石英砂(quartz sand)是由石英石經破碎、篩分等工藝加工而成的石英顆粒。石英石是一種非金屬礦物質,其礦物成分主要是二氧化硅(SiO?),SiO?含量通常在90%以上。碎屑石英含量在85%以上,呈未膠結松散狀。顆粒大小在2~0.05mm,有棱角狀、次棱角狀、渾圓狀等形狀,是很好的建筑材料和玻璃原料。石英砂一般用于配制鑄鋼件用的型砂及芯砂。主要用于玻璃、耐火材料、陶瓷、鑄造、石油、化工、環保、研磨等行業。不止如此,高端石英砂在電子信息、光纖、光伏等行業,以及在國防軍工、航空航天等領域也發揮著重要作用。
分布
巴西的巴伊亞州、米納斯吉拉斯州和圣保羅州是主要的石英砂產區,其中巴伊亞州的石英巖礦床是該國最大的石英砂產地之一。美國的明尼蘇達州、威斯康星州、得克薩斯州和伊利諾伊州等地都有大量的石英砂儲量。加拿大的安大略省、魁北克省和阿爾伯塔省等地也擁有豐富的石英砂資源。澳大利亞的昆士蘭州、新南威爾士州和西澳大利亞州等地區具有大量的石英砂儲量。中國的石英砂主要產地包括河北、山東、江蘇、云南、內蒙古、新疆、青海、安徽、遼寧、陜西等地,其中河北靈壽、遼寧朝陽等地是中國石英砂的主要產地。除了上述國家和地區外,石英砂還存在于許多其他國家,如法國、德國、俄羅斯、墨西哥、阿根廷和沙特阿拉伯等。這些地區的石英砂資源儲量、產量分布和質量因地質條件而有所不同,但總體來說,石英砂是一種在全球廣泛分布的礦產資源。
主要用途
石英砂的用途很廣,如冶煉、型鑄、噴砂、補爐、過濾、玻璃制品、單晶硅、陶瓷、電瓷、建筑材料、優質鋼鑄造等。在建筑工程上,多用以配制耐腐蝕砂漿、膠泥及其他耐腐蝕材料和耐火材料等。
建筑
玻璃制造,石英砂是玻璃制造的關鍵原料之一。由于石英砂具有高純度、高熔點和化學穩定性,它被用于生產各種類型的玻璃,包括平板玻璃、容器玻璃、光纖和太陽能板等。人造石材,石英砂被廣泛用于制造人造大理石和人造石英石。通過將石英砂與樹脂和顏料混合,可以生產出具有高度美觀性、抗磨損性和耐化學性的裝飾材料,用于臺面、地板、墻壁和其他室內外裝飾。砂漿和混凝土,石英砂是建筑砂漿和混凝土的重要組成部分。由于其顆粒形狀和大小的合適性,石英砂能夠增加混凝土的強度和耐久性,用于建筑物的基礎、地面、墻體和其他結構。
工業
石英砂在半導體制造中十分重要,高純度的石英砂被用于制造半導體芯片和其他電子器件,作為基板、光刻掩模和化學氣相沉積反應器的材料。石油和天然氣開采,石英砂的高硬度和耐磨性使其成為油井壓裂工藝中的重要顆粒填料。壓裂石英砂用于在巖石裂縫中形成通道,以促進石油和天然氣的流動。水處理,石英砂被用作水處理過程中的過濾媒體,它被用于包括水凈化、污水處理、游泳池過濾和飲用水處理等多種應用,以去除懸浮顆粒、雜質和微生物。
高端石英砂的應用
電子信息
高端石英砂主要應用在光伏、通信、半導體等領域。其中,高純度石英砂廣泛應用于光纖通信、太陽能電池、半導體集成電路、精密光學儀器、航天航空等高科技行業。
國防軍工
在國防軍工領域,高純石英砂主要應用于制造光學玻璃、光學儀器、激光器、半導體器件、電子元器件等。例如,高純石英砂可以用于制造激光器的諧振腔和輸出窗口,以及制造半導體器件的晶體管和集成電路等。
其他用途
除了以上應用領域,石英砂還被用于砂紙、磨具、鑄造、陶瓷制造、化妝品、水晶制造、石英鐘表和科學實驗室等領域。石英
砂的廣泛用途得益于其豐富的資源、穩定的性質和多樣的物理特性。
性質及分類
化學組成
石英砂是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物,其主要礦物成分是SiO2,含量通常高達90-99%,同時Fe?O?含量一般不超過0.06%,這有助于保持其化學性能的穩定性。石英砂按品質可分為普通石英砂、精制石英砂、高純石英砂、熔融石英砂及硅微粉等。
物理性質
石英砂化學性能穩定,不溶于酸(但微溶于氫氧化鉀溶液),熔點高達1750℃,在高溫環境中仍能保持其結構和性能的穩定;其熱膨脹系數小,這也是其在高溫應用中的一個重要優勢,具有較高的耐火性能。其顏色多為乳白色或無色半透明狀,莫氏硬度為7,密度為2.65克/立方厘米左右,堆積密度(1-20目為1.6~1.8 g/cm3,20-200目為1.5 g/cm3),性脆無解理,貝殼狀斷口或參差狀斷口,油脂光澤。
按照產地分類
天然石英砂:采自自然礦床中,經過加工處理后可用于不同的應用領域。
人工石英砂:將石英巖加以焙燒,經過人工或機械破碎、篩分而成。人工石英砂比天然石英砂質量好、純凈,而且二氧化硅含量也較高,但價格較貴。
按照純度分類
按顆粒粒徑大小分
石英砂的常用規格有:0.5~1mm、1~2mm、2~4mm、4~8mm、8~16mm、16~32mm、10~20目、20~40目、40~80目、80~120目、100~200目、200目、325目。 石英砂的目數一般指石英砂能否通過在1英寸*1英寸的面積內的篩網,該篩網孔數就定義為目數。石英砂目數越大,說明石英砂顆粒粒徑越小,目數越小,說明石英砂顆粒粒徑越大。
按照用途分類
工業用石英砂:主要用于玻璃制造、半導體工業、鑄造、磨料等工業領域。
建筑用石英砂:用于建筑行業,如砂漿、混凝土、磚塊的制造等。
過濾用石英砂:用于水處理、污水處理和其他過濾應用中的過濾媒體。
人造石材用石英砂:通過特殊工藝制造的石英砂,用于制作人造大理石、人造石英石等裝飾材料。
以上這些分類方式只是石英砂的一些常見分類,根據具體需求和應用領域的不同,還可以有其他更加詳細的分類方法。
石英砂的提純
石英石是一種非金屬礦物質,亦稱硅石,在自然界中以石英砂巖、石英巖和脈石英的形式存在。石英石除主要成分二氧化硅外,還含有少量的氧化鐵、黏土和云母等雜質。石英砂的提純工藝包括擦洗、磁選、浮選、酸浸等多種方法,用以去除鐵、鋁等雜質。石英砂的提純工藝流程主要包括:原礦硅石經洗礦機洗去泥沙,破碎機粗破后,將合格石英料投入焙燒爐中,在850℃~980℃溫度下焙燒6個小時,焙燒后將石英料拖入清水中進行水淬[cuì],再經人工揀選出去除雜質后送入破碎機進行破碎并過篩,再將通過篩網的石英砂送入磁選機,磁選后石英砂投入到配有HCl和HF混合酸的酸缸中浸泡一周,再經浮選、脫水、烘焙、冷卻、包裝,制得高純石英砂。在石英的各種用途中,鐵是一種有害的雜質,石英砂的選礦提純一般以除鐵為主要目的,酸洗后石英砂中的鐵元素含量明顯降低。主要離子反應如下:
與其他砂的區別
石英砂與硅砂
硅砂和石英砂不是同一種物質,兩者的主要成分都是二氧化硅,但石英砂是一種結晶體,是由石英石制成的。硅砂是由含有二氧化硅的沙子和礫石制成的,它們的外觀有較大不同,制造工藝也不同。
石英砂與天然砂
天然砂是自然風化、水流搬運和分選、堆積形成的、粒徑小于4.75mm的巖石顆粒。石英砂是鑄造工業根據原砂中石英、含泥量的百分比劃分的一種造型用砂。兩者有較大差異。
相關事件
2025年4月,中國自然資源部發布《新發現礦種公告》,其中確定了一個新礦種——高純石英礦。這是一種經選礦、提純可獲得二氧化硅的純度不低于99.995%,雜質、包裹體含量滿足半導體、光伏等高新領域應用要求的巖石。此前,中國通過推進新一輪找礦突破戰略行動,在河南東秦嶺、新疆阿勒泰市等地區,發現了多處高純石英礦,中國多家企業和科研單位分別開展了技術攻關,成功獲得了4N5級以上中試產品,一些樣品達到4N8級,在高純石英礦調查評價、資源勘查、深度提純、定向除雜等方面取得了重要突破,在推進中國本土資源生產高純石英砂的產業化上,邁出了關鍵一步。
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智芯研報 | 石英:半導體產業鏈關鍵材料,前景廣闊.搜狐網.2023-07-19
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一次搞清“石英砂”的分類、應用與要求.中國粉體網.2023-05-28
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What is the difference between quartz sand and silica sand.Izzgmachine.2023-05-28
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新一輪找礦行動“挖到寶”了,我國礦種+1.騰訊網.2025-04-10