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1、工业矿物与岩石课程作业石英矿物及其工业应用宝石1041温志伟1001451125石英英语： Quartz由二氧化硅组成的矿物，半透明或不透明的晶体，一般乳白色，质地坚硬。石英化学式为Si02。在自然界中的石英石的主要成份为石英，常含有少量杂质成分,如A1203, CaO, MgO等，它有多种类型。日用陶瓷 原料所用的有脉石英、石英砂、石英岩、砂岩、硅 石、蛋白石、硅藻十等,水稻外壳灰也富含SiO2。 石英外观常呈无色、白色、乳白色、灰白半透明状 态，莫氏硬度为7，断面具玻璃光泽或脂肪光泽, 比重因晶型而异，变动于2. 222. 65之间。跟普 通砂子、水晶是“同出娘胎”的一种物质。当二氧 化硅
2、结晶完美时就是水晶：二氧化硅胶化脱水后就 是玛瑙;二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石;氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩。蔷薇石英石英是非可塑性原料，其与粘十在高温中牛成的莫来石晶体赋予瓷器较高的机械强度和 化学稳定性，并能增加坯体的半透明性，是配制白 釉的良好原料。民国时期多采用景德镇下三宝蓬村所产 石英。新中国成立后大多采用星子、都昌、修水等 地的石英，尤其是2000年以后，石英用量剧增。 釉料中用量为10%30%,使用前应洗净拣选，除去 污物杂质，放在窑内高温煅烧，便于粉碎。无色、透明的石英的变种，希腊人称为 “Krystallos”，意思是“洁白的冰”，他们确信 石
3、英是耐久而坚固的冰。中国古代人认为嘴里含上 冷的水晶能够止渴。石英是地球表面分布最广的矿物之一，它的用途也相当广泛。远在石器时代，人们 用它制作石斧、石箭等简单的生产工具,以猎取食物和抗击敌人。石英钟、电子设备中把压 电石英片用作标准频率;熔融后制成的玻璃，可用于制作光学仪器、眼镜、玻璃管和其它产 品；还可以做精密仪器的轴承、研磨材料、玻璃陶瓷等工业原料。石英晶体内含有细小的气泡或液体充填裂隙时,会通过干涉光产生彩虹，能制成精 美的首饰。拿破仑的妻子约瑟芬皇后(Empress Josephine)拥有一个令人眼花缭乱的宝石 藏品，就是彩虹石英制成的首饰。石英因含各种杂质，颜色各异，有以下异种：
4、 水晶(rock crystal)无色透明 紫水晶(amethyst):紫色透明或半透明，加热可脱色。 蔷薇石英(rose quartz) 浅玫瑰色，致密半透明。烟水晶(smoky quartz)：颜色或褐色透明异种。成色原因是在辐射线作用下， Si被Al代替，是四面体产生顺磁中心缺失引起。颜色进一步加深就成为墨晶(blackquartz)黄水晶(ci trine)：黄金色或柠檬黄色编辑本段性质结构石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是Si02。 石英砂的颜色多种多样常为乳白色、无色、灰色。硬度为7,性脆，无解理，贝壳状断口。 油脂光泽，相对密度为2.65，其化学、
5、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微 溶于K0H溶液，熔点1750C。具压电性。编辑本段主要类型石英按品质可分为普通石英砂，精制石英砂，高纯石英砂，熔融石英砂。高纯石英砂 1，普通石英砂：Si0229099%, Fe0W0.060.02%,耐火 度17501800C,外观部分大颗粒，表面有黄皮包 囊。粒度范围5220且，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，化工，喷沙等行业。2, 精制石英砂： Si0229999.5%,Fe203W0.020.015%, 精选优质矿石进行复杂加工而成。粒度范围用 5480目,可按用户要求生产，外
6、观白色或结晶状。主要用途：高级玻璃，玻璃制品，耐火材料，熔炼石类，精密铸造，砂轮磨材等。3, 咼纯石英砂：Si02299.599.9%,Fe0W0.005%，是采用13级天然水晶石和优质天然石类，经过精心挑选，精细加工而成。粒度范围10.5mm, 0.50.1mm, 0.10.01mm, 0.010.005mm 不等。4, 熔融石英砂化学成份：SiO2： 99.999.99%； Fe203： 10PPM25PPM； Max Li2O 含量：12PPM； Max Al2O3 含量：2030PPM； Max K2O 含量：2025PPM； Max Na20 含量：1020PPM。物理 性 能:外观
7、为无色透明块状，颗粒或白色粉末。真比重：2.21；莫 氏硬度：7.0； PH值:6.05, 硅微粉硅微粉:外观为灰色或灰白色粉末。耐火度1600C。 容重：200250千克/立方米。硅微粉的化学成份见下表：项 目平均值SiO275 96%Al2031.00.2%Fe2030.90.3%MgO0.70.1%CaO0.30.1%NaO1.30.2%PH值中性主要用途1) 冶金工业：主要用于制造耐火材料一硅砖，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：是制造玻璃的主要原料。可制造各种平板玻璃、夹丝玻璃、压花玻 璃、
8、空心玻璃、泡沫玻璃、玻璃砖、各类包装瓶罐，玻璃器皿如：啤酒瓶、玻璃杯、保温瓶 及装饰品，可以制造光学玻璃，玻璃仪器，玻璃纤维，导电玻璃，玻璃不及防射线特种玻璃。 也可做成耐火砖作玻璃熔窑的窑衬。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。也可作沙子水泥配料，加气混凝土，普 通制品等。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。也可制造水玻璃、硅胶、干燥剂，石油精炼催化剂。制造外墙涂料，马 路画线漆等。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
9、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。石英砂岩，主要成份为石英，密度为每平方厘米2.65克，莫氏硬度为7,结晶属 于六万晶体系，外观成白色、青灰色、灰白色等。主要用于玻璃制品，铸造工业，冶金工业， 陶瓷铀面，耐火材料，水泥工业，化学工业等。石英粉的用途：用于玻璃行业可制造各种 平板玻璃、夹丝玻璃、压花玻璃、空心玻璃、泡沫玻璃、玻璃砖
10、、各类包装瓶罐，玻璃器皿 如：啤酒瓶、玻璃杯、保温瓶及装饰品，可以制造光学玻璃，玻璃仪器，玻璃纤维，导电玻 璃，玻璃不及防射线特种玻璃。铸造行业用于造型用沙。冶金行业可作冶炼添加剂，熔剂及 各种硅铁合金。耐火材料行业可作窑用高温砖，普通砖及耐火材料等。水泥行业可作沙子水 泥配料，加气混凝土，普通制品等。化学工业可制造水玻璃、硅胶、干燥剂，石油精炼催化 剂。制造外墙涂料，马路画线漆等。石英砂是重要的工业矿物原料，广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶金、建 筑、化工、塑料、橡胶、磨料等工业。应用领域用途玻璃平板玻璃、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、
11、导电玻璃、玻璃布及 防射线特种玻璃等的主要原料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。石英砂（粉）系列粉体材料是以高纯结晶硅石为原料，经水洗或酸洗研磨干燥分级 而成石英在建陶产品中的作用1石英在瓷砖中是重要的瘠性原料，它的引入可以减低制品坯体的干燥收缩率与变 形缺陷，有助于加速干燥过程，节约工艺流程时间。2,石英在高温时发生多晶型转化并产生体积膨胀，可以部分减少坯体烧成时产生 的收缩，减弱由于烧成收缩过大而造成的应力，从而改
12、善制品烧成性能。3石英在烧成的过程中，一部分溶解于长石玻璃液中，可以提高玻璃液的粘度，多 余的石英则构成坯体的骨架。这样不仅使坯体具有了在高温下抵抗变形的能力，而且能增加 产品的实物强度。作为瘠性原料的熟料熟料系将部分天然矿物原料预先进行高温煅烧，使其减少收缩，增加强度，部分改 变其物理化学性能，改善与提高工艺性能。如高岭土系列原料经过高温煅烧可以生成莫来石 晶体；滑石类原料煅烧可形成堇青石晶体物质；部分粘土原料煅烧成熟料后由于过多的有机 杂质在烧成过程中排除出大量气体，消除了隐患，从而有效保证了加快新型低温快烧烧成工 艺的速率，对于提高产品质量与烧成高效率具有重要的意义。粘土原料加工成熟料后
13、，其内 部和含有的结晶水与有机物得到排除从而失去可塑性并发生了体积收缩,在进行配方计算时， 其化学组成相当于从原始组成中除去灼烧减量。现在许多建陶企业采取将烧成后的瓷砖废品磨碎后，再按一定的比例加入坯料内， 同样可以取得瘠化作用。这种方法既不影响制品的化学组成，又是一种经济合理的方法。不 过其添加量应以各企业工艺流程具体情况而定，必须考虑到废坯加入的比例及坯料对可塑性 的要求。在生产彩釉瓷砖的企业，废品上的釉料由于液相特殊的化学成分会导致坯体烧结性 能不稳定，故需在配料时予以注意。目前瓷砖配料中素烧废坯引入量可控制在5%T5%之 间的范围。总之，瘠性原料在瓷砖生产工艺中占有很重要的位置，不可不
14、予重视。国外熟料研究状况目前欧洲及日本一些建陶企业出于环境保护及节约地球优质原料的目的，已经把地 质劣质原料的充分开发利用及城市垃圾、建筑废弃物的综合利用纳入陶瓷制品生产领域，其 中许多劣质原料与废弃物经过高温煅烧，将有机物与有害杂质排除后成为可以使用的熟料， 再作为瘠料加人到坯料配方中。目前随着高温快速烧成工艺科技含量的不断提高，烧成温度 大幅度降低，因之可选用的瘠性原料范围有扩大的趋势。发达国家正是在此背景下加快了新 型瘠性原料的开发利用的步伐，并且取得较大的效果。石英矿石经过加工后，采用国内先进的生产工艺，其中包括石碾水冼，为国内众多客户 提供极其适合的产品及服务。应用领域涵盖水处理滤料
15、，道路标线涂料，道路标线油漆，体 育场草坪用砂，足球场用砂，高尔夫球场用砂，防腐除锈喷砂，保温材料，精密铸造用砂， 玻璃陶瓷等行业。滤料系列适应于各种过滤器、离子交换器和无阀滤池、虹吸滤池、移动 式供水设备及微滤、超滤、反渗透、海水淡化等。可广泛应用于自来水公司、电力、石油、 钢铁、化工、造纸、制药、制酒、饮料、矿泉水、纯净水、除盐水、除铁除锰、游泳池、工 业废水等行业。石英砂的用途一：二氧化硅含量在98. 5%以上的称石英石，二氧化硅含量在98. 5%以下的称 硅石。石英砂的用途二：石英石经破碎后称石英砂，石英砂分精制、半精制、普通。石英砂的用途三：特性：石英硬度为7,比重2.65，颜色呈乳白色、淡黄、褐色及灰色，石 英有较高的耐火性能，熔点为1730摄氏度。石英砂的其他用途：耐火材料，铸造，1：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），清砂、除锈、 去除氧化皮处理2:电子高纯度金属硅、通讯用光纤等3:橡胶、塑料填料（可提高耐磨性）4: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
