一、矿产名称   硅石 sieica

 

二、矿床类型及其分布

 

　　硅石是硅质原料的统称，有石英砂岩、石英岩、脉石英、交代硅质角岩和石英砂等。

　　我国硅质原料矿床主要类型及矿床实例，见表1。

　　我国硅质原料矿产矿石化学成分，见表2、表3、表4、表5。矿物组成见表6、表7。

 

表1  硅质原料矿床类型及矿床实例

矿床类型	主要矿石类型	矿  石  特  征	成矿时代	矿床实例
沉积——变质矿床	石英岩	矿石呈乳白色，致密坚硬，块状，油脂光泽，半透明，性脆，粒状构造。矿石成分简单，石英占96~98%，胶结物为硅质；矿石的化学成分：SiO2>98%，Al2O3<1%,Fe2O3<0.1	元古代	辽宁庄河石英岩矿床、安徽凤阳石英岩矿床等
海相沉积矿床	石英砂岩、石英岩、石英砂	矿石为白或灰白中细粒石英砂岩、石英岩或石英砂。颗粒多在0.2～0.4mm间。化学成分：SiO2>97%，Al2O30.32～0.60%，Fe2O3<0.1。石英砂的成分变化复杂	震旦纪、泥盆纪、第四纪	昆明白眉村震旦系石英砂岩矿床、河北滦县雷庄震旦系石英砂岩矿床、苏州清明山泥盆系石英砂岩矿床等
陆相沉积矿床	泥质石英砂岩、泥质石英砂、石英砂等	矿石成分复杂，都含少量长石，胶结物多为泥质，含铁较高，矿石结构松散，有害杂质多	中生代、新生代 （第三纪、第四纪）	江苏宿迁白马涧第三系石英砂岩矿床、内蒙古通辽甘旗卡第四系石英砂矿等
脉石英——伟晶岩型矿床	脉石英、 硅质岩	矿石成分单一，SiO2含量一般在99%以上，矿床规模一般不大，产状陡	太古代、中生代	湖北蕲春灵虬山脉石英矿床、新疆尾亚白山伟晶岩型脉石英矿床等

 

表2  海相沉积石英岩、石英砂岩矿石化学成分

矿区名称

成 矿 时 代

矿石类型

化   学   成   分  %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Cao

MgO

TiO2

Cr2O2

K2O

Na2O

FeO

辽宁本溪 小平顶山

震旦纪

石英砂岩 石英岩

99.45

0.56

0.063

0.03～0.05

0.06

0.03

<2ppm

0.09

0.10

0.014

辽宁凌源 魏 杖 子

震旦纪

石  英 （砂）岩

97.58

0.97

0.077

　

　（续表2）

矿区名称

成 矿 时 代

矿石类型

化   学   成   分  %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Cao

MgO

TiO2

Cr2O2

K2O

Na2O

FeO

河北滦县 雷    庄

震旦纪

石  英 （砂）岩

98．63

0．65

0．098

河南洛阳 方    山

震旦纪

石  英 （砂）岩

97．52

1．32

0．12

青海大道 窑    沟

震旦纪

石 英 岩

99．05

0．41

0．139

<0.07

0.02～0.08

0.02∽0.08

0.00

<0.01

<0.01

云南昆明 白 眉 村

震旦纪

石英砂岩

97．87

<1

0.171

0.03～0.20

0.10～0.20

山东沂南 蛮    山

寒武纪

石英砂岩

98.42

0.84

0.09

0.14

0.17

0.052

8ppm

0.18

0.07

江苏苏州 清 明 山

泥盆纪

石英砂岩

98.30

0.86

0.16

0.049

微量

贵州凯里 万   潮

泥盆纪

石英砂岩

98.03

1.04

0.08

0.89

0.001

湖    北 大 军 山

泥盆纪

石英砂岩

98.03

0.60

0.24

0.08

湖南湘潭 雷 子 排

泥盆纪

石英砂岩

97.43

0.97

0.20

陕西汉中 老 鹰 岩

泥盆纪

石 英 岩

98.76

0.50

0.07

0.07

微量

淅江长兴 范    湾

泥盆纪

石英砂岩

97.46

1.32

0.14

0.09

0.04

0.14

～

0.17

0.13

～

 

表3  伟晶岩、脉石英、变质石英矿床矿石化学成分

矿区名称

成 矿 时 代

矿石类型

化   学   成   分  %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Cao

MgO

TiO2

Cr2O2

K2O

Na2O

SO3

湖北靳春 灵 虬 山

太古代

脉 石 英

99.00

0.25

0.02

0.08

0.02

<10ppm

<4ppm

0.11

0.07

30ppm

四川峨边 全    河

前寒 武纪

变    质 石 英 岩

98.06

0.14

0.19

0.50

0.07

0.05

5ppm

0.03

30ppm

新疆哈密 尾    亚

伟晶岩型 石英块体

97.41～98.60

0.67～1.24

0.11

0.26

0.11

0.002

<0.002

<0.49

<0.02

 

表4  海相石英砂化学组分

矿   区	化    学    组    成    %
	Sio2	Al2O3	Fe2O3	TiO2	Cr2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O
海南东方	97.40	0.88	0.11	0.08	～			0.14～0.61	0.31～0.48
海南儋县	98.63	0.30	0.14	0.11	<10ppm	0.06	0.03	0.03	0.11
广东新会	97.79	0.89	0.12	0.06

 

　　（续表4）

矿   区	化    学    组    成    %
	Sio2	Al2O3	Fe2O3	TiO2	Cr2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O
广东碧里	96.60	0.88	0.05	0.06			0.30		0.79
广东湛江	98.84		0.10		4ppm	0.09	0.27	0.06	0.02
广东湛江	97.42	0.69	0.12			0.20～0.25	0.33	0.05	<0.02
广西北海	98.44	0.29	0.12	0.09	3ppm
福建东山	97.44	1.32	0.15	0.07		0.02	0.05	0.57	0.06
山东旭口	93.50	3.40	0.15	0.05	0.68	0.20	0.03	2.30

 

表5  陆相石英砂化学组分（%）

矿   区	化    学    组    成    %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	Mgo	TiO2	Cr2O3	K2O	Na2O
江西永修松峰湖砂	93.77	3.05	0.16	0.09	0.05	0.11	微量	1.54	～
甘肃兰州河湾河砂	89	4.2	0.54
江苏宿迁白马涧第三纪河成砂	83.35	9.29	1.03	0.59	0.36	0.07	微量	2.69	1.48
内蒙古四道泉河成石英砂	90.27	3.53	0.44	0.97	0.75	0.11	0.015	1.30	0.37
吉林郑家屯湖成砂	90.04	4.52	0.33	0.12～0.53	0.08～0.42	<0.43	微量	1.66～2.44	0.74～1.00
内蒙古通辽甘旗卡湖成砂	90.00	5.16	0.31					2.38	1.03
辽宁彰武章午台湖成砂	89.70	5.19	0.34	0.22	0.11	0.08	微量	2.30	1.03

 

表6  我国海相石英砂矿的矿物组成

矿      区	矿    物    组    成
	石英，%	长石 ，%	重矿物及黑色矿物
海南东方	>96	少量	微量钛铁矿、锆英石、电气石、白钛矿、锐钛矿、独居石、磷钇矿、赤铁矿、红柱石
广东湛江乾塘	>98	未见	电气石、钛铁矿、锐铁矿、白钛矿、独居石、锆石、金红石、黄玉、蓝晶石、黄钛矿
广东阳江溪头	96.75	未见	电气石、钛铁矿、锐铁矿、白钛矿、独居石、金红石、磷钇矿、锆石
广西北海	>95	未见	钛铁矿、锆石、绿帘石、锡石、磁铁矿、锐钛矿
福建东山	97.70	2	钛铁矿、角闪石、电气石、白钛矿、磁铁矿、柘榴石、白云石、黑云母
山东旭日	87.62	9.73	角闪石、绿帘石、石榴石、电气石、锆石、金红石、黄玉、云母、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、铬尖晶石

 

表7  我国陆相石英砂矿的矿物组成

矿      区	矿    物    组    成
	石英，%	长石，%	岩眉，%	重矿物或黑色矿物
江西永修松峰	92	5	2	电气石、透闪石、石榴石、褐铁矿、云母
内蒙古通辽衙门营	69.19～75.95	16.86～23	6.60～7.63	石榴石、绿帘石、角闪石、黑云母、白云母、电气石、绿泥石、辉石
吉林郑家屯	88.86～92.19	2.77～4.09	4.33～5.99	石榴石、绿帘石、角闪石、电气石、钛铁矿、云母、锆石等
甘肃兰州河湾河砂	96～98	1～4		方解石、褐铁矿、赤铁矿、黑云母、电气石、锆石
江苏宿迁白马涧	70～90	10～25		绿泥石、云母、金红石、赤铁矿、电气石、锆石

 

 

三、矿床的主要工业指标

　　矿床的主要工业指标见表8。

表8  硅石矿一般参考工业指标

矿 石 品 级				化学成分，%
				SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	其   他
硅砖用硅石		特		≥98	≤0.5	≤0.5	≤0.5	耐火度1750℃
		Ⅰ		≥97.5	≤1.0	≤1.0	≤0.5	耐火度1730℃
		Ⅱ		≥96	≤1.5	≤1.5	≤1.0	耐火度1710℃
硅铁用硅石		Ⅰ		≥97.5	≤1.0		≤0.3	P2O5≤0.02
		Ⅱ		≥96	≤1.5		≤1.0	P2O5≤0.03
熔剂用硅石				≥90～95	≤2～5	≤1～3	≤3.0
硅铝用硅石				≥98.5	≤0.5
结晶硅用硅石				≥98～99	≤0.5	≤0.5	≤0.5	P2O5≤0.03
石英玻璃用硅石				≥99.95	极微	极微	极微	P2O5极微
玻璃原料 用 硅 石	一类玻璃要求			>99	≤0.5	≤0.05		Cr2O3<0.001, TiO2<0.05
	二类玻璃要求			>98	<1	<0.1
	三类玻璃要求			>96	<2	<0.2
建筑卫生、日用陶瓷用硅石				>98.5				Fe2O3+TiO2<0.5
无线电、陶瓷   用   硅  石			Ⅰ	>99.5	<0.2	<0.01	<0.1	K2O+Na2O<0.1, MgO<0.1,烧矢量0.2
			Ⅱ	>98.5	<1.0	<0.05	<0.1	K2O+Na2O<0.2, MgO<0.1,烧矢量0.2
电瓷用硅石				>98.5		<0.15

　　注：可采厚度2m，夹石厚度1～2m。玻璃硅质原料要求可采厚度≥2m，夹石剔除厚度>0.5～1m，平均剥采比≤0.5；储量计算最低开采标高的底盘宽度不小于40m；边坡角50°～55°（边坡高度>100mm），55°～60°（边坡高度<100m）；爆破安全距离一般不小于400m。石英矿床最低可采最度0.5～1m，夹石剔除厚度>0.5m，平均剥采比<1,边坡角30°。

 

四、矿石性质

　　硅石是硅质原料的统称，有石英砂岩、石英岩、脉石英、交代硅质角岩和石英砂等。矿物成分主要为石英（晶质SiO₂）和玉髓（隐晶质SiO₂）。为块状或粒状集合体，三方晶系，六方柱晶形。无色、灰褐、黑、紫、绿、粉红色。晶面玻璃光泽，断口油脂光泽，贝壳状断口。化学分子式为SiO₂，有少量的Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO、P₂O₅、MgO和有机物。纯质的脉石英和石英岩其SiO₂含量可达98～99%，石英砂岩为95～97%。

　　硅石质地坚硬，莫氏硬度7，密度2.65g/cm³，有极佳的耐火性和耐酸性，熔点1730℃，熔融体冷却后变为石英玻璃，结晶体石英为水晶，具有透过紫外线光能力及压电性。

　　硅石可分为下列几种矿石：

　　1．石英砂岩：是石英与其他矿物颗粒被某种胶结物胶结起来的沉积岩。其特点是80%以上的碎屑都是石英和硅质碎屑，此外还有长石、燧石、高岭土、白云母杂于其中。颗粒呈浑圆状，表面光滑、干净，多为中——细状。胶结物常为硅质，有时常见钙质、铁质、泥质、锰质，其中以硅质胶结质量最好，胶结物常为蛋白玉及玉髓。矿石一般呈白、灰白、浅红、浅黄色，硬度大，断面粗糙，透水性好。

　　2．石英岩：由石英砂岩受热变质重结晶作用而成。通常结晶颗粒间的胶结物已消失，矿物组成为石英，常含绿泥石、黑云母、白云母、硅线石、辉石、角闪石、绿帘石、石榴石、方解石、石墨及含铁矿物等。外表呈白色至灰白色。致密块状，其硬度及强度均很大。

　　3．硅质角砾岩：是硅质交代的一种岩石，矿石致密，呈细粒状，具有贝壳状断口，颜色多为灰色及黑色。

　　4．脉石英：矿物成分为石英，含少量长石、云母及其它矿物，致密块状，质纯呈白色，半透明，油脂光泽，贝壳状断口，结晶颗粒很大，SiO₂含量高，加热时不易转化且发生分裂而松散。

　　５．石英砂：是比较纯的砂，呈白色或灰白色，带杂质时则呈浅红、浅褐黄或土色。砂粒是各种硅质岩石的碎粒。

　　６．石英粉矿：是SiO₂含量高达98%以上的天然高硅原料。

 

五、工艺特性及用途

　　１．工艺特性

　　决定硅石工业应用价值的工艺特性在于：硅石质地坚硬，莫氏硬度为７，有极佳的耐火性和耐酸性，熔点1730℃，熔体冷却后变为石英玻璃，结晶体为水晶，具有透过紫外线光能力及压电性。

　　２．主要用途

　　（1）冶金工业：主要用于制造耐火材料——硅砖，冶炼硅质合金（硅铁、硅锰、硅铬）和作熔剂。质纯的可制结晶硅。结晶硅是生产单晶硅的主要原料，又可制硅铝和有机硅。

　　（2）玻璃工业：硅石是制造玻璃的主要原料。硅石可作普通及光学玻璃，质纯者可熔炼成优质技术玻璃。耐火砖可作玻璃熔窑的窑衬。

　　（3）建筑工业：可作重要的建筑基石。碎石可作道路充填石及铁路道砟。砂与沥青混合可铺路，石英还可作硅酸盐水泥的校正材料。

　　（4）化学工业：硅石可制作各种硅化物和硅酸盐及硝酸盐，质佳者可作耐酸性的硫酸塔中的充填物。

　　（5）研磨业：石英岩和石英砂岩可制作磨石、油石、砂纸及碳酸硅等研磨材料；石英砂也多用来锯石料、磨光玻璃、磨金属制品及石器制品的表面，石英也用于琢磨珠宝。

　　（6）其它工业：可作搪瓷和陶瓷原料。质纯者广泛用于无线电工业、超声波技术及现代国防和尖端技术，纯的石英岩具有旋光性和透过紫外线性能，可制造各种光学仪器和医疗用的石英灯等，也是制造金刚砂（碳化硅）的基本原料。细石英砂可作过滤用。

 

六、产品质量标准

　　１．玻璃工业对硅质原料的要求

　　普通玻璃是由包括石英砂、石英砂岩、石英岩、脉石英或其他含SiO₂高的矿物与岩石和长石、白云石、石灰石、芒硝以及纯碱等原料，在高温下熔融成透明的玻璃液而制成的。由于生产方法和玻璃的用途不同，各国生产的玻璃成分有少量波动，如表9。

　　玻璃品种虽然很多，但成分大同小异。二氧化硅为其主要成分，其次有三氧化二铝、氧化镁、氧化钙和碱金属氧化物。在生产过程中从各种原料中带入的少量杂质，如氧化铁、氧化钛等是有害组分。

　　二氧化硅SiO₂是玻璃的主要组分，是玻璃的骨髓。玻璃的一系列优良性能，如透明度、机械强度、热稳定性、化学稳定性等均来自二氧化硅，它在一般玻璃中含量达到70%以上。

　　我国根据工业部门的要求，结合本国矿产资源的实际情况，对硅质原料的一般要求列入表10至表11。

　　石英砂粒度对制造玻璃的影响很大。一般认为砂的粒度为0.1～0.5mm最适宜。对石英砂粒度的要求，目前我国尚无统一标准，表12是一些国家对玻璃用石英砂的粒度要求。

 

表9  各国平板玻璃主要成分

国家与玻璃品种	化      学      组      分，      %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2R	K2O	SO2
美国普通窗玻璃	72.00	1.30	—	8.20	3.50	14.00	0.30	0.30
美国抛光平板玻璃	71.60	1.00	—	9.80	4.30	13.30	—	0.20
美国吸热玻璃	70.70	4.30	0.80	9.40	3.70	9.80	0.70	—
英国浮法玻璃	72.50	1.00	0.10	8.90	3.10	13.30	0.50	—
原联邦德国	72.00	0.30	0.05	13.70	—	13.30	—	0.60
日  本	72.50	1.60	0.09	7.70	4.00	14.00	—	—
原苏联	72.80	1.00	—	8.70	3.60	13.40	—	0.50
法  国	73.00	0.10	0.10	8.90	3.90	13.60	0.05	0.30
捷克斯洛伐克	72.40	0.97	0.07	8.20	3.60	0.25	14.20	0.30
西班牙	71.78	0.84	0.11	9.14	3.49	14.07	0.08	0.32
中  国*	72.07	2.33	0.19	6.53	3.78	14.51	14.51	0.28

 为17个大、中型平板玻璃厂的平均值。

 

表10  中国特种玻璃和工业技术玻璃及平板玻璃用硅质原料的化学成分

矿石品级	化  学  成  分，  %					说       明
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	TiO2	Cr2O3
1	>99	<0.5	<0.05	<0.05	10ppm	用于制造特种玻璃
2	>98	<1.0	<0.1	—	—	用于制造工业技术玻璃
3	>96	<2.0	<0.20	—	—	用于制造一般平板玻璃
4	>89	<6.0	<0.35	—	—	与商品级矿石掺合达到3级品以上质量要求时，方可适用

 

 　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　表11  中国器皿玻璃用硅质原料的化学成分要求

矿石品级	化  学  成  分，  %				说       明
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	Cr2O3
1 2 3	>99 >96 >90	<1.0 <2.0 <4.0	<0.05 <0.10 <0.35	<10ppm — —	仪器器皿玻璃（不包括晶质玻璃）用 一般器皿玻璃和无色玻璃用 一般瓶罐玻璃用

 

表12  中国各主要玻璃厂对硅质原料质量要求

玻璃厂名称	所用硅质原料矿区名称	质   量   要   求
		品级	SiO2 %	Al2O3 %	Fe2O3 %	粒度 mm
秦皇岛玻璃厂	河北省雷庄甲山石英砂岩矿		97	0.20	0.80	0.1～0.75
上海耀华玻璃厂	江苏省苏州市胥口清明山石英砂岩矿	一级 二级	>98 >96	<1 <2	<0.1 <0.1	0.1～0.75 0.1～0.75
洛阳玻璃厂	河南省渑池县方山石英砂岩矿	特级 一级 二级	>98 >97 >96	<0.5 <1.0 <1.2	<0.5 <1.0 <1.5	0.1～0.75 0.1～0.75 0.1～0.75
杭州玻璃厂	浙江省长兴县范湾石英砂岩矿		>96	<2	<0.2	0.1～0.75
昆明玻璃厂	云南省昆明市白眉村石英砂岩矿		99.10	0.33	0.08	0.1～0.75
内蒙古通辽玻璃厂	内蒙古自治区哲盟科尔沁左翼后旗甘旗卡硅砂矿		92	1.8～5.8	<0.35	<0.6
沈阳玻璃厂	内蒙古自治区衙门口营硅砂矿		89	<5.5	<0.4	0.1～0.75占85%

 

表13  一些国家对玻璃用石英砂的粒度要求

国      家	大粒度砂要求	小粒度砂要求
原苏联	>0.5mm   <5%	<0.1mm    <8%
美  国	>0.59mm 不允许有	<0.1mm   <15%
英  国	>1.17mm 不允许有	0.14mm   <12%
比利时	>0.4mm  <4%	<0.12mm    4%
原民主德国	>1mm 不允许有