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石英砂--沉淀法白炭黑的主要原材料简介

* 来源: * 作者: admin * 发表时间: 2021/06/16 16:43:21 * 浏览: 31

石英砂 

简介


石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质,是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状,莫氏硬度7。石英砂是重要的工业矿物原料,非化学危险品,广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及防火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料,滤料等工业。石英砂也是沉淀法白炭黑的主要原材料!


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文章“成本推动,沉淀法白炭黑价格即将再次上涨”提到国内主要沉淀白炭黑生产企业近期涨价的主因是因为纯碱、硫酸等原材料涨价,并未提到核心原材料—石英砂,这是因为石英砂资源丰富,分布广泛又相对集中,价格相对较为稳定,只到2021年前后价格才有一定幅度的涨幅。


石英砂是自然界中最常见、应用最广泛的非金属矿物原料。我国的石英砂矿床种类多,主要有石英岩、石英砂岩、天然石英砂及脉石英。但是其质量不高,多为石英岩、石英砂岩和天然石英砂,三者占我国石英矿资源的99.07%,而高品质的脉石英才占中国石英矿资源的0.93%。


从国内来看,江苏连云港,安徽凤阳,河北灵寿县、广东河源、山东临沂是石英原料的主产厂区,占据全国的80%市场,其原料以纯度高,产量大闻名全国。凤阳石英砂产地最负盛名的,而阿湖镇石英砂最为优质。


中国不同种类石英矿资源占比


由于不同的石英矿成矿时代和地理位置不同,其成矿时期及代表矿床如表所示。

中国石英资源矿床类型表

我国石英砂资源丰富,分布广泛又相对集中。其中西北的石英砂资源储量占全国石英砂资源储量的49%。

中国石英砂资源分布图


中国石英砂资源分布情况


1、石英岩资源分布概况

  石英岩是由硅质岩或者是石英砂岩在经过一系列的变质和热接触而形成,石英岩中石英矿物含量一般大于85%,常与电气石、锆英石、云母、长石和粘土等矿物伴生,其硬度和致密度都高于石英砂岩。

石英岩
 
  我国石英岩矿多分布于青海、安徽、辽宁、陕西等地。
青海冶金用石英岩储量2.89亿吨,玻璃用石英岩储量16.47亿吨,主要分布于西宁市及海东地区。安徽省凤阳县是国家重点规划中的“千亿元硅产业基地”,其石英砂资源异常丰富,覆盖面积达80平方公里,远景储量在100亿吨以上,二氧化硅含量达99%以上。辽宁省本溪市石英岩探明储量约为37亿吨,且品位较高,SiO2平均含量大于97%,优质石英岩SiO2含量可达99.4%。陕西玻璃用石英岩储量约为1.87亿吨。
 
  2、石英砂岩分布概况

  石英砂岩是石英砂颗粒被外部胶结物固结而形成一种沉积类砂质岩石,其硅质岩屑和石英含量大于95%。石英砂岩中常见的胶结物有玉髓和蛋白石等硅质胶结物,常与电气石、金红石、磁铁矿、云母、长石和粘土等矿物伴生。

石英砂岩

  我国石英砂岩矿多分布于四川、湖南、江苏、浙江、云南及山东等地。四川石英砂岩源储量0.39亿吨,主要分布泸县等地,其泸县石英砂岩探明储量约为2080万吨。湖南省溆浦县石英砂岩储量达10-20亿吨,其谭家湾石英砂岩矿是我国优质硅砂基地之一。
  
  3、天然石英砂分布概况

  天然石英砂是由脉石英、石英岩、花岗岩和石英砂岩等经风化作用、水流冲击和自然聚集形成的砂状颗粒,其主要矿物成分以石英为主,伴生矿物主要有钛铁矿、长石、云母、锆英石、粘土矿物、电气石、角闪石等,其杂质成分种类的波动范围较大。

  我国天然石英砂主要分布于福建、广东、广西的南部和海南西北部及山东北部这些沿海地带,还有西辽河东部、黄河中游及鄱阳湖、骆马湖畔。

  天然石英砂典型的矿床类型分为两种:海相沉积砂矿床和河湖相沉积砂矿床。
 
  4、脉石英分布概况

  脉石英是由含有二氧化硅的熔融岩浆和花岗岩有关的岩浆热液矿脉填充在岩隙,然后在地壳表面分布形式为宽度约为几米、厚度为几米到几十米、长度在十几到几百米之间,经过急冷后凝结为致密的结晶态石英,主要产地为花岗岩片麻岩区和花岗岩区。大多数情况下,其矿体形状是不规则的脉状形式,单个脉石英矿区可以由单条或者多条矿脉组成,脉石英颜色是纯白色,油脂光泽,且其纯度很高,矿物组成基本上是石英,其SiO2含量达到了99%以上。

  我国脉石英矿则主要分布于江苏东海、四川、黑龙江、湖北等地的变质岩区。湖北省蕲春县其中石英石储量过1亿吨,含硅量达99.98%以上,品位居全国之冠。


中国石英矿源八大矿区

根据石英矿的成矿时间和中国石英资源的分布及主要矿床,又可将石英矿资源划分为8大成矿区。
 
1.辽-翼-豫石英(砂)岩分布区。从最北的吉林浑江经过辽宁、河北、北京、山西到河南方山,基本上呈北东向展布,并严格地受元古界及震旦系含矿层所控制,为我国主要含矿区。

2.长江流域砂岩分布区。东起于江苏、浙江,经江西至湖北,往北扩展至陕西汉中,往南延伸至广西、湖南、贵州,为我国南方的主要成矿区。

3.南沿海砂矿分布区。主要于东南沿海分布,北起闽南晋江,南至广西北海,为我国主要海砂矿分布区。

4.通辽砂矿分布区。为西辽河-柳河广大地区,目前矿床主要集中于郑大铁路沿线一带,为我国北方硅质原料的主要供应基地之一。

5.黄河沿岸砂矿分布区。如兰州河湾砂矿和内蒙古四道泉砂矿。

6.宿迁、南宁、当阳砂矿分布区。受原沉积盆地所控制。分别单一鼓励的出现。

7.沂南石英砂岩分布区。沂南地区大面积分布石英砂岩。

8.辽南-凤阳石英岩分布区。分布较稳定,矿床规模大,质量好。

综合来看,我国石英矿原料种类较多,质量不一。随着国民经济和科学技术的快速发展,石英砂的应用已经不再局限于传统的玻璃、板材建筑等领域,更多的应用于高新技术产业,如半导体、光纤通讯、航空航天等。这也就对石英砂的质量提出了更高的要求。



石英砂的主要分类


石英有较高的耐火性能,工业上将石英砂常分为:普通石英砂,精制石英砂,高纯石英砂,熔融石英砂及硅微粉等。


1.普通石英砂

普通石英砂,即SiO2≥90—99%、 Fe2O3≤0.06—0.02%,耐火度1750℃,外观:部分大颗粒表面有黄皮包囊。普通石英砂一般是采用天然石英矿石,经破碎,水洗,烘干,二次筛选而成的一种水处理滤料;该滤料具有:无杂质,无棱角,密度大,机械强度高,载污能力线使用周期长的特点,是化学水处理的理想材料。粒度范围5—220目,可按用户要求粒度生产。主要用途:冶金,墨碳化硅,玻璃及玻璃制品,搪瓷,铸钢,水过滤,泡花碱(水玻璃),化工,喷吵等行业。




2.精制石英砂

又称酸洗石英砂,SiO2≥99—99.5%、 Fe2O3≤0.005%,采用优质天然石英砂,砂浆。


3.高纯石英砂

SiO2≥99.5—99.9%、 Fe2O3≤0.001%,采用优质天然石英石,砂浆。(mm为亳米)


4.熔融石英砂


化学成份: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

物理性能:外观为无色透明块状,颗粒或白色粉末,相对比重:2.21 。莫氏硬度:7.0 ,pH值:6.0 。


5.硅微粉

硅微粉:外观为灰色或灰白色粉末﹑耐火度>1600℃。容重:200~250千克/立方米。硅微粉的化学成份见下表:




石英砂的主要用途


石英砂所具有的独特的物理、化学特性,使得其在航空、航天、电子、机械以及当今飞速发展的IT产业中占有举足轻重的地位,特别是其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律,使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性,在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用。


1.玻璃行业

玻璃平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品(玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等)、光学玻璃、玻璃纤维、玻璃仪器、导电玻璃、玻璃布及防射线特种玻璃等的主要原料。


2.陶瓷

陶瓷及耐火材料瓷器的胚料和釉料,窑炉用高硅砖、普通硅砖以及碳化硅等的原料;冶金硅金属、硅铁合金和硅铝合金等的原料或添加剂熔剂混凝土、胶凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能检验材料(即水泥标准砂)等。


3.化工

研磨材料(喷砂、硬研磨纸、砂纸、砂布等),清砂、除锈、去除氧化皮处理 ;

电子 高纯度金属硅、通讯用光纤等 ;

橡胶、塑料填料(可提高耐磨性);

涂料填料可提高涂料的耐候性;

应用于铸造、锻造、机械、冶金、热处理、钢结构、网架结构、集装箱、船舶、修造、桥梁、矿山、等领域的清砂、除锈、强化、成形、消除应力及各种型材的表面清理和涂装、电镀前的粗糙度(拉毛)预处理、石材切割、磁丸铸造、作为重型混凝土及高炉耐火材料的添加剂,以增加其耐磨性,耐高温性,抗冲刷性、静电屏蔽、防辐射、油井的过滤罐、配重等等;

花岗岩、大理石表面处理采用优质的石英砂为原料专门为体育运动场馆设计生产的草坪专用产品,具有硬度高、比重大、粒度均匀、棱角小、颜色自然等特点,对人造草坪损伤小、形成保护草毛的作用,使草坪更为耐用。得到了国内多家大专院校体育场馆的应用,石英砂是现代田径场、足球场、高尔夫球场等人造场地配套使用的理想材料。


4.水处理滤料

由于三层滤料滤床的石英砂粒径比双层滤料的石英砂粒小,且石英砂层之下还有一层更细的重质无烟煤滤料,所以在其它条件相同,甚至滤速高一些的情况下,三层滤料滤池的滤后水的水质比双层滤料滤池的水质为好。在使用石英砂的时候,尽量配合使用。


5.石英砂滤池

污水厂尾水通过进水管进入过滤器底部,经布水器均匀布水后自上而下通过滤料层。在此过程中,尾水被过滤,去除了水中的污染物。同时石英砂滤料中污染物的含量增加,并且下层滤料层的污染物程度比上层滤料要高。此时打开位于过滤器中央的空气提升泵,将下层的石英砂滤料提至过滤器顶部的洗沙器中进行清洗。滤砂清洗后返回滤床,同时将清洗所产生的污染物外排。石英砂滤料在提升泵的作用下呈自上而下的运动,对尾水起搅拌作用。过滤器内滤料能够及时得到清洁,抗污染物负荷冲击能力强。石英砂过滤器特殊的内部结构及其自身运行特点,使得混凝、澄清、过滤在同一个池体内可全部完成。

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