石英常识资料Word文档下载推荐.docx

1、脉石英、石英砂、石英砂岩、石英岩（硅石）、石英质砾石及硅藻土等。制造硅质耐火材料用的硅石只有石英原料的一个类型。 1.脉石英 脉石英（Vein quartz）颜色洁白、致密块状的石英，半透明，贝壳状断口，油脂光泽，因呈脉状产出，故称脉石英，属于结晶硅石的一种。它是岩浆期后从岩浆中分异出来的二氧化硅热溶液，充填在早期形成的岩石裂隙中冷凝而成，SiO2的含量可达97%99%之间。它是生产日用陶瓷的优质原料，但由于它呈致密块状，加热时体积膨胀剧烈，通常需要预先煅烧、加工碾碎后使用。脉石英也是制造高硅质，高密度硅砖的原料。我国广西、山东、江苏北部等地出产脉石英。 2.石英砂 石英砂（Silica sa

2、nd）又称硅砂，是由粒径0.12mm的石英组成的砂粒，通常由暴露在地表的石英质母岩，如花岗岩、伟晶岩，片麻岩经风化、破碎而形成。它在第四纪沉积物以及现代河流、湖泊、海滩中广泛分布。天然石英砂有海岸砂及山砂。石英砂中常含杂质，一般应予选矿处理。其品位根据其中的Fe2O3、Al2O3、CrO3、TiO2的含量及其粒度组成而定。由硅石和石英砂岩粉碎加工亦可制得石英砂、它们均是玻璃工业的主要原料。 3.石英砂岩 石英砂岩（Silicarenite）是一种固结的砂质岩石，由砂质硅结物硅结石英砂粒而成。砂粒中石英的含量在99%以上；硅质胶结物为蛋白石及玉髓，他们可以围绕石英砂粒发育成次生加大胶结物，形成沉

3、积石英岩。根据颗粒大小分为粗粒砂岩、中粒砂岩与细粒砂岩；按胶结物的不同分为：钙质砂岩、硅质砂岩、长石质砂岩等。石英砂岩随胶结物的不同而呈白、黄、红色等。有时因为风化影响而使结构松弛，成为软砂岩。质地纯净者，SiO2含量可达97%以上。在陶瓷工业中，石英砂岩主要用做瘠化料，以降低坯体的可塑性，减少制品的干燥收缩与变形；含硅高、含铁低的砂岩，一般可用语玻璃工业；水泥工业中多用做硅质校正原料，用于调整熟料的硅酸率。我国华北震旦系地层，华南泥盆系地层中石英砂岩和沉积石英岩分布很广。 4.石英岩 石英岩（Quartzite）亦称硅石，是由石英砂岩受动力变质作用而生成的变质岩，主要由石英的颗粒集合体所构成

4、。由于在变质过程中石英颗粒发生重结晶、挤呀等现象，因而岩石的硬度和强度都较石英砂岩大，端面致密，在显微镜下，石英颗粒之间呈锯齿状接触。根据变质程度，分为砂岩质石英岩，再结晶石英岩（结晶硅石）和胶结石英岩（胶结硅石）。石英岩广泛用作玻璃、水泥、陶瓷工业中的原料。在耐火材料工业中常用于制造高硅质、高密度硅砖。我国辽宁石门、河南铁门、山东王村、湖南湘乡等地出产结晶硅石；山西五台则出产硅结硅石。 5.石英质砂石 石英岩砂石（Quartz gravel）外形如鹅蛋，故俗称“鹅卵石”，通常呈白色、灰色，亦有黑色者。色白者由石英岩、石英砂岩或脉石英经风化、破碎、磨圆而形成。色黑者多有燧石组成（燧石是一种硅质

5、化学沉积岩，常呈层状、结核状产于石灰岩中）。质地坚硬，硬度为7。陶瓷与耐火材料工业中常用于球磨机的磨球。质地纯净的亦可作为陶瓷坯、釉的原料。鹅卵石产于多山的海滨及山区河滩中，如大连、青岛海滩；在第四纪沉积层中也有广泛分布，如南京附近的雨花台砂石层。 6.硅藻土 硅藻土（Diatomaceous earth）是由海水或淡水中的微生物硅藻类的遗体骨骼（硅壳）堆积而成，本质上是含水的非晶质而氧化硅。硅藻土中硅藻的含量可打达70%190%，SiO2含量一般在70%以上，呈多空状结构，故亦有人称之为细胞状硅石。比重2.12.2，硬度小，常含有粘土、火山灰、有机物等杂质而呈白、黄、粉红，甚至褐、黑等色，以

6、白色者为优。其特点是吸附能力强，是良好的吸附剂以过滤材料，亦为绝热、隔音的优良材料，用于制造多孔陶瓷于轻质隔热砖。硅藻土多产于第三纪和第四纪的湖相、海相沉积地层中。石英 是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源。 石英晶洞硅的氧化物矿物成分为SiO2。主要指分布广泛的三方晶系的低温石英（-石英）。当温度在573以上时，则成为六方晶系的高温石英（-石英）。低温石英晶体常呈带尖顶的六方柱状。柱面上有横纹，有左形晶与右形晶的区别。双晶很普遍，最常见的为道芬双晶和巴西双晶。通常呈晶族或粒状、块状集合体。纯净者为无色透明，但大多因含微量色素离子或细分散色裹体，或因具有色心而呈各种颜色，并使透明度降低

7、。玻璃光泽，断口常呈油脂光泽。莫氏硬度7，比重2.65。贝壳断口。具强压电性和旋光性。物理性质晶系：六方晶系 晶体：等轴状、柱状、六方双锥面形 集合体型态：块状、粗粒状、钟乳状、结核状 硬度：摩氏硬度为7 解理/断口：贝壳状断口 光泽：玻璃光泽 颜色：无、白，带有点灰、黄到橙黄、紫、深紫、粉红、灰褐、褐、黑 条痕：白色 比重：2.65 2.66 其他：（1）具脆性 （2）具有热电性 （3）折射率 1.533 1.541,双折射率差 0.009，色散 0.013 （4）石英具有强烈的压电性（Piezoelectric property），即用力敲击摩擦时会产生火花，这也就是燧石取火的方法。（5）

8、石英内常见的包裹体有：发晶（Hair crystal）主要是金红石；草入水晶主要为电气石；水胆水晶石英中有液态包裹体；青石英内含浅蓝色金红石针状物；乳石英由细水孔洞引起混浊状；绿石英由板状或碎片状的绿泥石组成，有时可能是绿色针状的阳起石；砂金石（Aventurine）石英岩内部含有绿色或红褐色的云母细片，又名耀石英，俗称东陵石。常见烟黑色至暗褐色的烟水晶，主要是这些岩类含有较多量具有放射性之铀、钍元素的关系。硅石quartz stone 是脉石英、石英岩、石英砂岩的总称。主要用于冶金工业用的酸性耐火砖。纯硅石可作石英玻璃或提炼单晶硅。化学工业上用于制备硅化合物和硅酸盐，也可作硫酸塔的填充物。建

9、材工业上用于玻璃、陶瓷、硅酸盐水泥等。制备或来源：有岩浆 热液形成的或沉积形成的。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，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、金属表面保护剂。主要分布在梁家寨乡，榆林坪乡、上社镇和西潘乡等地。石英砂岩分布在仙

10、人乡庄只一带。无地质勘查资料，根据各矿点矿床出露长度和宽度，估算地质储量约5000万吨。根据各矿点拣块化验分析，含二氧化硅约在9699之间。该矿现有开采点十处。年矿石采出量约3万吨。硅石主要用于玻璃，陶瓷、冶炼、硅铁，工业硅、硅砖等。硅石化学加工 chemical processing of silica 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。加工方法 硅石经化学加工，除还原生产单质硅外，首先得到硅化合物的母体产品硅酸钠（俗称水玻璃），

11、主要有碱法和硫酸钠法两种。碱法 硅石不溶于水和酸，但易与碱反应生成硅酸钠，所以碱法是硅石化学加工的主要方法。碱法又分为干法（纯碱法）和湿法（烧碱法）。干法（纯碱法）将含二氧化硅99以上的硅石粉碎到5080目,与纯碱按一定比例配合,在11001350的高温下焙烧46h，生成熔融态物料，反应式为：xSiO2nNa2CO3nNa2OxSiO2nCO2式中x和n的摩尔比称为硅酸钠的模数，工业用硅酸钠的模数一般为1.03.8。选择不同的配料比可得到不同模数的产品。在高温生产中碱易损失，故配碱量往往要稍高于模数要求的理论量。得到的熔融物料除含硅酸钠外，还含有未反应的硅石等水不溶物，用水溶解分离掉熔融体中不

12、溶物，得到无色透明的粘稠液体即硅酸钠产品。干法易于制造高模数的硅酸钠产品，生产条件要求不太苛刻，易于工业生产。但能耗大，操作条件差。湿法（烧碱法）将粉碎至120目以上的硅石粉（SiO2）含量高于99）,与烧碱按一定比例（由产品模数而定）配合，放入带搅拌的加压反应釜中，通蒸汽加热到175以上,压力控制在811kPa以上，反应46h,冷却后过滤，除去未反应的二氧化硅，即可得到液体硅酸钠产品，反应式为：xSiO22nNaOHnNa2OxSiO2nH2O湿法能耗低，操作环境较好，但不易得高模数产品。硫酸钠法 将含二氧化硅达98的硅石粉碎到80目，与硫酸钠（其配比按产品的模数定）和煤粉按一定比例配合，在

13、反射炉内反应。首先硫酸钠还原成硫化钠，后者与硅石反应得硅酸钠，同时放出二氧化硫。反应式为：Na2SO44CNa2S4COnNa2SxSiO23/2nO2nNa2OxSiO2nSO2在反应中硫酸钠往往还原不完全，在高温下呈熔融态浮于硅酸钠熔体表面，称为硝水，硝水的腐蚀性极强，易腐蚀炉衬，同时遇水易爆炸。并且该反应中产生二氧化硫，污染环境，故工业上很少采用。方石英粉 选用优质的天然石英，通过独特的高温处理工艺加工而形成的粉末，使其分子结构排列由有序排列转为无序排列。其色白，纯度较高、流动性能好、并具有以下性能：1、优良的光学性质：方石英的折射率从石英的 1.55 下降到 1.48, 更接近 PE

14、、 PP 及一些树脂的折射率。混合后的树脂呈透明状，不遮盖颜料本身的色彩，而用其它填料填充则会使颜料的色彩变浅、失真。 2、反射率：方石英的具体结构有助光反射，可取代玻璃微珠作反光油漆，既可增强防滑性，又可提高油漆的反光性。 3、白度，低密度、色泽光亮：方石英的白度达 95% 以上，在涂料、油漆中使用，可取代部分钛白粉，降低配方成本。 4、抗腐蚀，耐刻划、耐擦洗、耐磨性能好。 5、不含有机物污染，金属含量极低：可增强涂料的抗紫外线能力，并具有良好的绝缘性、良好的电磁辐射性和低的介电常数。 6、优良的抗热震性。方石英受热 220 240 左右时，发生一定程度的热膨胀，正好补偿环氧树脂、石膏等在此

15、温度下固化反应时的收缩，使浇注体不变形。 7、极低的热膨胀系数、 抗沉淀性好、抗腐蚀性好。 应用行业：电子材料、高功能环氧树脂、精密铸造、高档电瓷、电子晶片打磨、抛光材料、珠宝行业、特种陶瓷材料、特种耐火材料、高档造纸、高档涂料油漆 高档涂料、精密模具、 屏蔽材料行业，日用化工，粘合剂，塑料， PTC 材料、 航空、航天、齿科材料和硅橡胶等中高级填料，各类工业保护涂料、木器、粉末涂料、油墨及其他功能性应用石英粉概况 石英粉理化性质（同石英砂）又称硅微粉 石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2 ，石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，硬度7，性脆无解理，贝壳状

16、断口，油脂光泽，密度为2.65，堆积密度（20-200目为1.5），其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微溶于KOH溶液，熔点1650。从矿山开采出的石英石经加工后，一般细度在120目以上（小于120目）的产品称石英砂。超过120目的产品称为石英粉。石英粉分干法和水法两种生产方式，各种常规规格：120M，200M，260M，325M，600M,800M,1000M及2000M（M为目数）。另外也可按客户要求加工异型规格，要求粒度分布的一般也可加工。用途：一、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

17、璃等的主要原料二、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 三、建筑：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 四、化工：硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，无定形二氧化硅微粉五、机械：铸造型砂的主要原料，研磨材料（喷砂、硬研磨纸、砂纸、砂布等）六、电子：高纯度金属硅、通讯用光纤等 七、橡胶、塑料：填料（可提高耐磨性） 八、涂料：填料（可提高涂料的耐候性）。常用包装为25KG和50KG.石英粉分干法和水法两种生产方式:1、干法生产石英粉，主要设备有磕石机、粉碎机

18、、振动筛等。其工艺流程为石英石矿料经过磕石机加工成较小石料，石料再经过粉碎机加工砂粒，然后经过振动筛筛分，在筛分过程中利用磁铁棒和排磁铁除铁，然后分装完毕入库。2、水法生产石英粉，主要设备有磕石机、石碾、烤房、振动筛、水路系统等。其工艺流程大致如下：石英石矿料经过磕石机加工成较小石料，石料再经过石碾碾压成砂粒，碾压时不停的加水，水带着砂粒流入沉淀池内，再把沉淀池内的砂粒运入烤房烘烤成干砂粒，然后再经过振动筛筛分，在筛分过程中利用磁铁棒和排磁铁除铁，然后分装完毕入库。干法生产的石英粉分为普通石英粉、精制石英粉二种等级。因石英石矿料从山上开采下来的时候，本身带有黄褐色的表皮。挑选出较小的石英石矿料

19、直接破碎筛分的产品称普通石英粉，表观呈现黄褐色与白色相间，其优点是价格便宜，缺点是杂质较多，故多用于建筑行业.挑选出大的矿料，经过人工去除表面黄褐色外皮，再加工而成的就是精制石英粉了，其表观呈现白色，亮晶晶，如同白砂糖一样。因加工过程费时费料，故价位较高。水法生产的石英粉分为普通石英粉和精制石英粉。把较小的石英石矿料加工成普通石英粉，把大的石英石矿料加工成精制石英粉。与干法石英粉相比，水法石英粉因在生产过程，较少产生设备铁以及用水冲走杂质，如含铁量及杂质都少于干法石英粉，但因其加工较为费工费料，故价位较高。石英粉不分等级，只分规格。因其具备白度高，无杂质、铁量低等特点，故应用范围广.金属硅结晶

20、型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。硅的用途：高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。 可应用于军事武器的制造第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温，全靠它那三

21、万一千块硅瓦拼砌成的外壳。光导纤维通信，最新的现代通信手段。用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维，激光在玻璃纤维的通路里，无数次的全反射向前传输，代替了笨重的电缆。光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话，它还不受电、磁干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。光纤通信将会使 21世纪人类的生活发生革命性巨变。性能优异的硅有机化合物。例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料。在地下铁道四壁喷涂有机硅，可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表，涂一层薄薄的有机硅塑料，可以防止青苔滋生，抵挡风吹雨淋和风化。天安门广场上的人民英雄纪念碑，便是经过有机硅塑料处理表面的，因此永远洁

22、白、清新。发现 1822年，瑞典化学家白则里用金属钾还原四氟化硅，得到了单质硅。分布 硅主要以化合物的形式,作为仅次于氧的最丰富的元素存在于地壳中，约占地表岩石的四分之一，广泛存在于硅酸盐和硅石中。制备 工业上，通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。化学反应方程式：SiO2 + 2C Si + 2CO 这样制得的硅纯度为9798%，叫做金属硅。再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.799.8%的金属硅。如要将它做成半导体用硅，还要将其转化成易于提纯的液体或气体形式，再经蒸馏、分解过程得到多晶硅。如需得到高纯度的硅，则需要进行进一步的提纯处理。同位素 已发现的硅的同位素共有12种，包

23、括硅25至硅36，其中只有硅28，硅29，硅30是稳定的，其他同位素都带有放射性。用途 硅是一种半导体材料，可用于制作半导体器件和集成电路。还可以合金的形式使用（如硅铁合金），用于汽车和机械配件。也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中。还可用于制造玻璃、混凝土、砖、耐火材料、硅氧烷、硅烷。硅的特性 名称, 符号, 序号 硅、Si、14 系列 类金属 族, 周期, 元素分区 14族（IVA）, 3, p 密度、硬度 2330 kg/m3、6.5 颜色和外表 深灰色、带蓝色调 地壳含量 25.7% 原子属性 原子量 28.0855 原子量单位 原子半径（计算值） 110（111）pm共价半径 111 pm

24、 范德华半径 210 pm 价电子排布 氖3s23p2 电子在每能级的排布 2，8，4。氧化价（氧化物）4（两性的）。晶体结构 面心立方物理属性 物质状态 固态 熔点 1687 K（1414 C） 沸点 3173 K（2900 C） 摩尔体积 12.0610-6m3/mol 汽化热 384.22 kJ/mol 熔化热 50.55 kJ/mol 蒸气压 4.77 帕（1683K） 声速 无数据 其他性质 电负性1.90（鲍林标度）比热 700 J/（kgK） 电导率 2.5210-4 /（米欧姆）热导率 148 W/（mK） 第一电离能 786.5 kJ/mol 第二电离能 1577.1 kJ/

25、mol 第三电离能 3231.6 kJ/mol第四电离能 4355.5 kJ/mol 第五电离能 16091 kJ/mol 第六电离能 19805 kJ/mol第七电离能 23780 kJ/mol 第八电离能 29287 kJ/mol 第九电离能 33878 kJ/mol第十电离能 38726 kJ/mol 最稳定的同位素 同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量 MeV 衰变产物28Si 92.23 % 稳定 29Si 4.67 % 稳定 30Si 3.1 % 稳定 32Si 人造 276年 衰变 0.224 32P 核磁公振特性 29Si 核自旋 1/2元素名称：硅 元素原子量：28.09

26、元素类型：非金属发现过程：1823年瑞典的贝采利乌斯，用氟化硅或氟硅酸钾与钾共热，得到粉状硅。元素描述：由无定型和晶体两种同素异形体。具有明显的金属光泽，呈灰色，密度2.32-2.34克/厘米3，熔点1410，沸点2355，具有金刚石的晶体结构，电离能8.151电子伏特。加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中，可溶于碱溶液中，并有氢气放出，形成相应的碱金属硅酸盐溶液，于赤热温度下，与水蒸气能发生作用。硅在自然界分布很广，在地壳中的原子百分含量为16.7%。是组成岩石矿物的一个基本元素，以石英砂和硅酸盐出现。元素来源

27、：用镁还原二氧化硅可得无定形硅。用碳在电炉中还原二氧化硅可得晶体硅。电子工业中用的高纯硅则是用氢气还原三氯氢硅或四氯化硅而制得。元素用途：用于制造高硅铸铁、硅钢等合金，有机硅化合物和四氯化硅等，是一种重要的半导体材料，掺有微量杂质得硅单晶可用来制造大功率的晶体管，整流器和太阳能电池等。元素辅助资料：硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。如果说碳是组成一切有机生命的基础，那么硅对于地壳来说，占有同样的位置，因为地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类；水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。但是，硅与氧、碳不同，在自然界中没有单质状态存在。这就注定它的发现比碳和氧晚。拉瓦锡曾把硅土当成不可分割的物质元素。1823年，贝齐里乌斯将氟硅酸钾（K2SiF6）与过量金属钾共热制得无定形