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石英矿床工业类型与工业应用的关系

来源:低密度陶粒支撑剂    发布时间:2024-08-11 09:44:03

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  石英矿物资源开发利用需要非常注意的是,由于不同矿床工业类型的形成地质条件不同,使石英的矿床规模大小、矿石组成结构和石英的晶体结构、晶体化学、粒度、球度和圆度等都存在比较大差别。

  石英矿床工业类型与工业应用特点有着密切的关系,也就是说,不同的矿床工业类型的石英有不同的应用特点。这正是石英矿物资源开发利用多样性和复杂性的原因所在。如何根据不同矿床工业类型石英的特点有明确的目的性地开发与利用,已成为石英矿物原料加工技术与项目成败的关键点。

  天然水晶:高纯石英最初是以一、二级天然水晶为原料,再经精选提纯加工而成。天然水晶成因的特殊性决定了它存在两个先天不足:一是储量小,开采条件差,资源匮乏,价格昂贵,难以满足大规模工业生产的需要;一是受形成环境变化的影响,矿物晶体化学成分不稳定,在大批量的工业应用中导致原料化学成分波动较大,原料标准化困难,难以满足高纯石英高端产品生产的需要。由于天然水晶的色彩丰富,晶莹剔透,美丽纯正,寓意美好,目前主要用作雕刻各种工艺品。

  石英砂岩:该类矿床一般规模较大,地质产状稳定,开采条件较好;同时,矿石一般具有硬度相比来说较低,天然粒度适中,易于破碎分级和大规模工业化生产。但是,石英砂岩胶结物成分很复杂,产生了较多杂质,加工产物通常能够很好的满足石英传统应用领域的技术指标要求,能够加工几乎所有w(SiO2)99%左右产品,也是该产品的最主要的组成原材料。需要指出的是,该类矿床的一些并不能用于铸造用石英砂产品加工,因为该产品对石英的粒度大小和角形因数还有严格要求;同时,受粒度大小、球度、圆度和破碎率等天然因素的影响和制约,一些不适用于3D打印砂和石油支撑剂的原料。

  石英岩:该类矿床同样具有规模大,地质产状稳定,开采条件较好等优点。同时,矿石一般致密均匀,块度好,更适合大规模工业化生产。其主要缺点是硬度大,破碎加工成本高,杂质提纯加工困难,缺少天然粒形和粒度。因此,不适用于对球度、圆度等有要求的铸造用石英砂和3D打印砂产品的加工,而大多数都用在其它w(SiO2)99%左右产品生产,也是该产品的主要的组成原材料。需要说明的是,石英岩一个十分重要的应用是用作金属硅原料,因为金属硅对石英原料纯度要求并不高,而石英岩在均匀性、块度和高温抗爆性等比较符合金属硅冶炼工艺技术指标要求。

  脉石英:脉石英目前主要的应用领域是制备w(SiO2)99%~99.9%的硅微粉,根本原因有二:一是与石英砂岩和石英岩等其它石英矿产资源相比,脉石英几乎全部由石英组成,SiO2通常大于2N,其它杂质含量相对较少,不需要复杂加工就能满足硅微粉的SiO2纯度技术指标要求;一是与石英的传统应用领域相比,硅微粉附加值较高但用量并不巨大,矿床资源量能够很好的满足需求。同时,如果脉石英高温防爆性技术指标符合标准要求的,还可用于金属硅冶炼原料;色泽均匀、杂质少、硬度高、油脂光泽好的脉石英还是人工石英板材用砂的良好原料。脉石英最有潜力的新用途是高纯石英。

  根据国际成功案例和我国研究实践,脉石英是加工高纯石英的理想原料之一,其工业价值和应用优势是:第一,高纯石英的附加值高,绝对用量少,过去按传统应用标准,是小矿;而今按新用途标准,则是大矿。第二,与石英岩和石英砂岩相比,脉石英几乎都由石英组成,SiO2纯度一般都在3N及以上,其它杂质含量相对较少,有利于高纯石英的提纯加工。第三,与天然水晶相比,脉石英除开采条件优势外,同一矿区的矿石质量相对来说还是比较稳定,为矿物原料均一化加工创造了条件。

  粉石英:与石英岩和石英砂岩相比,该类矿床分布不多,规模一般不大。其主要优点是通常自然白度高,天然疏松多孔,容易超细粉碎加工,可作为陶瓷原料,如果w(SiO2)达标,可加工w(SiO2)99%~99.9%的硅微粉等浅色矿物填料。其缺点是缺少天然块度和粒度,在许多w(SiO2)99%±产品的应用中受限。

  天然石英砂:该类矿床规模一般较大,其主要优点是通常拥有非常良好的天然粒度、球度和圆度,是加工铸造用石英砂、3D打印砂、彩色石英砂和石油压裂支撑剂等产品理想原料。但天然石英砂的杂质成分比较多,如果w(SiO2)达标,可用于w(SiO2)99%左右全部的产品加工。

  花岗岩石英:日本于20世纪90年代,采用细粒伟晶岩为原料加工透明的高纯石英。美国PPCC公司于20世纪80年代,采用英国西北海岸Foxdale地区花岗岩加工高纯石英,作为西欧石英玻璃的原料,其产品SiO2纯度为4N,Fe<1×10-6,其它杂质元素<5×10-6。美国尤尼明公司于上世纪90年代开始,对北卡罗来纳州SprucePine地区的伟晶花岗岩开展了卓有成效的开发利用,已开发出IOTA-STD(标准级)、IOTA-4、IOTA-6、IOTA-8等高纯石英系列新产品。显然,花岗岩石英已成为国外高纯石英生产的主要的组成原材料。

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