[讲义]硅石用途

[讲义]硅石用途 硅石用途 硅石是脉石英、石英岩、石英砂岩的总称。 硅石大量用作建筑材料的原料，也是无机盐工业的重要原料。用化学方法可将硅石加工成一系列硅化合物。硅石一般指纯度较高的天然石英砂即二氧化硅，在自然界中分布广，储藏量大，很多国家都有大型优质矿，开采量大。 硅酸钠和二氧化硅是硅石化学加工得到的主要产品。硅酸钠是硅石化学加工产品中用途最广、用量最大的产品，因此，硅石的用途也很广泛。除用于制造多种硅化合物外，还大量用作纸板、胶合板、部分金属材料及铸造工业的粘合剂，肥皂、洗涤剂的添加剂,纸张的性能改良剂,在纺织工业中作棉布煮炼和漂白助剂、织物的防火处理剂、染料的显色剂。此外，还用作水泥助凝剂、木材防腐剂及蛋类的保鲜剂等。硅酸钠经改性后还可作为内外墙涂料。硅酸铝可作玻璃、陶瓷的原料，也可作油漆颜料。硅酸锂可作防腐油漆、金属面保护剂。 硅石是硅质耐火材料的主要原料。硅石也称石英岩，主要矿物是石英 SiO2。耐火材料工业用的硅石可以分为结晶硅石(再结晶石英岩)和胶结硅石(胶结石英岩)。硅矿的用途海域二氧化硅的用途有关。 二氧化硅的用途很广。自然界里比较稀少的水晶可用以制造电子工业的重要部件、光学仪器和工艺品。二氧化硅是制造光导纤维的重要原料。一般较纯净的石英，可用来制造石英玻璃。石英玻璃膨胀系数很小，相当于普通玻璃的1/18，能经受温度的剧变，耐酸性能好(除HF外)，因此，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。石英砂常用作玻璃原料和建筑材料。二氧化硅的用途很广，目前已被使用的高性能通讯材料光导纤维的主要原料就是二氧化硅。一般较纯净的石英可用来制造石英玻璃。石英玻璃常用于制造耐高温的化学仪器。 水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器，也用来制成高级工业品和眼镜片等。 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。 表1硅质原料矿床类型及矿床实例 主要矿石成矿时矿床实例 矿床类型 矿石特征 类型 代 矿石呈乳白色，致密坚硬， 块状，油脂光泽，半透明，辽宁庄河石性脆，粒状构造。矿石成分沉积——变英岩矿床、安石英岩 简单，石英占96~98%，胶结元古代 质矿床 徽凤阳石英物为硅质;矿石的化学成分:岩矿床等 SiO2>98%， Al2O3<1%,Fe2O3<0.1 石英砂矿石为白或灰白中细粒石英震旦昆明白眉村海相沉积矿岩、石英砂岩、石英岩或石英砂。颗纪、泥震旦系石英 床 岩、石英粒多在0.2,0.4mm间。化学盆纪、砂岩矿床、河 砂 成分:SiO2>97%，第四纪 北滦县雷庄 Al2O30.32,0.60%，震旦系石英 Fe2O3<0.1。石英砂的成分变砂岩矿床、苏 化复杂 州清明山泥 盆系石英砂 岩矿床等 矿石成分复杂，都含少量长中生江苏宿迁白 泥质石英石，胶结物多为泥质，含铁代、新马涧第三系 砂岩、泥较高，矿石结构松散，有害生代 石英砂岩矿陆相沉积矿质石英杂质多 床、内蒙古通床 (第三砂、石英辽甘旗卡第 纪、第砂等 四系石英砂 四纪) 矿等 矿石成分单一，SiO2含量一湖北蕲春灵 般在99%以上，矿床规模一虬山脉石英脉石英——太古脉石英、 般不大，产状陡 矿床、新疆尾伟晶岩型矿代、中亚白山伟晶硅质岩 床 生代 岩型脉石英 矿床等 ………… 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。 ,(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。 ,(石英粉矿:是SiO2含量高达98%以上的天然高硅原料。 工艺特性及用途 ,(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,，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。 ,(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 矿床的主要工业指标 表8 硅石矿一般参考工业指标 化学成分，% 矿 石 品 级 其 他 SiO2 Al2O3 Fe2CaO O3 特 耐火度1750? ?98 ?0.5 ?0.5 ?0.5 硅砖用硅石 ? 耐火度1730? ?97.5 ?1.0 ?1.0 ?0.5 ? 耐火度1710? ?96 ?1.5 ?1.5 ?1.0 ? ?97.5 ?1.0 ?0.3 P2O5?0.02 硅铁用硅石 ? ?96 ?1.5 ?1.0 P2O5?0.03 熔剂用硅石 ?90,?2,5 ?1,?3.0 95 3 硅铝用硅石 ?98.5 ?0.5 结晶硅用硅石 ?98,?0.5 ?0.5 ?0.5 P2O5?0.03 99 石英玻璃用硅石 极微 极微 极微 P2O5极微 ?99.9 5 一类玻璃要求 >99 ?0.5 ?0.0 玻Cr2O3<0.001, 5 璃原料 TiO2<0.05 二类玻璃要求 用 >98 <1 <0.1 硅 石 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 K2O+Na2O<0.1 , <0.0? >99.5 <0.2 <0.1 1 MgO<0.1,烧矢 量0.2 无线电、陶瓷 用 硅 石 K2O+Na2O<0.2 , <0.0? >98.5 <1.0 <0.1 5 MgO<0.1,烧矢 量0.2 电瓷用硅石 >98.5 <0.1 5