山东石英砂的分布.doc

东 源 县 方 圆 石 英 砂 有 限 公 司
DongYuan FangYuan quartz sand Co.,Ltd
广东河源市东源县柳城镇 联系人：张海兵18948774246

一、硅石矿床类型及其分布

　　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