中國粉體網(wǎng)訊 石英是一種重要的非金屬礦資源，是玻璃、機(jī)械鑄造、電子電工、冶金、石油、耐火材料、化工、陶瓷、光伏、半導(dǎo)體等多個領(lǐng)域上百種工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)性原料，對于經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
在諸多應(yīng)用領(lǐng)域中，玻璃行業(yè)、鑄造行業(yè)和石油開采行業(yè)是石英砂用量最大的三個領(lǐng)域。
2021年中國不同領(lǐng)域石英砂產(chǎn)量分布
玻璃行業(yè)
玻璃行業(yè)是石英資源消費(fèi)量最大的領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、新能源等領(lǐng)域，玻璃行業(yè)主要產(chǎn)品類型有平板玻璃、器皿玻璃、鋼化玻璃、光伏玻璃、電子玻璃等。
2021年我國玻璃產(chǎn)量為101665萬重量箱，合計(jì)石英砂消耗約3406萬t。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2023年我國平板玻璃產(chǎn)量為96941.80萬重量箱，需消耗約為3247萬t石英砂；2023年我國光伏壓延玻璃累計(jì)產(chǎn)量2478.3萬t，每生產(chǎn)一噸光伏玻璃大約需要0.71噸低鐵石英砂，因此需消耗約1760萬t石英砂。以此估算，2023年我國僅平板玻璃和光伏玻璃領(lǐng)域就需要石英砂超5000萬t。
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平板玻璃
目前我國制造平板玻璃、鋼化玻璃等常規(guī)玻璃所用石英資源要求較低，可從規(guī)模大易開采加工的石英砂巖、石英巖等資源中獲得。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅質(zhì)原料》中有關(guān)平板玻璃用石英砂的化學(xué)成分、粒度組成等指標(biāo)要求如下：
平板玻璃用石英砂的工業(yè)指標(biāo)要求
制作光伏玻璃等低鐵超白玻璃的石英砂要求較常規(guī)玻璃稍高，可以通過對部分優(yōu)質(zhì)的石英砂巖、脈石英、石英巖、天然石英砂等資源加工獲取。
日用玻璃
日用玻璃產(chǎn)品主要包括瓶罐玻璃、器皿玻璃、儀器玻璃和醫(yī)藥玻璃，為食品、釀酒、飲料、醫(yī)藥等行業(yè)提供各種包裝配套和滿足社會消費(fèi)需求。石英砂是日用玻璃配合料中用量較大的原料。
光伏玻璃
在選用原料方面，光伏玻璃使用的是超白石英砂，而國內(nèi)天然超白石英砂較為稀缺，僅安徽鳳陽、湖南、廣東河源、廣西、海南等少數(shù)地區(qū)存有砂礦資源。
目前，太陽能用玻璃國家標(biāo)準(zhǔn)為《GB/T 30984.1-2015》，其中規(guī)定，超白壓花玻璃Fe2O3含量應(yīng)不高于0.015%。當(dāng)前光伏玻璃用低鐵石英砂質(zhì)量要求的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為《JC/T2314-2015光伏玻璃用硅質(zhì)原料》，各個企業(yè)在執(zhí)行過程中有偏差。石英砂形成過程中伴隨著大量的雜質(zhì)礦物，無法直接找到未經(jīng)處理就可以滿足光伏玻璃生產(chǎn)用的低鐵石英砂，加工后才能用于光伏玻璃的配料。光伏玻璃對石英砂的質(zhì)量要求主要體現(xiàn)在四方面：鐵含量、鈦含量、粒度、難熔重礦物。
光伏玻璃中要求石英砂的含鐵量不超過100ppm；石英砂中的含鈦氧化物會使玻璃著色，降低玻璃的透光性率和透明性，光伏玻璃中要求石英砂的含鈦量不超過300ppm；石英砂的粒度大小及級配會影響光伏玻璃的質(zhì)量，粒度要求為0.71-0.104mm，且0.104mm以下占比不超過5%；石英砂中含有部分鉻鐵礦、鋯英石，屬于難熔重礦物，容易在光伏玻璃上形成結(jié)石，對后期成品加工產(chǎn)生影響。所以，光伏玻璃用石英砂對于難熔重礦物的總量要求≤5ppm（以Cr2O3計(jì)），單個顆粒直徑≤0.25mm。
玻璃下游需求主要來自于房地產(chǎn)、汽車、家電、光伏、日用器皿和電子等行業(yè)，其中地產(chǎn)以及與地產(chǎn)相關(guān)的需求占到了玻璃下游需求的75%，受房地產(chǎn)等行業(yè)需求不振的影響，未來常規(guī)玻璃需求增長緩慢；在“雙碳”目標(biāo)推動下，全球光伏新增裝機(jī)將繼續(xù)發(fā)展，光伏玻璃需求仍將呈現(xiàn)逐年增加態(tài)勢。
鑄造行業(yè)
鑄造砂是除玻璃外石英資源的第二大應(yīng)用領(lǐng)域，主要資源來源為石英砂巖、天然石英砂等。天然硅砂是鑄造過程中最基礎(chǔ)、用量最大、最重要的原輔材料。近年來，我國原砂生產(chǎn)企業(yè)加大了對技術(shù)改造的投入，并向綜合性方向發(fā)展。產(chǎn)品品種日趨多樣化，水洗砂、擦洗砂、精選砂、覆膜砂等已能滿足我國鑄造生產(chǎn)發(fā)展的需要。鑄造用石英砂要求價(jià)廉易得、鑄型制造簡便、具有高的耐火度和熱穩(wěn)定性，具有適宜的顆粒形狀和顆粒組成，不易被液態(tài)金屬潤濕。
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鑄造用硅砂按照SiO2含量分級和各級的化學(xué)成分
鑄造用硅砂按含泥量分級
鑄造用硅砂各粒度組成的細(xì)粉含量
3D打印砂為鑄造型砂中較為特殊的型砂，隨著3D打印技術(shù)快速發(fā)展，是目前鑄造砂中用量增長較快的新類型，3D打印砂通常要求石英顆粒強(qiáng)度高，SiO2≥90%，Al2O3≤10%，CaO+MgO<0.6%，Na2O+K2O<0.4%，含泥量≤0.2%，粒度0.053～0.3mm。
油氣行業(yè)
壓裂是非常規(guī)油氣提高單井產(chǎn)量和提高采收率的主要技術(shù)手段，為油氣田的高效開發(fā)提供了技術(shù)保障。在水力壓裂的過程中，為了防止壓后的裂縫在地層閉合壓力下重新閉合，常常需要人為地往地下輸送材料用來支撐裂縫，這些材料被稱為支撐劑。壓裂作業(yè)后，壓裂液逐漸排出，儲層僅留下支撐劑支撐裂縫，用以提供高導(dǎo)流能力通道，增加油氣流流入井筒，保持油氣滲流通道長期暢通。隨著頁巖氣行業(yè)的飛速發(fā)展，預(yù)計(jì)在未來5年內(nèi)，支撐劑用量將達(dá)（500~600）×104t/a。
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石英砂因自身硬度大、不易磨損、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且支撐劑價(jià)格相對低廉等性質(zhì)逐漸變成為壓裂工藝中主要使用的支撐劑之一，在壓裂作業(yè)起著不可替代的作用，在低閉合壓力的儲層有較好的增產(chǎn)效果，并在1500m的以下的淺井被廣泛使用。數(shù)據(jù)顯示，2022年中國石油支撐劑行業(yè)產(chǎn)能約為370.2萬噸，產(chǎn)量約為298.12萬噸，需求量約為289.62萬噸。
可以作為壓裂支撐劑的石英砂，其石英含量一般在80%左右，對于更為優(yōu)質(zhì)的石英砂來說，石英含量甚至可以達(dá)到98%。中國天然石英砂支撐劑主要分布在新疆陸梁、蘭州安寧、寧夏青銅峽、河北圍場、內(nèi)蒙古赤峰和通遼等地，常見的粒徑規(guī)格為20/40目、30/50目、40/70目和70/140目。
石英砂支撐劑各指標(biāo)不同標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果評定對比
符合標(biāo)準(zhǔn)的石英砂支撐劑一般要具備：為了方便泵入地下，相對密度不能太大，一般認(rèn)為體積密度≤1.50g/cm3，視密度在2.5g/cm3即為密度較低水平；強(qiáng)度高，在高閉合壓力下的破碎率小；在高溫及化學(xué)環(huán)境中穩(wěn)定性好；圓球度好，在井下支撐裂縫時(shí)可以保持較好的空隙；價(jià)格便宜，原料來源廣，制備、生產(chǎn)工藝簡單等特征。
參考來源：
李作敏等.我國石英資源的開發(fā)利用特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)展
褚強(qiáng)等.石英產(chǎn)品的市場開發(fā)與應(yīng)用
王維康等.石英砂選礦主控因素及方法研究
胡曉宙.天然石英砂的應(yīng)用礦物學(xué)研究
宋攀等.石油壓裂支撐劑的研究進(jìn)展
宋恩鵬等.壓裂支撐劑國內(nèi)外檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對比
國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 9442-2024鑄造用硅砂》
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅質(zhì)原料》
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