殼間歇性上升運(yùn)動(dòng)。
砂巖裝飾
產(chǎn)品含有石英砂巖顆粒。工藝擺設(shè)、園林雕塑、噴泉雕塑、浮雕壁畫、壁爐、羅馬柱、砂巖花盆、砂巖線條、藝術(shù)磚飾”砂巖---天然洞石與手工雕琢的完美結(jié)合，展現(xiàn)了永恒的經(jīng)典殿堂，也體現(xiàn)了藝術(shù)家才華橫溢的唯美創(chuàng)作空間，每件藝術(shù)品都蘊(yùn)含著古典文化的烙印，是完美與藝術(shù)的結(jié)晶。人造巖藝術(shù)產(chǎn)品，不但具有天然石材質(zhì)地堅(jiān)硬、耐磨、極具重量感的特征，更為難得的是它表面的質(zhì)感以及強(qiáng)烈的可塑性和表現(xiàn)力。可使其盡顯各種不同的藝術(shù)風(fēng)格。其在建筑和裝飾空間中，表現(xiàn)出的自然裝飾性效果及藝術(shù)內(nèi)涵，是其它裝飾材料所無法比擬的
選礦工藝
通過對國內(nèi)石英砂巖選礦工藝的分析，石英砂巖的選礦提純采用了濕式棒磨與預(yù)先控制篩分形成回路、脫泥、中磁、分級的工藝流程，可使含氧化鐵為0.20%的原礦經(jīng)過一次選別后，F(xiàn)e2O3含量為0.09±0.005%的石英精砂。石英砂巖是一種含硅豐富，中等莫氏硬度，熔點(diǎn)高，高溫下熔化形成的玻璃態(tài)物質(zhì)，具有透明度的特點(diǎn)，被廣泛地用于玻璃、陶瓷、冶金、鑄造工業(yè)領(lǐng)域。隨著玻璃、陶瓷、冶金、鑄造工業(yè)的日益高檔化，對石英砂巖的需求量越來越大，受資源限制及石英砂巖層普遍受次生節(jié)理裂隙鐵質(zhì)侵染，石英砂巖Fe2O3含量普通偏高，高質(zhì)量的石英砂巖較少。因此石英砂巖的選礦提純受到企業(yè)的高度重視，我們對石英砂巖的選礦工藝進(jìn)行了技術(shù)發(fā)改造。
分類
石英砂巖最突出特征是石英碎屑占90%以上，含有少量長石和燧石等巖屑。重礦物含量極少，往往不超過千分之幾，且多為穩(wěn)定組分，通常由極圓的鋯石，電氣石、金紅石等組成，有時(shí)有鈦鐵礦及其衍生的白鈦石。
石英大都為單晶石英，至于多晶石英和波狀消光石英，似乎都比單晶石英穩(wěn)定性差，它們所占比例趨于減少。大部分石英碎屑常磨得很圓，表面光澤暗淡呈霧狀，大小均一，分選良好，缺少泥質(zhì)。這些砂巖在成分和結(jié)構(gòu)上的成熟度很高表明，它是接近理淪上砂巖演化的終極產(chǎn)物。
石英碎屑在許多方面是各不相同的，確定它們的這些特征，對于描述象石英砂巖這樣的，含其他礦物很少的巖石以及推斷它們的可能來源都有一定幫助。
幾乎所有石英均含包裹體，因此，按照包裹體的種類和含量，可將石英顆粒大致區(qū)別開來：
(1)規(guī)則包體：這種包體在一般情況下是可以辨認(rèn)的。它們通常是長石、云母、磁鐵礦、磷灰石、鋯石等；
(2)針狀包體：當(dāng)其為非常細(xì)長的柱狀晶體寸，礦物性質(zhì)極難鑒定，但根據(jù)一般記載可能是電氣石、金紅石、硅線石和藍(lán)晶石。它們在石真內(nèi)常有一定方位，可呈平行排列或放射狀排列。
(3)液體和氣體小球狀包體：比較大的液體小球呈流動(dòng)狀態(tài)，在高倍鏡下，根據(jù)其透明性質(zhì)和很低的負(fù)突起可以識別。
(4)不透明塵狀包體：這種塵狀包體可多到使原來透明的碎屑石英成為云霧狀，其至完全變暗。
根據(jù)石英砂巖膠結(jié)物的成分，可將石英砂右進(jìn)一步分類和命名，如鐵質(zhì)石英砂巖，鈣質(zhì)石英砂巖及硅質(zhì)石英砂巖等。在砟質(zhì)石英砂撲中，根據(jù)膠結(jié)物性質(zhì)義可劃分以下三種：
(1)硅石質(zhì)石英砂巖：簡稱石英砂巖，砧質(zhì)膠結(jié)物常為蛋白石或玉髓，砰屑石英才；具或很少次生加大現(xiàn)象。
(2)石英巖狀砂巖：大部分碎屑石英具次生加大現(xiàn)象。
(3)沉積石英巖：幾乎全部碎屑石英具次生加大現(xiàn)象。這種巖石不具有能反射光線的、邊緣尖銳的小晶面，因此，在陽光下有明亮的“閃光”。由于具有很強(qiáng)的凝聚性，當(dāng)巖打破碎時(shí)，斷口會(huì)切穿顆粒，而不繞過顆粒。它在物理性質(zhì)上的特點(diǎn)是堅(jiān)硬，耐久、能抵抗侵蝕，在地貌上通常形成陡峭的高山峻嶺，構(gòu)成天然屏障。
許多石英砂巖，尤具是硅質(zhì)膠結(jié)的砂巖，其氧化硅的含量很高，可達(dá)99%。甚至更多。但那些含有方解石和硬石膏的砂巖，氧化硅的百分含量，由于加入了CaO與CO2或SO3，而有不同程度的降低。
另外，根據(jù)石英砂巖中含有的長石和巖屑含量可以將石英砂巖劃分為長石質(zhì)石英砂巖、巖屑質(zhì)石英砂巖和長石巖屑質(zhì)石英砂巖。
長石質(zhì)石英砂巖：長石的含量多于巖屑，一般為5~25%，常見正長石和酸性斜長石，而巖屑<15%。重礦物除穩(wěn)定組分外，一般尚含有穩(wěn)定性差的組分，如十字石、藍(lán)晶石等。
巖屑質(zhì)石英砂巖：巖屑的含量多于長石，一般為5~25%，而長石<15%。巖屑多為抵抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的石英巖，燧石和硅質(zhì)巖等巖屑，重礦物也相應(yīng)增加了不穩(wěn)定組分。
長石巖屑質(zhì)石英砂巖：這類砂巖是向長石砂巖和巖屑砂巖的過渡類型，其中石英含量已顯著減少，為50~75%，長石和巖屑含量有所增加，但均不超過25%，成分較復(fù)雜。一般常與長石質(zhì)石英砂巖和巖屑質(zhì)石英砂巖共生。
工藝流程
目前國內(nèi)石英砂巖選礦工藝主要有以下幾種：
（1）手選 破碎 水碾 除鐵
（2）破碎 磨礦 分級 浮選 除云母
（3）棒磨 篩破碎 分篩 分級泥 脫泥泥 中磁泥 脫泥泥 分
第一種工藝流程使用的水輪碾機(jī)，磨礦效率低，處理量小，由于對石英精砂質(zhì)量要求高，價(jià)格也不斷提高，該流程中沒有除鐵及分級工藝，所生產(chǎn)的產(chǎn)品已不能滿足使用要求。工藝落后，產(chǎn)品質(zhì)量不高及經(jīng)濟(jì)效益下降，被迫企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造。
第二種工藝流程，雖然能滿足質(zhì)量要求，但因其選礦成本高，及對環(huán)境有污染，也不宜采用此工藝。
通過對國內(nèi)多家石英砂巖選礦廠及石英砂選取礦廠的實(shí)地考察分析，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，此次技術(shù)發(fā)行我們擬用第三種工藝流程式，達(dá)到對石英精砂的質(zhì)量要求。
破碎段使用粗碎顎式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)，二段開路破碎，具有選擇性破碎的優(yōu)點(diǎn)，能有效避免過粉碎，使破碎產(chǎn)品料度均勻。
采用控制、預(yù)先篩分與棒磨形成回路，預(yù)先篩分采用直線振動(dòng)篩，能有效去除破碎產(chǎn)品中合格粒級含量為15~30%左右的合格級別，減少過粉粹的現(xiàn)象，并能提高棒磨機(jī)的處理能力，控制篩分采用高頻細(xì)篩控制上限，分級采用水力分級機(jī)控制下限。而且，上限與下限進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整或不同規(guī)格型號設(shè)備更換，還可生產(chǎn)出根據(jù)市場及各行業(yè)需要生產(chǎn)不同級別的產(chǎn)品。
石英精砂由于害怕鐵質(zhì)污染，磨礦大多采用輪碾機(jī)，礫磨機(jī)或瓷球磨礦機(jī)等作為磨礦設(shè)備，它們雖然避免鐵質(zhì)污染，但其磨礦效率低，磨礦時(shí)間長，產(chǎn)量低，能耗高。在技術(shù)改造中我擬采用磨礦效率高的濕式棒磨機(jī)，既可提高磨礦效率，又能防止過粉碎，有利于后續(xù)選別作業(yè)，而棒磨過程中混入的機(jī)械鐵則在以后的磁選作業(yè)中除去。
分級工藝
磨礦過程中混入的機(jī)械鐵及礦物中的弱磁性礦物能否除去，是最終能否生產(chǎn)符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品的技術(shù)關(guān)鍵，而脫泥磁選工藝及設(shè)備的確定則決定了此工藝流程是否可行。半逆流型磁選機(jī)工作介于逆流和順流之間，它兼有逆流型高回收率和順流型高精砂品位的優(yōu)點(diǎn)，其選別指標(biāo)較好，而強(qiáng)磁選在選礦可選性試驗(yàn)中效果并不明顯。
①采用濕式棒磨機(jī)取代輪碾機(jī)、礫磨機(jī)作石英砂巖的磨礦是可行的，其磨礦效率高，有利于后續(xù)選礦作業(yè)。
②采用預(yù)先、控制篩分與棒磨形成回路，提高了磨礦效率，減少了過粉碎，提高了產(chǎn)量，粒度均勻。
③選用脫泥斗及逆流型永磁筒式中磁選機(jī)作為除鐵設(shè)備是可行的。
④此工藝簡單，適宜性強(qiáng)。
參考資料 >
什么是石英砂巖?石英砂巖結(jié)構(gòu).中國裝修網(wǎng).2024-03-16
角巖化的灰?guī)r及砂巖.上海礦山機(jī)械集團(tuán)股份有限公司.2024-03-16
石英砂巖.地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院地質(zhì)博物館.2024-03-16