邱子娟，姜文濤

(1.云南建設(shè)基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司，云南 昆明 650501；2.云南省建筑科學(xué)研究院，云南 昆明 650223)

云南省彝良縣石英砂巖開發(fā)前景分析

邱子娟1，姜文濤2

(1.云南建設(shè)基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司，云南 昆明 650501；2.云南省建筑科學(xué)研究院，云南 昆明 650223)

市場對硅石資源的需求量巨大，彝良縣石英砂巖資源儲量達(dá)50億t，原礦化學(xué)成分(除鐵外)已經(jīng)達(dá)到硅質(zhì)原料特級品和一級品的要求，經(jīng)過提純試驗(yàn)，SiO2的含量可達(dá)99.66%以上，Al2O3和Fe2O3分別降低到0.09%以下和0.03%～0.04%，可滿足高檔玻璃器皿的工業(yè)要求。該地區(qū)硅石資源開發(fā)較少，但以硅石為原材料的工業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目越來越多，當(dāng)?shù)卣畼O度重視硅石資源的開發(fā)利用，彝良縣石英砂巖有著巨大的開發(fā)利用前景。

石英砂巖；硅石；開發(fā)前景

1 硅石資源

以二氧化硅為主要成分的硅石類礦產(chǎn)(石英砂巖、石英巖、脈石英、石英砂和粉石英等)是冶金、化工、玻璃、陶瓷、鑄造、橡膠、塑料、涂料、磨料等行業(yè)的重要原料。其中，優(yōu)質(zhì)硅石是制取工業(yè)硅、發(fā)展硅產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原料，是電子信息產(chǎn)業(yè)、光伏新能源產(chǎn)業(yè)和有機(jī)硅新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。我國硅石資源豐富，全國各地均有分布，優(yōu)質(zhì)的石英砂巖資源主要分布在云南、四川、貴州、廣西、江西、山東、寧夏等地，海砂主要分布在沿海地區(qū)，我國近海海砂資源總量初步估算約為6 796～6 849億t。

優(yōu)質(zhì)的石英砂巖及海砂資源具有重要的工業(yè)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且比較容易開采，但是在開發(fā)利用方面存在著一些問題，比如硅石資源勘查多因地方開發(fā)需要而零星開展，工作程度低、資源總量不清；資源開發(fā)程度較高，但開發(fā)與管理方式較粗放；深加工產(chǎn)業(yè)已具備一定基礎(chǔ)，但制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不利因素較多等。這些問題在一定程度上制約了石英砂巖的開發(fā)和利用。

2 石英砂巖的介紹及用途

石英砂巖主要成分為SiO2，又名硅石，是生產(chǎn)石英砂的主要原料，也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。工業(yè)上常用的石英原料有脈石英、石英砂、石英巖、石英砂巖、硅石、蛋白石、硅藻土等[1-4]。

2.1 石英砂巖傳統(tǒng)的用途

(1) 玻璃制品。

我國的石英玻璃行業(yè)，為光源、電子、通信、激光、儀表、航天和兵器等高新技術(shù)領(lǐng)域提供了大量關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，優(yōu)質(zhì)的硅石是生產(chǎn)平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品(玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等)、光學(xué)玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導(dǎo)電玻璃、玻璃布及防射線特種玻璃等的主要原料。石英玻璃以其特有的物理化學(xué)性能已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要新材料，目前國內(nèi)平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)年均產(chǎn)能約7～8億重量箱，由此可見，在傳統(tǒng)的平板玻璃行業(yè)對硅石資源仍然有巨大的需求量。

(2) 陶瓷及耐火材料。

硅石可作為生產(chǎn)瓷器的胚料和釉料、窯爐用高硅磚、普通硅磚以及碳化硅等的原料。在冶金方面，硅石可以生產(chǎn)硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等，也可在冶金領(lǐng)域作添加劑、熔劑使用。目前，國外生產(chǎn)石英陶瓷制品的廠家主要有美國、法國、日本及俄羅斯的幾家公司。與國外同類產(chǎn)品相比，國內(nèi)產(chǎn)品存在體積密度低、顯氣孔率高、結(jié)構(gòu)疏松、致密性和均勻性差等問題。隨著國外各種石英陶瓷新產(chǎn)品不斷涌入國內(nèi)市場，傳統(tǒng)產(chǎn)品已逐漸不能滿足有關(guān)行業(yè)的需求。進(jìn)口產(chǎn)品質(zhì)量雖好但價(jià)格昂貴，所以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)的石英陶瓷產(chǎn)品來替代進(jìn)口產(chǎn)品具有廣闊的前景。因此，優(yōu)質(zhì)的硅石資源具有良好的開發(fā)利用前景。

(3) 建筑用石英砂。

在傳統(tǒng)的建筑領(lǐng)域，石英砂可用于生產(chǎn)混凝土、膠凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥標(biāo)準(zhǔn)砂等，用量非常大，由于國內(nèi)多數(shù)地區(qū)已經(jīng)禁止海砂的開采，現(xiàn)階段的建筑用砂多來自于內(nèi)陸地區(qū)石英砂(巖)的開采。

(4) 石英砂的其他用途。

石英砂除了以上三種主要的傳統(tǒng)應(yīng)用以外，還在化工、機(jī)械等方面得到廣泛的應(yīng)用。在化工應(yīng)用方面，石英砂主要作為硅化合物和水玻璃等的原料、硫酸塔的填充物、無定形二氧化硅微粉等。在機(jī)械生產(chǎn)方面，石英砂主要作鑄造型砂的主要原料、研磨材料(噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等)。

2.2 石英砂巖的新用途

(1) 電子方面，石英砂主要用于電子填充材料，高純度金屬硅、通訊用光纖等。

(2) 在橡膠、塑料等工業(yè)制品的生產(chǎn)過程中，適量的加入硅微粉，在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，可增加橡膠、皮革制品的強(qiáng)度、伸長率、柔性等，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于其他填充劑(輕質(zhì)碳酸鈣、活性葉蠟石)。

(3) 石英砂可用于涂料的生產(chǎn)，提高涂料的耐磨性。

涂料生產(chǎn)過程中，利用硅微粉特有的功能性，取代沉淀硫酸鋇、滑石粉，用于調(diào)合漆、底漆、防銹漆和高級油墨等的配制中(加入量6%～15%)，可以起到填充增溶作用，而且對于提高油漆細(xì)度、流平性能、漆膜硬度，縮短涂料研磨時(shí)間和油漆的耐水、防銹、防腐性能及顏料的分散性、漆的儲存穩(wěn)定性等效果均為顯著。再則，由硅微粉、水玻璃、表面活性劑和水按一定比例配置的熔膜涂料，由于其粘度低，無流掛現(xiàn)象，使用方便等特點(diǎn)，成為精密鑄造中的優(yōu)質(zhì)涂料。

(4) 石英砂是水過濾容器的主要原料，可用于純水制備或污水的凈化。

純度高，粒度好的石英砂，只需經(jīng)過機(jī)械破碎、篩分、水洗、干燥、滅菌處理等工藝，多數(shù)可獲得飲用水的優(yōu)質(zhì)過濾材料。

(5) 油田采油技術(shù)中的應(yīng)用——支撐劑。

石英砂有很多種，其中球粒石英砂因其具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)而成為石油工業(yè)采油過程中不可缺少的重要材料——支撐劑。隨著石油工業(yè)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，目前包括我國在內(nèi)的世界各產(chǎn)油國已成功地將水力壓裂技術(shù)和酸化技術(shù)新工藝用于陸上油氣田采油生產(chǎn)中，使之成為陸上低滲透油氣田增產(chǎn)的一項(xiàng)很重要措施。天然球粒石英砂作為支撐劑已經(jīng)得到了廣泛的使用。

石英砂無論是在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域還是在新型的科技產(chǎn)業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，石英砂因其特殊的性質(zhì)，有著不可替代的地位。

3 彝良縣石英砂巖資源研究分析

3.1 區(qū)內(nèi)資源概況

云南省彝良縣石英砂巖資源豐富，主要分布于兩河鄉(xiāng)、鐘鳴鄉(xiāng)東部與大關(guān)縣交界一線、奎香鄉(xiāng)—龍街鄉(xiāng)北部等地，面積上百平方千米，儲量達(dá)50億t以上。彝良縣境內(nèi)交通四通八達(dá)，公路、鐵路運(yùn)輸極為方便，且石英砂巖產(chǎn)地均有公路相通。礦區(qū)內(nèi)開采條件簡單，大多數(shù)地區(qū)均適宜露天開采。硅石資源良好的開發(fā)利用條件及豐富資源儲量，為發(fā)展硅產(chǎn)品深加工產(chǎn)業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。

礦區(qū)內(nèi)石英砂巖礦體主要產(chǎn)于泥盆系中統(tǒng)縮頭山組，該組以濱海相沉積為主，由分選良好、磨圓度高、質(zhì)地純凈的石英砂巖組成，礦體嚴(yán)格受層位及巖性控制。

礦體內(nèi)石英砂巖礦石主要由石英顆粒(97%～98%)組成，顆粒集中在0.1～0.4mm，另含極微量的圓粒電氣石。膠結(jié)物主要為硅質(zhì)和極少量鐵質(zhì)呈填隙式分布在粒狀石英顆粒之間，屬于典型的中砂結(jié)構(gòu)。石英顆粒多為單晶，呈次圓狀，但由于次生加大而成次棱角—次圓狀。彝良縣石英砂巖礦除礦體的頂部和底部礦石質(zhì)量稍差之外，主要礦石SiO2含量高達(dá)98.99%～99.18%，F(xiàn)e2O3含量0.5%～0.68%，雖然偏高，因?yàn)殍F質(zhì)基本是以膠結(jié)物形式充填于石英顆粒之間而并未進(jìn)入石英晶格之中，所以鐵質(zhì)的去除比較容易。其他成分如CaO、MgO、K2O、NaO、TiO2等含量極微。比同類礦床低近一個(gè)數(shù)量級，所以原礦化學(xué)成分(除鐵外)已經(jīng)達(dá)到硅質(zhì)原料一級品的要求。

通過選礦試驗(yàn)，原礦樣品經(jīng)過擦洗篩分選礦、搖床選礦、磁選和煅燒處理后，SiO2含量可以達(dá)到99.66%以上，Al2O3和Fe2O3分別降低到0.09%以下和0.03%～0.04%。

3.2 區(qū)內(nèi)石英砂巖開發(fā)現(xiàn)狀

目前彝良縣硅產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱，只有東泰等少數(shù)幾家碳化硅廠和硅鐵廠，且普遍存在著規(guī)模小、技術(shù)實(shí)力弱、抵御市場風(fēng)險(xiǎn)不強(qiáng)等問題。近期只有小規(guī)模的開發(fā)，每天開采數(shù)千立方米，礦山生產(chǎn)出原礦后，部分直接作為建筑用砂，雖然使用量大，但浪費(fèi)嚴(yán)重，部分原礦運(yùn)輸?shù)教蓟鑿S和硅鐵廠，該部分原礦利用率高，利潤可觀，但是用量少，銷量小，有待進(jìn)一步開拓市場?？愕V區(qū)將采出的原礦磁選除鐵質(zhì)后供五糧液制造酒瓶，同樣存在著用量少、銷量小的問題。

但彝良縣已具備了發(fā)展硅產(chǎn)業(yè)的良好產(chǎn)業(yè)環(huán)境和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。工業(yè)管理部門也意識到了當(dāng)?shù)厥⑸皫r巨大的開發(fā)利用前景，對此極為重視，通過招商引資，促成多個(gè)大型工業(yè)項(xiàng)目：20萬噸/年炭化硅項(xiàng)目、20萬噸/年新型不定型耐火材料項(xiàng)目、總投資8億元的多晶硅、7億元的硅微粉、2億元的石英玻璃、3.6億元的優(yōu)質(zhì)石英管和10億元的烷氧基硅烷項(xiàng)目。采用先進(jìn)適用的新技術(shù)，大力發(fā)展硅質(zhì)建筑、工業(yè)材料，建成滇東北最具潛力的硅產(chǎn)業(yè)基地。

4 結(jié)論

彝良縣石英砂巖資源豐富，多達(dá)50億t，多數(shù)適宜露天開采，且礦石品質(zhì)優(yōu)良，原礦化學(xué)成分(除鐵外)已經(jīng)達(dá)到硅質(zhì)原料特級品和一級品的要求。當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱，資源利用率低，當(dāng)?shù)卣铝τ趯⒁土伎h的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。目前已有多個(gè)與硅石相關(guān)的工業(yè)項(xiàng)目投產(chǎn)，企業(yè)不斷投入研發(fā)資金，開發(fā)新用途，提高硅石的利用價(jià)值?？傮w而言，良好的資源優(yōu)勢加上當(dāng)?shù)卣?、企業(yè)的大力投入，結(jié)合市場需求，彝良縣石英砂巖有著巨大的開發(fā)利用前景。

[1]ANDREWS P R A, COLLINGS R K, 汪鏡亮.加拿大的硅石資源——用魁北克硅石作玻璃和鑄造用砂的研究[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，1988(2)：24-33.

[2]封曉花.球粒石英砂及其綜合利用研究[J].河北化工，2008(9)：22-23，39.

[3]張躍進(jìn).福建漳浦玻璃用砂礦資源特征與找礦遠(yuǎn)景[J].福建地質(zhì)，2012(1)：27-31.

[4]陳文成.玻璃砂礦評價(jià)新方法的研究[J].福建地質(zhì)，2003(3)：145-152.

Analysis of Development Prospect of Quartz Sandstone in Yiliang County, Yunnan Province

QIU Zi-juan1, JIANG Wen-tao2
(1. Yunnan Construction Engineering Foundation Engineering Co., Ltd., Kunming 650501, China; 2. Yunnan Institute of Building Research, Kunming 650223, China)

The market demand for silica resources is huge, resources reserves of quartz sandstone is 5 billion tons in Yiliang county, undressed ore chemical composition (except iron) has reached the requirements of siliceous raw material grade products and first class, after purification experiment, the content of SiO2can reach more than 99.66%, Al2O3and Fe2O3reduced to below 0.09% and about 0.03% to 0.04%, it meets the industry demands of high-grade glass. In this region, the development of silica resources is less, but more and more industrial production projects put the silica as raw materials, the local government attaches great importance to the silica resources development and utilization, the quartz sandstone with great prospect of development and utilization in Yiliang County.

quartz sandstone; silica; development prospect

TD873.3

A

1007-9386(2016)04-0009-02

2016-03-01