石英砂

石英砂是石英石經破碎加工而成的石英顆粒。石英石是一種非金屬礦物質，是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的矽酸鹽礦物。石英砂的顏色為乳白色、或無色半透明狀，莫氏硬度7。

石英砂是重要的工業礦物原料，非化學危險品，廣泛用於玻璃、鑄造、陶瓷及防火材料、冶煉矽鐵、冶金熔劑、冶金、建築、化工、塑膠、橡膠、磨料，濾料等工業。

基本介紹

• 中文名：石英砂
• 外文名：quartz sand
• 原料：石英石
• 特點：堅硬、耐磨、化學性能穩定
• 性質：矽酸鹽礦物
• 成分：SiO2
• 用途：玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料
• 產地：河北靈壽、遼寧朝陽

簡介

概述

石英砂是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的矽酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2 ，石英砂的顏色為乳白色、或無色半透明狀，硬度7，性脆無解理，貝殼狀斷口，油脂光澤，密度為2.65，堆積密度（1-20目為1.6~1.8），20-200目為1.5，其化學、熱學和機械性能具有明顯的異向性，不溶於酸，微溶於KOH溶液，熔點1750℃。

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、100-120目。

石英砂是無色、透明的石英的變種，希臘人稱為“Krystallos”，意思是“潔白的冰”，他們確信石英是耐久而堅固的冰。中國古代人認為嘴裡含上冷的水晶能夠止渴。石英砂岩是固結的碎屑岩石，石英碎屑含量達95%以上，來源於各種岩漿岩，沉積岩和變質岩，重質礦物較少，伴生礦物為長石、雲母和黏土礦物。石英岩分沉積成因和變質成因兩種，前者碎屑顆粒與膠結物的界限不明顯，後者指變質程度深、質純的石英岩礦石。脈石英是由熱液作用形成，幾乎全部由石英組成，緻密塊狀構造。石英砂中礦物含量變化較大，以石英為主，其次為長石、雲母、岩屑、重礦物，黏土礦物等。

危害

在日常生活、生產和科研等方面石英砂有著重要的用途，但有時也會對人體造成危害。

某些矽物質對人體有害,如石棉。石棉是一種纖維狀的矽質礦物。人長期吸入，會引致肺部組織受破壞，這些極微細的石棉纖維會沉積在肺氣泡內，引致肺部組織逐步纖維化，繼而影響肺部氣體交換的功能。

由於石棉纖維非肉眼所能看到，一般人對它的傳播，都不能作出預防。暴露於石棉的危險性，並沒有一個安全界限。基本上，各類石棉均會致癌。尚未有任何藥物、外科手術或放射治療法，可以醫治與石棉有關的病症。

另外，石棉亦會引致肺癌、胸膜間皮瘤及胸膜良性病變。患上石棉沉著病的人後期可能並發支氣管炎及因肺部廣泛纖維化並發肺原性心臟病，導致心臟衰竭而死亡。

石英砂的粉塵極細，比表面積達到100m²/g以上可以懸浮在空氣中，如果人長期吸入含有石英砂的粉塵，就會患矽肺病（因矽舊稱為矽，矽肺舊稱為矽肺）。

矽肺是一種職業病，它的發生及嚴重程度，取決於空氣中粉塵的含量和粉塵中石英砂的含量，以及與人的接觸時間等。長期在石英砂粉塵含量較高的地方，如採礦、翻砂、噴砂、制陶瓷、制耐火材料等場所工作的人易患此病。

因此，在這些粉塵較多的工作場所，應採取嚴格的勞動保護措施，採用多種技術和設備控制工作場所的粉塵含量，以保證工作人員的身體健康。

主要分類

石英有較高的耐火性能，工業上將石英砂常分為：普通石英砂，精製石英砂，高純石英砂，熔融石英砂及矽微粉等。

普通石英砂

普通石英砂，即SiO₂≥90—99%、 Fe₂O₃≤0.06—0.02%，耐火度1750℃，外觀：部分大顆粒表面有黃皮包囊。普通石英砂一般是採用天然石英礦石，經破碎，水洗，烘乾，二次篩選而成的一種水處理濾料；該濾料具有：無雜質，無稜角，密度大，機械強度高，載污能力線使用周期長的特點，是化學水處理的理想材料。粒度範圍5—220目，可按用戶要求粒度生產。主要用途：冶金，墨碳化矽，玻璃及玻璃製品，搪瓷，鑄鋼，水過濾，泡花鹼，化工，噴吵等行業。

精製石英砂

又稱酸洗石英砂，SiO₂≥99—99.5%、 Fe₂O₃≤0.005%，採用優質天然石英砂，砂漿。

高純石英砂

SiO₂≥99.5—99.9%、 Fe₂O₃≤0.001%，採用優質天然石英石，砂漿。（mm為亳米）

熔融石英砂

化學成份：SiO₂ 99.9-99.95%、 Fe₂O₃ 5PPM-25PPM max 、Li₂O 1-2PPM max、 Al₂O₃ 20-30PPM max、

K₂O 20-25PPM max、 Na₂O 10-20PPM max （PPM為百萬分之一單位）。

物理性能：

外觀為無色透明塊狀，顆粒或白色粉末。

相對比重：2.21 。

莫氏硬度：7.0 。

pH值：6.0 。

矽微粉

矽微粉：外觀為灰色或灰白色粉末﹑耐火度>1600℃。容重：200～250千克/立方米。矽微粉的化學成份見下表：

項目	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	CaO	NaO	pH
平均值	75～96%	1.0±0.2%	0.9±0.3%	0.7±0.1%	0.3±0.1%	1.3±0.2%	中性

原料產地

石英礦通常分為石英、鱗石英、白矽石三大類。基本上由石英粒組成的未膠結的碎岩石稱為石英砂。

主要產地

從全國範圍來講，石英礦比較廣泛。石英砂是採用天然的石英礦石，從礦山開採出的石英石經加工後，經粉碎、篩選、水洗等工藝加工而成。外觀呈多棱形、球狀，純白色，具有機械強度高、截污能力強、耐酸性能好等特點。一般細度在120Mesh以內的產品稱石英砂。超過120Mesh的產品稱為石英粉。優質礦源主要分布在內蒙古自治區集寧，安徽省的鳳陽，湖北省的黃岡，河北靈壽縣產量大品質高,另外在廣東及江西也有少量分布。

市場需求

石英石，耐火材料，冶煉矽鐵，冶金熔劑，陶瓷，研磨材料，鑄造，石英石在建築中利用其有很強的抗酸性介質浸蝕能力，用來製取耐酸混凝土及耐酸砂漿。

二氧化矽作為矽原料的核心原料在矽原料的生產與供應中起著不可替代的重要基礎作用。它所具有的獨特的物理、化學 光學特性，使得其在許多高科技產品中發揮著越來越重要的作用，如，IT行業的核心技術產品--計算機晶片，光導纖維，電子產業的諧振器，新型電光源，高絕緣的封接材料，航空航天儀器，軍工技術產品，特種光學玻璃，化學分析儀器等等，都離不開這些基礎原料。結晶和形狀美麗的石英石可作眼鏡及貴重的工藝品，利用石英晶體的壓電性，可製作無電線工業中的頻率穩定器，石英濾波器。可製作各種透鏡、反射器、光譜管、導光管和光學儀器中的稜鏡、偏光鏡等。已廣泛套用水熱溫差法製作人造石英晶體用於製造壓電元件。在化學工業中，石英可用於耐酸耐溫儀器和器皿；在電器工業上，常採用石英作優良的絕緣材料；石英石也是玻璃、搪瓷和耐火磚製造工業中的優良原料；熔鍊石英的傑出性能也使其廣泛地套用於冶金、食品、製藥及造紙工業中。出口的石英石（砂）大都用於冶金及耐火材料工業中。

石英管、灰色石英管、黑色石英管、藍色石英管等，還生產濾紫外石英管、透明石英管、石英棒等石英製品。

套用

石英砂所具有的獨特的物理、化學特性，使得其在航空、航天、電子、機械以及當今飛速發展的IT產業中占有舉足輕重的地位，特別是其內在分子鏈結構、晶體形狀和晶格變化規律，使其具有的耐高溫、熱膨脹係數小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應、諧振效應以及其獨特的光學特性，在許多高科技產品中發揮著越來越重要的作用。

玻璃行業

玻璃平板玻璃、浮法玻璃、玻璃製品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導電玻璃、玻璃布及防射線特種玻璃等的主要原料。

陶瓷

陶瓷及耐火材料瓷器的胚料和釉料，窯爐用高矽磚、普通矽磚以及碳化矽等的原料；冶金矽金屬、矽鐵合金和矽鋁合金等的原料或添加劑熔劑混凝土、膠凝材料、築路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料（即水泥標準砂）等。

化工

主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等），清砂、除銹、去除氧化皮處理 電子 高純度金屬矽、通訊用光纖等 橡膠、塑膠填料（可提高耐磨性）。塗料填料可提高塗料的耐候性；其次是：套用於鑄造、鍛造、機械、冶金、熱處理、鋼結構、網架結構、貨櫃、船舶、修造、橋樑、礦山、等領域的清砂、除銹、強化、成形、消除應力及各種型材的表面清理和塗裝、電鍍前的粗糙度（拉毛）預處理、石材切割、磁丸鑄造、作為重型混凝土及高爐耐火材料的添加劑，以增加其耐磨性，耐高溫性，抗沖刷性、靜電禁止、防輻射、油井的過濾罐、配重等等。花崗岩、大理石表面處理採用優質的石英砂為原料專門為體育運動場館設計生產的草坪專用產品，具有硬度高、比重大、粒度均勻、稜角小、顏色自然等特點，對人造草坪損傷小、形成保護草毛的作用，使草坪更為耐用。得到了國內多家大專院校體育場館的套用，石英砂是現代田徑場、足球場、高爾夫球場等人造場地配套使用的理想材料。

水處理濾料

由於三層濾料濾床的石英砂粒徑比雙層濾料的石英砂粒小，且石英砂層之下還有一層更細的重質無煙煤濾料，所以在其它條件相同，甚至濾速高一些的情況下，三層濾料濾池的濾後水的水質比雙層濾料濾池的水質為好。在使用石英砂的時候，儘量配合使用。

我國絕大多數污水處理廠執行的是《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級B 標準，而執行一級A 標準可以較大限度的對污水進行“除磷脫氮”，減少對後續受納水體的污染，出水可作為回用水，解決我國部分地區水資源緊缺的問題。

石英砂濾池

污水廠尾水通過進水管進入過濾器底部，經布水器均勻布水後自上而下通過濾料層。在此過程中，尾水被過濾，去除了水中的污染物。同時石英砂濾料中污染物的含量增加，並且下層濾料層的污染物程度比上層濾料要高。此時打開位於過濾器中央的空氣提升泵，將下層的石英砂濾料提至過濾器頂部的洗沙器中進行清洗。濾砂清洗後返回濾床，同時將清洗所產生的污染物外排。
石英砂濾料在提升泵的作用下呈自上而下的運動，對尾水起攪拌作用。過濾器內濾料能夠及時得到清潔，抗污染物負荷衝擊能力強。石英砂過濾器特殊的內部結構及其自身運行特點，使得混凝、澄清、過濾在同一個池體內可全部完成。

石英砂過濾器的技術特點
(1)石英砂濾料層較厚，濾池較深，土建費用較高。
(2)過濾效率較高，過濾效果較好，無需停機反衝洗，運行費用低。
(3)水頭損失較高，一般需要設定二次提升泵房，增加了運行費用。
(4)活性砂過濾器可根據水量變化靈活增加或減少過濾器數量，主要適應於小規模的污水處理廠。
活性砂過濾器是一種集絮凝、澄清、過濾為一體的連續過濾設備，廣泛套用於飲用水、工業用水、污水深度處理及中水回用處理領域。系統採用升流式流動床過濾原理和單一均質濾料，過濾與洗砂同時進行，能夠24小時連續自動運行，巧妙的提砂和洗砂結構代替了傳統大功率反衝洗系統，能耗極低。
因此，進行城鎮污水處理廠提標改造是水環境保護的要求，也是國家提出的節能減排的要求。

石英砂濾料是採用天然石英礦為原料，經破碎，水洗精篩等加工而成，是水處理行業中使用最廣泛、量最大的淨水材料，無雜質，抗壓耐磨，機械強度高，化學性能穩定，截污能力強，效益高、使用周期長，適用於單層、雙層過濾池、過濾器和離子交換器中，各項指標均達到（CJ/T43-2005）標準。 　
石英砂濾料：主要用在污水處理中，用三五年都沒問題，只要防止石英砂流失就行，被污染了不要緊，因為污水處理中，污泥可以進行好氧或者厭氧呼吸，將污水中的污染物降解。
常用規格：0.5-1.0mm 、0.6-1.2mm、1-2mm、 2-4mm 、4-8mm、 8-16mm、 16-32mm。

精製石英砂濾料的理化分析：

分析項目	鑑定數據	分析項目	鑑定數據	分析項目	鑑定數據
SiO2含量	99.3%	容重	1.75t/m3	鹽酸可溶率	0.4%
莫氏硬度	7	磨損率	0.3%	耐酸度	耐強酸
沸點	2550℃	破碎率	0.35%	耐鹼度	耐鹼性能良好
溶點	1750℃	灰粉率	0.25%	Zn含量	0.005%
比重	2.65	空隙率	43%	其它金屬含量	不超過國家飲用水標準

提純方法

提純工藝

工業上的石英砂原料品位越來越低，為滿足工業上的需求，可以通過選礦工藝提高其品位。主要有以下一些提純方法：

1、擦洗脫泥

擦洗是指藉助機械力和砂粒間的磨剝力來除去石英砂表面的薄膜鐵、粘結及泥性雜質礦物和進一步擦碎未成單體的礦物集合體，再經分級作業達到進一步提純石英砂的效果。現今主要有棒磨擦洗和機械擦洗。影響擦洗效果的主要因素為擦洗機的結構特點及配置形式；次要因素為擦洗時間、擦洗濃度（擦洗濃度一般以50%—60%為宜）。主要有機械擦洗、棒磨擦洗和加藥高效強力擦洗和超音波擦洗等方法。

2、磁選

磁選主要用於除去石英砂中的磁性礦物，如可以通過強磁性機除去赤鐵礦、褐鐵礦、黑雲母等弱磁性礦物，而強磁性礦物如磁鐵礦則可以通過弱磁選機除去。

3、浮選

浮選用於除去石英砂中的長石、雲母等一些磁選無法除去的雜質，進一步提高其純度。

4、酸浸

酸浸是利用石英不溶於酸（HF酸除外），而其它雜質礦物能被酸液溶解的特點，可以實現對石英的進一步提純。

5、微生物浸出

是指利用微生物浸除石英砂顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵，這是新近發展起來的一種除鐵技術。

生產流程

1、大石料進入倉庫

2、選粗破

3、選細破

4、制砂機震動篩選

5、洗砂機洗出成品砂

6、烘乾機烘乾或自然晾曬