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玻璃工業(yè)
圖源：旗濱集團(tuán)
玻璃行業(yè)是使用石英原料的大戶，石英原料賦予了硅酸鹽玻璃及其制品許多優(yōu)異的性能，如透明性、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性等。原料中SiO2含量對硅酸鹽玻璃制品的性能會產(chǎn)生重要的影響，在普通硅酸鹽玻璃的組成中，SiO2一般占65%～75%左右。現(xiàn)代浮法玻璃一般要求石英原料中SiO2含量在96％以上，Al2O3含量在2％以下，F(xiàn)e2O3在0.01％～0.1％之間，粒度在0.4mm左右，粒度在0.5mm以上及0.1mm以下的顆粒均不得超過5％。
高檔玻璃，如特種玻璃、優(yōu)質(zhì)平板玻璃和精密光學(xué)玻璃等，對石英原料的化學(xué)成分有更嚴(yán)格的要求，SiO2的含量要在99％以上，F(xiàn)e2O3的含量要低于0.05％～0.1％，Al2O3和TiO2的含量分別要求在0.5～2.0％和0.05％以下。
機(jī)械鑄造工業(yè)
在機(jī)械鑄造行業(yè)，石英原料被廣泛用作型砂、鑄造模芯和鑄造模具等，這是因為石英砂除了具有熔點高的特點外，在冶煉過程中還具有增溫、脫硫、脫氧等作用。石英砂在鑄造行業(yè)的用量比較大，一般生產(chǎn)1噸鑄件需要1噸型砂和粘土。隨著鑄件精密化程度的提高，對石英原料的純度也有了更高的要求，如鑄造中比較先進(jìn)的樹脂砂工藝所需要的石英砂中SiO2的含量要高于97%，粒度要在40～320目之間。在機(jī)械鑄造行業(yè)所使用的石英砂大約占全球總產(chǎn)量的33%。
陶瓷工業(yè)
作為一種瘠性原料，石英原料可調(diào)節(jié)陶瓷坯體的可塑性和結(jié)合性，在燒成過程中可抵消坯體收縮并與氧化鋁反應(yīng)形成陶瓷材料的結(jié)構(gòu)骨架，提高陶瓷制品機(jī)械強(qiáng)度的同時還可增加其透光度和白度。
石英還是陶瓷釉料中玻璃質(zhì)的主要形成體，賦予了陶瓷釉面一系列良好的物理化學(xué)性能（如強(qiáng)度、光澤度、耐磨性、硬度和耐化學(xué)侵蝕等），另外增加釉料中SiO2含量還能提高釉料的熔融溫度與粘度。
熔融石英陶瓷，是以熔融石英或石英玻璃為原料，將原料粉碎、然后經(jīng)過原料分級、球磨制漿、注漿或注凝成型，最后經(jīng)燒成工藝制成的燒結(jié)體。熔融石英陶瓷具有熱膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好、電絕緣性能好、耐酸堿侵蝕等諸多優(yōu)異性能，自問世以來，在世界各國得到了迅速推廣及應(yīng)用。
耐火材料工業(yè)
石英原料在耐火材料行業(yè)的主要用途是用來生產(chǎn)硅質(zhì)耐火磚，包括硅磚、輕質(zhì)硅磚和熔融石英制品。為保證硅質(zhì)耐火材料的耐火度高于1650～1700℃，荷重軟化溫度高于1650℃，并且具有熱穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)小和機(jī)械性能高等特點，需對石英原料中SiO2的含量以及石英顆粒的級配嚴(yán)格控制，否則將會嚴(yán)重影響耐火材料的使用性能。一般要求石英原料中SiO2含量在93%以上，對結(jié)晶狀態(tài)較差的石英原料，粗顆粒應(yīng)限制在2mm以下。
化工工業(yè)
石英砂在化工工業(yè)中的應(yīng)用一般常見于水玻璃、硅膠和泡花堿等產(chǎn)品中。以泡花堿為例，根據(jù)其用途不同可以分為固體和液體泡花堿，作為洗滌用品和紙箱粘合劑的液體泡花堿要求SiO2的含量高于98%，F(xiàn)e2O3的含量低于0.2%，粒度要求在0.2~2mm之間，而作為石油煉制催化劑的固體泡花堿則要求嚴(yán)格些，SiO2的含量高于99%，F(xiàn)e2O3的含量低于0.03%。
凈水材料
石英砂是一種廣泛用于各種給水處理、污水處理和環(huán)境治理的凈水材料。但是由于石英砂濾料表面孔隙少，比表面積和等電點較低，在正常條件下帶負(fù)電，使得它對水中有毒物質(zhì)(重金屬離子等)、細(xì)菌、病毒和有機(jī)物的去除效果很不理想。近年來，研究者提出了對普通石英砂濾料改性的想法，通過在石英砂表面附著不同功能的物質(zhì)，改善濾料表面的性質(zhì)，制成具有優(yōu)良吸附性能和一定機(jī)械強(qiáng)度的改性濾料。鑒于我國目前的經(jīng)濟(jì)水平，這一技術(shù)將在給水處理中有廣闊的應(yīng)用前景。
光伏超白玻璃
圖源：福萊特
超白玻璃作為一種新材料，以其高透光率、晶瑩剔透的特性，在太陽能光伏產(chǎn)業(yè)、高檔轎車、高級建筑、高檔園藝建筑和高檔家具等方面應(yīng)用前景廣闊�！笆奈濉逼陂g，根據(jù)國家“碳達(dá)峰、碳中和”的戰(zhàn)略規(guī)劃，光伏行業(yè)將引來爆發(fā)式的發(fā)展，其基礎(chǔ)材料光伏超白玻璃所用的低鐵石英砂需求量預(yù)計將以每年30%以上的速度飛速增長。
人造石英石板材
圖源：中國粉體網(wǎng)
人造石英石是由93%～95%石英和7%左右的不飽和聚酯樹脂粘合劑、色料、固化引發(fā)劑及其他輔助試劑，經(jīng)固化成型所制得的一種復(fù)合材料，它質(zhì)地堅硬、結(jié)構(gòu)致密、色澤豐富、耐磨、耐壓、耐高溫、抗腐蝕、防滲透，在市場上得到廣泛應(yīng)用，是人造石材中發(fā)展最快的品種。
人造石英石的生產(chǎn)工藝一般是：原料由自動配料系統(tǒng)進(jìn)入混料系統(tǒng)，把石英砂、石英粉、樹脂等助劑混合后進(jìn)入模具框內(nèi)布料，然后在真空條件下進(jìn)行震動壓實，再把壓制好的混合料送入固化爐加熱固化，固化好的料成為毛坯板，再經(jīng)過拋光。對拋光后板材進(jìn)行一系列的檢驗，去除瑕疵的次品。
石英坩堝
圖源：歐晶科技
石英坩堝屬于石英玻璃制品中的細(xì)分產(chǎn)品，具有潔凈、同質(zhì)、耐高溫等性能。目前廣泛應(yīng)用于太陽能和半導(dǎo)體領(lǐng)域提煉晶體硅的生產(chǎn)工藝中，是晶體硅生產(chǎn)過程中的消耗品。受益于硅片產(chǎn)能加速擴(kuò)張、N型硅片滲透率提高，高純石英砂和石英砂坩堝需求有望快速增長。
石英坩堝的生產(chǎn)是將高純石英砂裝入可任意傾動角度的旋轉(zhuǎn)成型模內(nèi)，利用離心力作用和成型棒手工成型，將已成坩堝形的旋轉(zhuǎn)裝置移動至電極棒處，然后將電極送電啟弧并插入已成型的粉料腔內(nèi)，同時啟動真空系統(tǒng)，使其快速熔化成坩堝形狀的熔融石英，經(jīng)冷卻后取出，即完成一個石英坩堝的毛坯生產(chǎn)。
光纖
圖源：久智科技
光纖，光導(dǎo)纖維的簡稱，是用于長距離傳輸光能或光信號的圓柱形光波導(dǎo)，其結(jié)構(gòu)是由各種導(dǎo)光材料制成的纖維絲。目前通信光纖的主流是石英光纖。作為光纖光纜生產(chǎn)的“源頭”，光纖預(yù)制棒一直被認(rèn)為是光纖光纜產(chǎn)業(yè)鏈的核心競爭點。其中，石英套管占光纖的石英材料90％以上的比例，其作為外包層材料與大尺寸摻雜芯棒匹配成光纖預(yù)制棒以降低光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)成本。
國內(nèi)科研人員以天然石英砂為原料，利用等離子固相外沉積方法（PSOD），制備單模光纖預(yù)制棒用大尺寸石英套管，產(chǎn)品具有一次成型、羥基含量低、雜質(zhì)含量少、規(guī)格尺寸大(相對于多模套管)及玻璃化程序好等特點，能夠滿足單模光纖預(yù)制棒制備所需。
電子玻璃
圖源：凱盛
TFT-LCD玻璃基板作為液晶顯示面板的核心部件，是電子信息顯示產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，其生產(chǎn)控制精度與半導(dǎo)體行業(yè)相當(dāng)，代表著目前全球現(xiàn)代玻璃規(guī)�；圃祛I(lǐng)域的最高水平。SiO2是TFT-LCD玻璃基板重要的結(jié)構(gòu)元素，SiO2以硅氧四面體［SiO4］的結(jié)構(gòu)形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)而成為玻璃的骨架，占玻璃組成58%～63%，它能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、軟化溫度、應(yīng)變點、耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度、黏度和透紫外光性。
疫苗玻璃瓶
圖源：山東藥玻
疫苗瓶，用的是“耐水性”級別最高的中硼硅玻璃。雖然中硼硅玻璃的主要成分，就是普普通通的石英砂（二氧化硅），但是，制備工藝卻不普通。中硼硅玻璃的含硼量大于10%、氧化鋁含量接近7%，這一特性，導(dǎo)致在熔化過程中，面臨著粘度大、熔化溫度較高等問題。同時，中硼硅玻璃的氣泡含量、化學(xué)均勻性、溫度均勻性都比普通玻璃要求高很多。
玻璃纖維
圖源：中國巨石
玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，種類繁多，優(yōu)點是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高。玻璃纖維是以石英砂、葉臘石、高嶺土、石灰石等礦石為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、烘干、絡(luò)紗等工藝制造而成，其單絲直徑為幾微米到二十幾微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/20-1/5，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料、電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域，是國家重點鼓勵發(fā)展的新材料產(chǎn)業(yè)。
石英纖維
圖源：菲利華
石英纖維是一種高性能無機(jī)纖維，制備原料為高純度二氧化硅或天然的石英晶體。它保持了固體石英的部分性能和特點，是一種良好的耐高溫材料，并可作為先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)體。石英纖維的純度很高(≥99.9%)，這使得其具備一些良好的特性，如抗燒蝕性強(qiáng)、耐溫性好、導(dǎo)熱率低，且其化學(xué)穩(wěn)定性高，介電性能也較為優(yōu)良。
石油壓裂支撐劑
壓裂開采是油氣田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要技術(shù)手段，對低滲透率及超深油氣藏的開發(fā)尤為重要。其中壓裂支撐劑是進(jìn)行油氣壓裂開采的核心技術(shù)產(chǎn)品。它是油氣儲層改造中用來支撐壓裂人工裂縫的一種關(guān)鍵材料，是提高壓裂成功率和改造效果的關(guān)鍵。
支撐劑是具有一定粒度和強(qiáng)度、一定圓球度和級配的天然砂或人造高強(qiáng)陶瓷固體顆粒。自世界上第一例油氣田水力壓裂技術(shù)成功應(yīng)用以來，支撐劑的發(fā)展已經(jīng)有數(shù)十年。目前工業(yè)上使用的支撐劑主要有天然石英砂、人造陶粒、覆膜支撐劑3種。
硅酸鈣板
圖源：中材
硅酸鈣板是以硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料及增強(qiáng)纖維為主要原材料，經(jīng)流漿成型、板坯壓實、蒸壓養(yǎng)護(hù)制成的強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定的無機(jī)建筑板材。具有防火（達(dá)到A1級標(biāo)準(zhǔn)）、保溫隔熱、防腐防蛀、防水防潮、隔音吸音、輕質(zhì)高強(qiáng)、綠色無害等優(yōu)越特性，比傳統(tǒng)板材更加節(jié)能環(huán)保、抗震、抗沖擊，可廣泛用于房屋建筑內(nèi)外墻保溫裝飾、吊頂及船艙隔板、廣告牌等領(lǐng)域，且設(shè)計安裝可塑性強(qiáng)、省時省工。
石英砂是硅酸鈣制品中最重要的原材料之一，占硅酸鈣板原材料質(zhì)量的40%，石英砂中SiO2的純度對水化反應(yīng)過程中托勃莫來石晶體的生成影響很大，未參與化學(xué)反應(yīng)的石英粉也作為水泥膠結(jié)物中的骨料。但石英砂濕磨耗能很大，為了減少石英砂的濕磨能耗，并更多地使用工業(yè)廢料，在生產(chǎn)硅酸鈣板時優(yōu)選SiO2含量高于90%的石英砂，并可適當(dāng)摻加一定數(shù)量的粉煤灰以降低生產(chǎn)成本。
彩砂地坪
圖源：中國粉體網(wǎng)
彩色石英砂是彩砂地坪涂料的主要原料。彩砂地坪涂料是一種以彩色石英砂為骨料，主要以改性環(huán)氧樹脂為粘接劑制成的地坪材料，施工厚度一般為3～30mm，適用于賓館、辦公樓、展館、商場、醫(yī)院等場所。近年來環(huán)氧彩坪裝飾地坪在發(fā)達(dá)國家非常流行，被歐美國家譽(yù)為“彩砂無縫硬地毯”。
彩色石英砂不僅賦予地坪優(yōu)美裝飾性能，而且能保障地坪的高抗壓性和高耐磨性。環(huán)氧地坪中的彩色石英砂應(yīng)選用球形顆粒的，并具有合適的級配，彩砂顆粒能夠盡量“最緊密堆積”，使環(huán)氧彩砂層充分密實。這樣可以保證產(chǎn)品強(qiáng)度，節(jié)省罩面涂層的樹脂用量，降低成本。彩砂地坪中彩色石英砂以人工制備的為主。
工業(yè)填料
石英砂作為工業(yè)填料是其又一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域，受到了普遍的重視。主要用于有機(jī)高分子材料中，比如塑料及其塑料薄膜、橡膠、涂料、油漆和粘結(jié)劑等，以改善它們的物化特性或者提高某一方面的特性，例如加入石英砂后可以提高塑料的抗壓和抗拉強(qiáng)度。一般對石英砂質(zhì)量的要求比較高，SiO2的含量達(dá)到99%以上，F(xiàn)e2O3的含量要在0.05%以下。有時對石英砂質(zhì)量的要求可以達(dá)到高純石英的要求。
參考來源：
中國粉體網(wǎng)：光伏超白玻璃用石英砂的“高”要求、“深”加工及“新”思路
中國粉體網(wǎng)：石英砂瘋漲！樹脂瘋漲！石英石板材價格不得不漲！
中國粉體網(wǎng)：用天然石英砂也能造光纖！但這一指標(biāo)要求令99.99%的石英砂廠望而卻步
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中國粉體網(wǎng)：一文了解石英砂在鑄造領(lǐng)域中的應(yīng)用
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（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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