硅质原料一般工业要求修改稿0730讲解学习.docx

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硅质原料一般工业要求修改稿0730讲解学习

硅质原料一般工业要求（修改稿0730）

石英岩

一、性质

石英岩、砂岩、石英砂、脉石英及粉石英均属于硅质原料。

其主要矿物成分为石英，石英集合体呈晶族状或粒状、块状、钟乳状、结核状，无解理，贝壳状断口，玻璃光泽，断口常呈油脂光泽。

纯净者无色透明，但大多因含微量色素离子或细分散包裹体或具色心而呈灰、黄到橙黄、紫、深紫、粉红、灰褐、褐、黑色，并使透明度降低。

条痕白色，密度2.65-2.66g/cm3,莫氏硬度7，折射率1.533-1.541，双折射率差0.009，色散0.013.其化学、热学和机械性能具明显的异向性，不溶于酸，微溶于KOH。

石英晶体具有旋光性、热电性、压电性，常有固体、液体和气体包裹体。

石英岩分为变质型和沉积型两种。

变质石英岩为石英含量大于85%的变质岩石，由石英砂岩或硅质岩经区域变质作用或热接触变质作用而形成。

由于原岩所含杂质和变质条件的不同，岩石中除石英外，可含少量长石、绢云母、绿泥石、白云母、黑云母、角闪石、辉石等，一般具粒状变晶结构及块状构造，有时可具条带状构造。

部分变质石英岩可形成天然油石。

沉积石英岩（或称正石英岩）是一种以硅质作为胶结物的砂岩，其中硅质胶结物已全部重结晶，并围绕石英碎屑颗粒呈次生加大边。

因其岩性致密坚硬因而与变质石英岩不易区分。

二、用途

1、玻璃工业：

是制造玻璃的主要原料。

2、冶金工业：

用于制造耐火材料（硅砖），作熔剂和冶炼添加剂，冶炼硅质合金（硅铁、硅锰、硅铬）。

质纯者可作结晶硅，结晶硅是生产单晶硅的主要原料，可制硅铝和有机硅。

3、质纯者广泛用于绝缘材料、装饰材料、无线电工业等。

4、化学工业：

可制作各种硅化物、硅酸盐及硝酸盐，质佳者可作为耐酸性的硫酸塔中的充填物。

三、矿床类型

石英岩矿床类型有2种。

①海相沉积石英岩矿床，如辽宁本溪小平顶山石英岩矿；②沉积变质石英岩矿床，如安徽凤阳灵山-木屐山石英岩矿床。

四、资源概况

至2013年底，全国石英岩矿产累计查明资源储量共45.58亿吨，包括基础储量8.02亿吨。

其中，玻璃用石英岩查明资源储量32.88亿吨，包括基础储量4.56亿吨；冶金用石英岩查明资源储量15.70亿吨，包括基础储量3.46亿吨。

主要分布于青海、安徽、辽宁、陕西、河南、山东等地。

五、一般工业指标

1、根据《玻璃硅质原料饰面石材石膏温石棉硅灰石滑石石墨矿产地质勘查规范》（DZ／T0207-2002），平板玻璃用硅质原料质量要求见下表。

级别

化学成分%

粒度组成不大于%

w（Si02）

不少于

w／（A1203）

不大于

w（Fe203）

不大于

＋1mm

＋0.8mm

＋0.71mm

＋0.5mm

－0.1mm

优等品

98.50

1.00

0.05

0

0

0.50

5.50

5.00

一级

98.00

1.00

0.10

0.50

—

—

10.00

二级

96.00

2.00

0.20

20.00

三级

92.00

4.50

0.25

25.00

四级

90.00

5.50

0.33

30.00

注1：

优等品+0.5mm粒级含量不大于5.5％包括+0.71mm粒级。

注2：

各级产品的水分要求不大于5％。

注3：

各级产品化学成分的允许波动值∶优等品Si02±0.20％，A1203±0.10%，Fe203±0.01%；一级品Si02±0.25%，A1203±0.15%；二级品Si02±0.30%，A1203±0.20%；三、四级品Si02±0.30%，A1203±0.30%。

注4：

矿石中含铬铁矿、铬尖晶石、锆英石、夕线石等难熔矿物时，常使玻璃出现黑点，目前成品平板玻璃中每平方米允许黑点数有限制，在评价矿石质量时应注意对难熔矿物含量和粒度的评价。

注5：

达不到要求需要选矿的矿石，其原矿的质量要求可根据选矿试验结果或与有类比条件矿山类比确定。

采用水洗样评价矿石质量时，应根据水洗试验或选矿试验结果，经技术经济论证后确定原矿质量要求或水洗砂质量及含砂率要求。

器皿玻璃用硅质原料质量要求见下表。

等级

含量%

说明

w（Si02）

w（A1203）

w（Fe203）

w（Cr2O3）

Ⅰ

＞99

＜1.0

＜0.05

＜0.001

玻璃仪器器皿玻璃（不包括晶质玻璃）

Ⅱ

＞96

＜2.0

＜0.1

一般器皿玻璃、无色玻璃

Ⅲ

＞90

＜4

＜0.35

用于一奴瓶罐玻璃

玻璃用硅质原料矿床开采技术条件要求见下表。

矿床

类型

可采

厚度

m

夹石剔除

厚度

m

平均

剥采比

m3／m3

露天矿场

最小底盘宽度m

露天矿场边坡角

爆破安全距离m

岩类

矿床

≥2

＞0.5～1

≤0.5∶1

≥40

边坡高度大于lOOm时为50°～55°；小于lOOm时为55°～60°

一般≥400

砂类

矿床

0.5～1

＞0.5

≤1：

1

30°

2、冶金用硅质原料矿床一般工业指标参照《矿产资源工业要求手册》（2012版）见下表。

矿石用途

与品级

化学成分（%）

耐火度（℃）

吸水率（%）

Si02

A1203

Fe203

CaO

P205

熔剂用

熔剂用

≥90-95

≤2-5

≤1-3

≤3.0

-

-

-

硅铝用

≥98.5

≤0.5

-

-

-

-

-

结晶硅用

≥98-99

≤0.5

≤0.5

≤0.5

≤0.03

-

-

石英玻璃用

≥99.5

极微量

-

-

耐火制品

（硅砖用）

特

≥98

≤0.5

≤0.5

≤0.4

-

1750

≤3

Ⅰ

≥97

≤1.0

≤1.0

≤0.5

-

1730

≤4

Ⅱ

≥96

≤1.3

≤1.5

≤1.0

-

1710

≤4

铁合金

（硅铁用）

特

≥99

≤0.3

≤0.15

≤0.2

≤0.02

-

-

Ⅰ

≥98

≤0.5

-

≤0.3

≤0.02

-

-

Ⅱ

≥97

≤1.0

-

≤0.5

≤0.03

-

-

开采技术条件

可采厚度2米，夹石剔除厚度1-2米，剥采比≤1:

3-5m3／m3

注1：

矿石块度一般为20-250mm，小于20mm者含量一般要求小于或等于10%；

注2：

硅石中Si02，A1203，Fe203在生产硅铁时消耗Si02，在制造耐火材料时降低硅铁耐火度，在炼钢时P205影响钢的质量。

六、矿床实例

玻璃用石英岩矿床实例见下表。

矿床名称

品级

化学成分（%）

可采厚度（m）

夹石剔除厚度（m）

平均剥采比

开采

边坡角

Si02

A1203

Fe203

青海大通门洞滩石英岩矿

＞96

＜2

＜0.2

2

1

甘肃永登鸡冠山石英岩矿

Ⅰ

≥98.5

≤0.7

≤0.1

2

1

0.5:

1

50°

--60°

Ⅱ

≥98

≤1

≤0.2

辽宁朝阳大兴隆沟石英岩矿

＞93.8

＜0.15

＜2.6

2

2

安徽凤阳灵山-木屐山石英岩矿

边界

品位

≥90

≤5.5

0.33

2

1

0.5:

1

55°

工业

品位

≥96

≤2.0

冶金用石英岩矿床实例见下表。

矿床名称

品级

化学组分（%）

耐火度

（℃）

最小可

采厚度

夹石剔

除厚度

剥采比

SiO2+

TiO2

Al2O3

CaO

Fe203

P205

云南昆阳鲁姬林石英岩矿

Ⅰ

≥98

＜0.5

＜0.5

1750

2m

1-2m

1:

3-5

Ⅱ

≥97

＜1

＜1

1730

Ⅲ

≥96

＜1.2

＜1.2

1710

河南坡头石英岩矿

特级

>98

＜0.5

＜0.5

＜0.5

>1750

2m

<1:

1

Ⅰ

>97

＜1

＜1

＜1

>1730

Ⅱ

>96

＜1.2

＜1.2

＜1.5

>1710

辽

宁

石

门

石

英

岩

矿

硅砖用

Ⅰ

>98

＜1

＜0.5

>1770

1m

1m

Ⅱ

>97

＜1.3

＜1

>1750

Ⅲ

>96

＜1.6

＜1.5

>1730

硅铁用

Ⅰ

>97.5

＜1

＜0.3

＜0.02

Ⅱ

>96

＜1.5

＜1

＜0.03

七、综合评价与评估要求

（1）石英岩常为沉积变质铁矿、锰矿的围岩，要注意综合找矿与评价。

（2）石英岩矿石中铁、钛、烙是有害元素，含量限制极严，对这类元素的鉴定要特别认真。

①取样和样品加工时不能将工具中的铁、钛、烙元素混入，为此用铁质钻具，铁钎采取的样品必须清洗，在取样加工全过程中要用磁铁将因铁质工具磨损而混入样中的铁屑除去；对磁铁选出的碎屑还要用双目放大镜检查，以保证吸出的碎屑都是工具铁而不是含铁矿物。

②样品加工一般用含铁量低的花岗岩捣臼和翡翠磨盘。

要注意矿石破碎过程中的粒度情况，硅质原料的粒度对玻璃生产影响很大。

过大或过小都影响原料的均匀熔化，并生成影响成品质量的气泡。

一般认为粒度0.1～0.5毫米最为适宜。

石英砂和由石英砂岩及石英岩加工破碎的石英粉都不能有过多的大于0.5毫米和小于0.1毫米的颗粒。

③节理多，夹层多的矿层由于地表水沿裂隙和层面渗流易产生铁质污染，机械化开采时夹层又易于混入矿石中，难以保证矿石质量。

投资决策时要特别注意矿石质量保证方案的实施可能性与经济合理性。

④行业标准（DZ/T0207-2002）中二氧化硅在98.00℅以下的矿石，对于充分利用矿山资源，与优质矿石搭配使用是完全必要的。

但如果整个矿山的矿石品质可能均为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级品时，则在勘查投资决策时必须慎重考虑。

⑤对平板玻璃而言，每生产1万标准箱玻璃，约需耗用2万吨硅质原料矿石储量，可依次拟定勘查矿山应求取的资源储量。

八、附录

1、据行业标准（JC/T529-2000），平板玻璃用硅质原料（石英砂、石英砂岩、石英岩）的精矿品质要求如下表。

①化学成分要求

级别

化学成分（%）

水分（%）

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Ⅰ类

优等品

≥98.50

≤0.50

≤0.0.5

≤5

≥98.00

≤1.20

Ⅰ-1级

≥98.50

≤0.70

≤0.10

≥97.50

≤1.20

Ⅰ-2级

≥98.00

≤0.70

≤0.15

≥96.50

≤1.50

Ⅰ-3级

≥98.00

≤0.70

≤0.20

≥96.50

≤1.50

Ⅱ类

Ⅱ-1级

≥92.00

≤4.00

≤0.20

Ⅱ-2级

≥90.50

≤4.50

≤0.30

②化学成分波动范围

级别

化学成分的波动值（%）

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Ⅰ类

优等品

±0.20

±0.10

±0.01

Ⅰ-1级

±0.30

±0.15

--

Ⅰ-2级

±0.20

--

Ⅰ-3级

Ⅱ类

Ⅱ-1级

Ⅱ-2级

③粒度要求

级别

粒度组成（%）

+1mm

+710μm

+500μm

－100μm（－125μm）

Ⅰ类

优等品

≤0（0）

≤0.5（0.5）

≤5.0（5.0）

≤5.0（5.0）

Ⅰ-1级

≤10.0（5.0）

Ⅰ-2级

≤20.0（8.0）

Ⅰ-3级

Ⅱ类

Ⅱ-1级

≤（5.0）

Ⅱ-2级

注：

括号中的数值是对天然硅砂产品的要求。

2、据企业标准（QB/T2196-1996），玻璃工业和化工用的石英砂的精矿品质要求如下表。

级别

名称

SiO2

（%）

杂质（10-6）

烧失量

（%）

Fe2O3

Cr

Al

Ti

Li

Na

K

Ⅰ级

超纯石英砂

≥99.98

≤2.0

≤0.5

≤30

≤2.0

≤3.0

≤0.1

Ⅱ级

高纯石英砂

≥99.98

≤4.0

≤0.5

≤70

≤3.0

Ⅲ级

浮选石英砂

≥99.95

≤20

≤1.0

≤5.0

Ⅳ级

光学酸洗石英砂

≥99.6

≤50

≤2.0

≤300

Ⅴ级

晶质玻璃石英砂

≥99.0

≤200

≤2.0

Ⅵ级

仪器玻璃石英砂

≥99.0

≤300

≤2.0

Ⅶ级

普通石英砂

≥98.5

≤400

≤6.0

Ⅷ级

一般石英砂

≥98.5

≤600

≤6.0

Ⅸ级

低档石英砂

≥97.0

≤2000

3、据行业标准（YB/T5268-2007），对硅质耐火材料、铁合金与工业硅用的硅质原料矿石的精矿品质要求如下表。

（1）化学成分要求

用途

牌号

SiO2

（℅）

Al2O3

（℅）

Fe2O3

（℅）

CaO

（℅）

P2O5

（℅）

耐火度

（℃）

硅质耐

火材料

GSN99A

≥99.0

﹤0.25

﹤0.5

﹤0.15

--

1740

GSN99B

≥99.0

﹤0.30

﹤0.5

﹤0.15

--

1740

GSN98

≥98.0

﹤0.50

﹤0.8

﹤0.20

--

1740

GSN97

≥97.0

﹤1.00

﹤1.0

﹤0.30

--

1720

GSN96

≥96.0

﹤1.00

﹤1.0

﹤0.40

--

1700

铁合金与工业硅用硅质原料

GST99

≥99.0

﹤0.3

﹤0.15

﹤0.15

﹤0.02

--

GST98

≥98.0

﹤0.5

--

﹤0.20

﹤0.02

--

GST97

≥97.0

﹤1.0

--

﹤0.30

﹤0.03

--

（2）粒度要求

粒度允许范围

粒度范围

（mm）

最大粒度

（mm）

允许波动范围（%）

下限

上限

20～40

50

10

8

40～60

70

10

8

60～120

140

10

5

120～160

170

10

8

160～250

260

8

6

4、玻璃原料各化学成分的作用

玻璃的主要化学成分是二氧化硅及氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾，其作用如下：

①二氧化硅为形成玻璃的主要组分，并使玻璃具有一系列优良性能，如透明度、机械强度、化学稳定性和热稳定性等。

缺点是其熔点高、溶液黏度大，造成熔化困难、热耗大，故生产玻璃时还需加入其他成分以改善这方面的状态。

②玻璃原料中加入少量氧化铝，能够降低玻璃的析晶倾向，提高化学稳定性和机械强度，改善热稳定性，但当其含量过多时（Al2O3﹥5%），就会增高玻璃液的黏度，使熔化和澄清发生困难，反而增加析晶倾向，并易使玻璃原板上出现波筋等缺陷。

③加入适量氧化钙，能降低玻璃液的高温黏度，促进玻璃液的熔化和澄清。

温度降低时，能增加玻璃液黏度，有利于提高引上速度。

缺点是含量增高时，会增加玻璃的析晶倾向，减少玻璃的热稳定性，提高退火温度。

④氧化镁其作用与氧化钙类似，但没有氧化钙增加玻璃析晶倾向的缺点，因此可适用氧化镁代替氧化钙。

但过量则会出现透辉石结晶，提高退火温度，降低玻璃对水的稳定性。

⑤氧化钠、氧化钾为良好的助熔剂，降低玻璃液的黏度，促进玻璃液的熔化和澄清，还能大大降低玻璃的析晶倾向，缺点则是会降低玻璃的化学稳定性和机械强度。

由于二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾具有以上的一些特点，故在中国玻璃工业中一般大致控制在下列含量范围：

SiO270%～73%，Al2O31%～2.5%,CaO8%～10%，MgO1.5%～4.5%,（Na2O+K2O）13%～15%。

此外，玻璃原料中常含有少量三氧化二铁、氧化钛、三氧化二烙等有害成分，其作用如下：

①三氧化二铁能使玻璃着色，降低玻璃的透明度、透紫外线性能、透热性和机械强度，造成熔化澄清困难，并给玻璃的熔制品带来不良影响。

②三氧化二烙能较强烈地使玻璃着色，减少透明度，烙矿物颗粒能在玻璃原板上形成黑点。

③二氧化钛能提高玻璃的光折射和吸收紫外线性能；在三氧化二铁与二氧化钛超储一定含量比时，使玻璃组分中氧化铁的染色作用增强。

砂岩

一、性质

砂岩为一种已固结的碎屑沉积岩，其中粒径0.625-2毫米的砂粒含量占50%以上，其余为基质或胶结物。

砂粒的主要矿物成分为石英、长石、云母、岩屑等，胶结物的成分有硅质，铁质，钙质。

按照砂岩中碎屑主要颗粒的大小可以分为粗粒砂岩、中粒砂岩、细粒砂岩、不等粒砂岩等。

按照砂粒与粘土杂基的含量可划分为砂屑岩与杂砂岩两大类，前者粘土＜15%，可分为石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩等，后者粘土＞15%，可细分为石英杂砂岩、长石杂砂岩、岩屑杂砂岩等。

二、用途

①玻璃工业：

是制造玻璃的原料；②水泥工业：

水泥配料和校正原料，也可以加气混凝土和普通水泥制品；③冶金工业：

用于制造耐火材料（硅砖），作熔剂和冶炼添加剂，冶炼硅质合金（硅铁、硅锰、硅铬）。

耐火材料行业可作窑用高温砖、普通砖、耐火材料。

作铸造用型砂、磨料、过滤材料；④陶瓷工业：

石英砂可作陶瓷配料以减少产品收缩和产品变形；⑤建筑工业：

建筑基石，道路充填石及铁道道砟；⑥化学工业：

可制作各种硅化物、硅酸盐及硝酸盐，也可制造硅酸铅、硅酸钾、偏硅酸钠、水玻璃、硅胶、干燥剂、石油精炼催化剂、外墙涂料、马路画线漆等。

⑦质纯者广泛用于绝缘材料、装饰材料、无线电工业等。

三、矿床类型

砂岩矿床类型有2种。

①海相沉积砂岩矿床，如山东苍山尖顶山石英砂岩矿；②湖相沉积石英砂岩矿床，如重庆永川柏村石英砂岩矿床。

四、资源概况

至2013年底，全国砂岩矿产累计查明资源储量共36.49亿吨，包括基础储量14.20亿吨。

其中，玻璃用砂岩查明资源储量9.48亿吨，包括基础储量3.85亿吨；水泥配料用砂岩查明资源储量22.16亿吨，包括基础储量8.42亿吨；冶金用砂岩查明资源储量3.00亿吨，包括基础储量1.23亿吨；铸型用砂岩查明资源储量0.82亿吨，包括基础储量0.26亿吨；化肥用砂岩查明资源储量1.09亿吨，陶瓷用砂岩查明资源储量0.32亿吨，包括基础储量0.08亿吨；建筑用砂岩查明资源储量0.49亿吨，包括基础储量0.19亿吨；砖瓦用砂岩查明资源储量0.22亿吨，包括基础储量0.17亿吨。

主要分布于安徽、湖北、云南、广西、湖南、河北、浙江等地。

五、一般工业指标

1、玻璃用砂岩、冶金用砂岩一般工业指标见“石英岩”一节。

2、根据《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》（DZ／T0213-2002），水泥配料用硅质原料矿床一般工业指标见下表。

质量要求

化学成分（%）

SiO2

MgO

K2O+Na2O

SO3

≥80%

≤3%

≤2%

≤2%

备注：

当采用预热器窑和预分解窑时，要求硅质原料中氯质量分数不大于0.015%。

开采技术

条件要求

①剥采比：

一般不大于0.5∶l（m3／m3；②可采厚度：

岩石状矿一般4m，松软状矿一般1.5m；③夹石剔除厚度：

岩石状矿一般2m，松软状矿一般1m；④采场最终边坡角：

岩石状矿一般50°～60°，松软状矿一般45°；⑤采场最终底盘最小宽度：

岩石状矿：

大中型一般不小于60m，小型矿一般不小于40m。

松软状矿：

大中型一般不小于40m，小型矿一般不小于20m；⑥爆破安全距离一般不小于300m。

3、陶瓷用硅质原料矿床一般工业指标参照《矿产资源工业要求手册》（2012版）见下表。

矿石用途

与品级

化学成分（%）

Si02

A1203

Fe203

CaO

Fe203+Ti02

K2O+

Na2O

MgO

烧失量

日用陶瓷用

＞98.5

＜0.5

无线电

陶瓷用

Ⅰ

＞99.5

＜0.2

＜0.01

＜0.1

＜0.1

＜0.1

＜0.2

Ⅱ

＞98.5

＜1.0

＜0.05

＜0.1

＜0.2

＜0.1

＜0.2

电瓷用

＞98.5

＜0.15

开采技术条件

同玻璃用硅质原料矿床

4、根据《铸造用硅砂》（GB9442-1998），铸造用石英砂（岩）矿床一般工业指标见下表：

①石英砂化学成分

分级代号

98

96

93

90

85

80

75

Si02（%）

98

96

93

90

85

80

75

最小

含泥量

（%）

0.20

0.50

1.00

0.30

0.50

1.00

2.00

1.00

2.00

10.00

1有害杂质含量：

（K20+Na20）≤（0.5-2）；（CaO+MgO）≤（1.0-2.0）；Fe203≤（0.75-1.5）；

2有害杂质含量高时，会降低砂的耐火度。

②石英砂粒度要求

原砂

名称

特粗砂

粗粒砂

中粒砂

细粒砂

特细砂

组别

6/12

12/20

12/30

20/40

30/50

40/70

50/100

70/140

100/200

140/270

200/270

主要

筛号

6，

12

12，

20

12，

20，

30

20，

30,

40

30，

40，

50

40,

50,

70

50，

70，

100

70，

100，

140

100，

140，

200

140,

200，

270

200，

270，

底平

③开采技术条件

矿床

类型

可采

厚度

m

夹石剔除

厚度

m

剥采比

m3／m3

最小底盘

宽度m

边坡角

爆破安全

距离m

砂

矿床

0.5～1

0.5

1：

1

30°

岩石

矿床

2

0.5～1

0.5∶1

≥40

（坡高＞lOOm）50°

-55°

（坡高＜lOOm）55°

-60°

≥400

六、矿床实例

1、玻璃用砂岩矿床实例见下表。

矿床

名称

品级

化学成分（%）

可采厚度（m）

夹石剔除厚度（m）

平均剥采比

开采边坡角

爆破安

全距

（m）

Si02

A1203

Fe203

山东沂南蛮山石英砂岩

Ⅰ

≥98

≤1

≤0.1

2

1

0.5:

1