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石英砂：从生产到应用的全面解析

一、石英砂的定义与分类

石英砂（QuartzSand）是以二氧化硅（SiO）为主要成分的天然矿物材料，

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由石英岩、石英砂岩或脉石英经破碎、筛选、清洗等工艺制成。其二氧化硅含量

通常在95%以上，硬度高（莫氏硬度7）、化学性质稳定，是工业领域重要的

基础材料。

•按纯度分类：

–普通石英砂：SiO含量95%~99%，用于玻璃、铸造等普通工业。

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–精制石英砂：SiO含量≥99.5%，经酸洗、磁选提纯，用于光伏、电子行

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业。

–高纯石英砂：SiO含量≥99.9%（4N级），用于半导体、光纤等高端领域。

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•按粒度分类：

–粗砂（0.5~1mm）、中砂（0.25~0.5mm）、细砂（0.1~0.25mm）、

粉砂（0.1mm）。

二、石英砂的生产过程

1.原料开采与预处理

•矿石来源：石英岩矿床、河床沉积砂矿或矿山尾矿。

•破碎工艺：

–粗碎：颚式破碎机将原矿破碎至50~100mm。

–中细碎：圆锥破碎机或反击式破碎机加工至5~20mm。

–制砂：立轴冲击破（VSI）将物料细碎至0.1~5mm，控制针片状颗粒含量

10%。

2.筛选与分级

•振动筛分：多层筛网（20目~200目）分离不同粒径砂粒，满足客户定制

需求。

•水力分级：螺旋分级机或水力旋流器去除黏土、云母等轻质杂质。

3.提纯工艺（高纯度石英砂）

•物理提纯：

–磁选：强磁选机（磁场强度≥1.2T）去除铁、钛等磁性矿物。

–浮选：氢氟酸活化后，浮选分离长石、云母。

•化学提纯：

–酸浸：盐酸（浓度10%~20%）、硫酸（高温）溶解金属氧化物杂质。

–高温氯化：1200℃下通入Cl，去除铝、钠等元素，纯度可达6N级

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（99.9999%）。

4.干燥与包装

•旋转干燥机：温度150~200℃，水分控制≤0.5%。

•吨袋/真空包装：防潮、防污染，适用于电子级产品。

三、石英砂的核心特性

1.物理特性

•高硬度：莫氏硬度7，耐磨性优异，适用于喷砂、研磨介质。

•耐高温：熔点1713℃，热膨胀系数低（5.5×10⁻⁷/℃），用于耐火材料。

•透光性：紫外-可见光透过率≥90%（高纯砂），是光纤预制棒核心材料。

2.化学特性

•化学惰性：除氢氟酸外，常温下不溶于酸、碱，耐腐蚀性强。

•绝缘性：电阻率≥10¹⁴Ω·cm（高纯砂），用于半导体晶圆载体。

3.特殊功能

•吸附性：多孔结构可负载催化剂，用于化工反应载体。

•压电效应：高纯石英砂加工的单晶硅用于声表面波器件。

四、石英砂的主要用途

1.玻璃工业（占比60%）

•平板玻璃：SiO含量≥99.5%，粒度0.1~0.5mm，降低玻璃气泡率。

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•光伏玻璃：超白砂（FeO≤0.015%），透光率提升2%~3%。

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2.铸造行业

•型砂：70~140目石英砂，黏结剂（膨润土）混合后用于铸造型腔，耐高

温1600℃。

3.水处理与环保

•过滤介质：多层滤料（0.5~1.2mm）去除悬浮物、胶体，寿命5~8年。

•吸附载体：负载活性氧化铝除氟，氟吸附容量≥5mg/g。

4.电子与半导体

•单晶硅生长：高纯石英砂（6N级）经电弧炉熔炼生成多晶硅，再拉制成单

晶硅棒。

•石英坩埚：纯度99.99%砂制成，用于硅片生产，耐高温1700℃。

5.光伏与新能源

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