矽砂

矽砂，又名二氧化矽或石英砂。是以石英為主要礦物成分、粒徑在 0.020mm-3.350mm 的耐火顆粒物，根據開採和加工方法的不同分為人工矽砂及水洗砂、擦洗砂、精選（浮選）砂等天然矽砂。矽砂是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的矽酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2 ，矽砂的顏色為乳白色或無色半透明狀，硬度7，性脆無解理，貝殼狀斷口，油脂光澤，相對密度為2.65，其化學、熱學和機械性能具有明顯的異向性，不溶於酸，微溶於KOH溶液，熔點1750℃。顏色呈乳白色、淡黃、褐色及灰色，矽砂有較高的耐火性能。

基本介紹

• 中文名：矽砂
• 外文名：Silica sand
• 別名：二氧化矽或石英砂
• 顏色：乳白色、淡黃、褐色及灰色
• 特性：較高耐火性能
• 核心原料：二氧化矽

概述

矽砂和石英砂不屬於同類物質，兩種物質均以二氧化矽為主要成分，但石英砂是結晶體，是由石英石製備而成，矽砂由含二氧化矽的沙子砂礫製備而成，兩者外觀差異較較大，製成方法也存在差異，之所以被中國人以含量百分比來區分是因為我國石英砂較易獲得，另外我國的石英砂含量高於我國矽砂含量，故我國錯誤的稱石英砂又名矽砂，或矽砂又名石英砂，是製作玻璃的主要原料。矽砂有普通矽砂、精製矽砂和高純矽砂。普通矽砂中二氧化矽的含量90%至99%之間，氧化鐵含量小於0.02%；精製矽砂中二氧化矽的含量在99%至99.5%之間，氧化鐵含量小於0.015%；高純石英砂中二氧化矽的含量在99.5%至99.9%之間，氧化鐵含量小於0.001%。純度較高的矽砂為乳白色的，當雜質含量較多時，矽砂會呈現褐紅色、淺棕色等顏色，矽砂的熔點約為1750℃，粒徑在0.02mm～3.35mm之間，不溶於除氫氟酸以外的酸，具有良好的化學穩定性、電絕緣性、耐磨性等特點。世界上主要的玻璃生產國，如蘇聯、美國、比利時等國玻璃矽質原料大部分用的是天然矽砂。我國的天然矽砂質量比較差，一般用石英砂岩粉碎加工的矽砂作為玻璃的原料。

二氧化矽作為矽原料的核心原料在矽原料的生產與供應中起著不可替代的重要基礎作用。它所具有的獨特的物理、化學特性，使得其在航空、航天、電子、機械以及當今飛速發展的IT產業中占有舉足輕重的地位，特別是其內在分子鏈結構、晶體形狀和晶格變化規律，使其具有的耐高溫、熱膨脹係數小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應、諧振效應以及其獨特的光學特性，使得其在許多高科技產品中發揮著越來越重要的作用，如，IT行業的核心技術產品——計算機晶片，光導纖維，電子產業的諧振器，新型電光源，高絕緣的封接材料，航空航天儀器，軍工技術產品，特種光學玻璃，化學分析儀器等等，都離不開這些基礎原料。

矽砂

天然矽砂分為水洗砂、擦洗砂、精選（浮選）砂等，水洗砂主要用於鑄造業，擦洗砂主要用於建築級玻璃和玻璃容器的生產，浮選砂是生產浮法玻璃的原料。

常用規格

矽砂常用規格有：1-2mm、2-4mm、4-8mm、8-16mm、16-32mm、10-20目、20-40目、40-80目、100-120目、200目、325目，SiO₂≥99-99.5% Fe₂O₃≤0.02-0.015%。

套用領域

套用領域概述

矽砂是重要的工業礦物原料，廣泛用於玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料、冶金、建築、化工、塑膠、橡膠、磨料等工業。

一、玻璃：平板玻璃、浮法玻璃、玻璃製品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導電玻璃、玻璃布及防射線特種玻璃等的主要原料

二、陶瓷及耐火材料：瓷器的胚料和釉料，窯爐用高矽磚、普通矽磚以及碳化矽等的原料。

三、冶金：矽金屬、矽鐵合金和矽鋁合金等的原料或添加劑、熔劑

四、建築：混凝土、膠凝材料、築路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料（即水泥標準砂）等 　 五、化工：矽化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無定形二氧化矽微粉

六、機械：鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等）

七、電子：高純度金屬矽、通訊用光纖等

八、橡膠、塑膠：填料（可提高耐磨性）

九、塗料：填料（可提高塗料的耐酸性）

十、航空、航天：其內在分子鏈結構、晶體形狀和晶格變化規律，而具有的耐高溫、熱膨脹係數小、耐腐蝕、高度絕緣、壓電效應、諧振效應以及其獨特的光學特性。

2011年，“矽砂資源利用國家重點實驗室(內蒙古風積沙資源利用研究中心)”正式落戶呼和浩特留學人員創業園。這是“矽砂資源利用國家重點實驗室”在我國設立的首個“內蒙古風積沙資源利用研究中心”，為沙漠風積沙綜合利用研究奠定堅實的基礎。

“矽砂資源利用國家重點實驗室”將與內蒙古大學等院校合作建立“砂產業”學校，按照“以砂精鑄、以砂興水、以砂增油、以砂治沙、以砂建築、以砂興農”六大領域，以生態農業為切入點，結合自治區盟市資源及市場需求，有計畫有步驟地建立分公司，形成年產值達到千億元規模的戰略性新興砂產業。

工業上的套用

1、在玻璃方面的套用：根據矽砂含量、純度及玻璃的化學成分等的不同，矽砂可以製作不同種類的玻璃，如普通的鈉鈣矽玻璃、添加著色劑的顏色玻璃、可改變光傳播方向的光學玻璃、具有特殊功能的特種玻璃、保溫隔熱玻璃、真空玻璃、導電玻璃，以及用玻璃製成的玻璃儀器、日常用具，如玻璃杯、眼鏡、微波爐轉盤、手機螢幕等。

2、在陶瓷方面的套用：陶瓷的白度對陶瓷質量有很重要的影響，為了提高其白度，可以向陶瓷原料中加入一些矽砂，而且加入矽砂後還可減少陶瓷坯體的乾燥時間，避免了因乾燥過慢導致的龜裂，同時，加入矽砂後會使陶瓷表面退皮現象消失，因此矽砂的加入在很大程度上提高了陶瓷的質量。矽砂除了可以在陶瓷上有所套用外，還可對矽砂進行細磨，使矽砂成粉，用於搪瓷的製備，搪瓷的製備對於矽砂純度的要求要高一些。

3、在鑄造方面的套用：矽砂在物理方面有比較特殊的性質，如抗熱震性、硬度大等特點，因此在模芯、模具等的鑄造上有很大的套用。製作陶瓷時，對矽砂的化學組分要求比較高，但是鑄造對矽砂的物理性質要求較高，如矽砂顆粒的粒度及形狀等。

4、在航空航天方面的套用：由於矽砂具有良好的壓電效應、高度絕緣、耐腐蝕、耐高溫等性能，是其它材料所沒有的，因此在航空、航天方面有非常重要的套用。

5、建築方面的套用：矽砂在建築方面的套用最為常見，如在建造房屋及修築道路時，向水泥、混凝土中加入一定比例的砂子，可使牆面、道路更加結實，防止裂紋的出現，矽砂套用於建築上時，對粒度有一定的要求，例如在建造房屋時，把矽砂與水泥混合之前需先用篩網把砂子篩的均勻，因此對矽砂的物理性質有一定的要求。

6、其它方面的套用：矽砂除了在玻璃、陶瓷、鑄造、建築等方面的套用外，還有一些其它比較特殊的套用，如用作砂紙、紗布等研磨材料；在塑膠中加入矽砂可以提高塑膠的耐磨性；用二氧化矽製成的石英光導纖維是信息高速公路的骨架；實驗室里使用的石英比色皿、石英坩堝等；用石英中具有彩色層狀或環帶狀的瑪瑙製成的瑪瑙飾品。

環境領域的套用

矽砂的另一個重要用途就是作為水處理的濾料、濾池。隨著我國經濟的發展，各種工廠不斷出現，水污染問題不斷顯現出來：工業廢水隨意排放，城市垃圾堆到河裡，農村噴灑的農藥隨雨水流到河裡等等，致使水中含有許多有害物質，人類無法飲用這些被嚴重污染的水。我國工業廢水有些未經處理直接排放到河裡，一些處理後的廢水未達到國家標準也直接排放到河裡，污水的處理能力很低。針對這種情況，我國進行了許多研究，各種可吸附廢水中有害金屬離子及有機物的納米材料、多孔碳材料等不斷被研究出來。用固體吸附劑去除廢水中有害離子是廢水處理的重要手段，但是用過的吸附劑再生又成為難題。而且，效果好的吸附劑成本很高，無法普遍套用到日常生活中去。矽砂分布廣泛，價格便宜，研究以矽砂為主要成分的吸附劑為解決水污染問題提供了依據。因此，以矽砂為原料研究其表面狀況、吸附性能等性質對處理水污染改善環境方面具有重要意義。