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  • 硅砂

    硅砂,又名二氧化硅或石英砂。是以石英为主要矿物成分、粒径在 0.020mm-3.350mm 的耐火颗粒物,根据开采和加工方法的不同分为人工硅砂及水洗砂、擦洗砂、精选(浮选)砂等天然硅砂。硅砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物,其主要矿物成分是SiO2 ,硅砂的颜色为乳白色或无色半透明状,硬度7,性脆无解理,贝壳状断口,油脂光泽,相对密度为2.65,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1750℃。颜色呈乳白色、淡黄、褐色及灰色,硅砂有较高的耐火性能。

    编辑摘要

    目录

    概述/硅砂 编辑

    硅砂和石英砂不属于同类物质,两种物质均以二氧化硅为主要成分,但石英砂是结晶体,是由石英石制备而成,硅砂由含二氧化硅的沙子砂砾制备而成,两者外观差异较较大,制成方法也存在差异,之所以被中国人以含量百分比来区分是因为我国石英砂较易获得,另外我国的石英砂含量高于我国硅砂含量,故我国错误的称石英砂又名硅砂,或硅砂又名石英砂,是制作玻璃的主要原料。硅砂有普通硅砂、精制硅砂和高纯硅砂。普通硅砂中二氧化硅的含量90%至99%之间,氧化铁含量小于0.02%;精制硅砂中二氧化硅的含量在99%至99.5%之间,氧化铁含量小于0.015%;高纯石英砂中二氧化硅的含量在99.5%至99.9%之间,氧化铁含量小于0.001%。纯度较高的硅砂为乳白色的,当杂质含量较多时,硅砂会呈现褐红色、浅棕色等颜色,硅砂的熔点约为1750℃,粒径在0.02mm~3.35mm之间,不溶于除氢氟酸以外的酸,具有良好的化学稳定性、电绝缘性、耐磨性等特点。世界上主要的玻璃生产国,如苏联、美国、比利时等国玻璃硅质原料大部分用的是天然硅砂。我国的天然硅砂质量比较差,一般用石英砂岩粉碎加工的硅砂作为玻璃的原料。

    硅砂 硅砂

    二氧化硅作为硅原料的核心原料在硅原料的生产与供应中起着不可替代的重 要基础作用。它所具有的独特的物理、化学特性,使得其在航空、航天、电子、机械以及当今飞速发展的IT产业中占有举足轻重的地位,特别是其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律,使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性,使得其在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用,如,IT行业的核心技术产品——计算机芯片,光导纤维,电子产业的谐振器,新型电光源,高绝缘的封接材料,航空航天仪器,军工技术产品,特种光学玻璃,化学分析仪器等等,都离不开这些基础原料。

    天然硅砂分为水洗砂、擦洗砂、精选(浮选)砂等,水洗砂主要用于铸造业,擦洗砂主要用于建筑级玻璃和玻璃容器的生产,浮选砂是生产浮法玻璃的原料。

    常用规格/硅砂 编辑

    硅砂常用规格有: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,SiO≥99-99.5% FeO≤0.02-0.015%。

    应用领域/硅砂 编辑

    应用领域概述

    硅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。

    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。

    三、冶金:硅金属、硅铁合金和硅铝合金等的原料或添加剂、熔剂

    四、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   五、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

    六、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)

    七、电子:高纯度金属硅、通讯用光纤等

    八、橡胶、塑料:填料(可提高耐磨性)

    九、涂料:填料(可提高涂料的耐酸性)

    十、航空、航天:其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律,而具有的耐高温、热膨胀系数小、耐腐蚀、高度绝缘、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性。

    2011年,“硅砂资源利用国家重点实验室(内蒙古风积沙资源利用研究中心)”正式落户呼和浩特留学人员创业园。这是“硅砂资源利用国家重点实验室”在我国设立的首个“内蒙古风积沙资源利用研究中心”,为沙漠风积沙综合利用研究奠定坚实的基础。

    “硅砂资源利用国家重点实验室”将与内蒙古大学等院校合作建立“砂产业”学校,按照“以砂精铸、以砂兴水、以砂增油、以砂治沙、以砂建筑、以砂兴农”六大领域,以生态农业为切入点,结合自治区盟市资源及市场需求,有计划有步骤地建立分公司,形成年产值达到千亿元规模的战略性新兴砂产业。  

    工业上的应用

    1、在玻璃方面的应用:根据硅砂含量、纯度及玻璃的化学成分等的不同,硅砂可以制作不同种类的玻璃,如普通的钠钙硅玻璃、添加着色剂的颜色玻璃、可改变光传播方向的光学玻璃、具有特殊功能的特种玻璃、保温隔热玻璃、真空玻璃、导电玻璃,以及用玻璃制成的玻璃仪器、日常用具,如玻璃杯、眼镜、微波炉转盘、手机屏幕等。

    2、在陶瓷方面的应用:陶瓷的白度对陶瓷质量有很重要的影响,为了提高其白度,可以向陶瓷原料中加入一些硅砂,而且加入硅砂后还可减少陶瓷坯体的干燥时间,避免了因干燥过慢导致的龟裂,同时,加入硅砂后会使陶瓷表面退皮现象消失,因此硅砂的加入在很大程度上提高了陶瓷的质量。硅砂除了可以在陶瓷上有所应用外,还可对硅砂进行细磨,使硅砂成粉,用于搪瓷的制备,搪瓷的制备对于硅砂纯度的要求要高一些。

    3、在铸造方面的应用:硅砂在物理方面有比较特殊的性质,如抗热震性、硬度大等特点,因此在模芯、模具等的铸造上有很大的应用。制作陶瓷时,对硅砂的化学组分要求比较高,但是铸造对硅砂的物理性质要求较高,如硅砂颗粒的粒度及形状等。

    4、在航空航天方面的应用:由于硅砂具有良好的压电效应、高度绝缘、耐腐蚀、耐高温等性能,是其它材料所没有的,因此在航空、航天方面有非常重要的应用。

    5、建筑方面的应用:硅砂在建筑方面的应用最为常见,如在建造房屋及修筑道路时,向水泥、混凝土中加入一定比例的砂子,可使墙面、道路更加结实,防止裂纹的出现,硅砂应用于建筑上时,对粒度有一定的要求,例如在建造房屋时,把硅砂与水泥混合之前需先用筛网把砂子筛的均匀,因此对硅砂的物理性质有一定的要求。

    6、其它方面的应用:硅砂除了在玻璃、陶瓷、铸造、建筑等方面的应用外,还有一些其它比较特殊的应用,如用作砂纸、纱布等研磨材料;在塑料中加入硅砂可以提高塑料的耐磨性;用二氧化硅制成的石英光导纤维是信息高速公路的骨架;实验室里使用的石英比色皿、石英坩埚等;用石英中具有彩色层状或环带状的玛瑙制成的玛瑙饰品。

    环境领域的应用

    硅砂的另一个重要用途就是作为水处理的滤料、滤池。随着我国经济的发展,各种工厂不断出现,水污染问题不断显现出来:工业废水随意排放,城市垃圾堆到河里,农村喷洒的农药随雨水流到河里等等,致使水中含有许多有害物质,人类无法饮用这些被严重污染的水。我国工业废水有些未经处理直接排放到河里,一些处理后的废水未达到国家标准也直接排放到河里,污水的处理能力很低。针对这种情况,我国进行了许多研究,各种可吸附废水中有害金属离子及有机物的纳米材料、多孔碳材料等不断被研究出来。用固体吸附剂去除废水中有害离子是废水处理的重要手段,但是用过的吸附剂再生又成为难题。而且,效果好的吸附剂成本很高,无法普遍应用到日常生活中去。硅砂分布广泛,价格便宜,研究以硅砂为主要成分的吸附剂为解决水污染问题提供了依据。因此,以硅砂为原料研究其表面状况、吸附性能等性质对处理水污染改善环境方面具有重要意义。 [1]

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    参考资料
    [1]^引用日期:2019-07-11

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