云南省彝良县石英砂岩开发前景分析

邱子娟，姜文涛

(1.云南建设基础工程有限责任公司，云南 昆明 650501；2.云南省建筑科学研究院，云南 昆明 650223)

云南省彝良县石英砂岩开发前景分析

邱子娟1，姜文涛2

(1.云南建设基础工程有限责任公司，云南 昆明 650501；2.云南省建筑科学研究院，云南 昆明 650223)

市场对硅石资源的需求量巨大，彝良县石英砂岩资源储量达50亿t，原矿化学成分(除铁外)已经达到硅质原料特级品和一级品的要求，经过提纯试验，SiO2的含量可达99.66%以上，Al2O3和Fe2O3分别降低到0.09%以下和0.03%～0.04%，可满足高档玻璃器皿的工业要求。该地区硅石资源开发较少，但以硅石为原材料的工业生产项目越来越多，当地政府极度重视硅石资源的开发利用，彝良县石英砂岩有着巨大的开发利用前景。

石英砂岩；硅石；开发前景

1 硅石资源

以二氧化硅为主要成分的硅石类矿产(石英砂岩、石英岩、脉石英、石英砂和粉石英等)是冶金、化工、玻璃、陶瓷、铸造、橡胶、塑料、涂料、磨料等行业的重要原料。其中，优质硅石是制取工业硅、发展硅产业的基础原料，是电子信息产业、光伏新能源产业和有机硅新材料产业发展的基石。我国硅石资源丰富，全国各地均有分布，优质的石英砂岩资源主要分布在云南、四川、贵州、广西、江西、山东、宁夏等地，海砂主要分布在沿海地区，我国近海海砂资源总量初步估算约为6 796～6 849亿t。

优质的石英砂岩及海砂资源具有重要的工业价值和经济价值，而且比较容易开采，但是在开发利用方面存在着一些问题，比如硅石资源勘查多因地方开发需要而零星开展，工作程度低、资源总量不清；资源开发程度较高，但开发与管理方式较粗放；深加工产业已具备一定基础，但制约产业发展的不利因素较多等。这些问题在一定程度上制约了石英砂岩的开发和利用。

2 石英砂岩的介绍及用途

石英砂岩主要成分为SiO2，又名硅石，是生产石英砂的主要原料，也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。工业上常用的石英原料有脉石英、石英砂、石英岩、石英砂岩、硅石、蛋白石、硅藻土等[1-4]。

2.1 石英砂岩传统的用途

(1) 玻璃制品。

我国的石英玻璃行业，为光源、电子、通信、激光、仪表、航天和兵器等高新技术领域提供了大量关键基础材料，优质的硅石是生产平板玻璃、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。石英玻璃以其特有的物理化学性能已成为现代科学技术的重要新材料，目前国内平板玻璃生产企业年均产能约7～8亿重量箱，由此可见，在传统的平板玻璃行业对硅石资源仍然有巨大的需求量。

(2) 陶瓷及耐火材料。

硅石可作为生产瓷器的胚料和釉料、窑炉用高硅砖、普通硅砖以及碳化硅等的原料。在冶金方面，硅石可以生产硅金属、硅铁合金和硅铝合金等，也可在冶金领域作添加剂、熔剂使用。目前，国外生产石英陶瓷制品的厂家主要有美国、法国、日本及俄罗斯的几家公司。与国外同类产品相比，国内产品存在体积密度低、显气孔率高、结构疏松、致密性和均匀性差等问题。随着国外各种石英陶瓷新产品不断涌入国内市场，传统产品已逐渐不能满足有关行业的需求。进口产品质量虽好但价格昂贵，所以生产优质、廉价的石英陶瓷产品来替代进口产品具有广阔的前景。因此，优质的硅石资源具有良好的开发利用前景。

(3) 建筑用石英砂。

在传统的建筑领域，石英砂可用于生产混凝土、胶凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥标准砂等，用量非常大，由于国内多数地区已经禁止海砂的开采，现阶段的建筑用砂多来自于内陆地区石英砂(岩)的开采。

(4) 石英砂的其他用途。

石英砂除了以上三种主要的传统应用以外，还在化工、机械等方面得到广泛的应用。在化工应用方面，石英砂主要作为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等。在机械生产方面，石英砂主要作铸造型砂的主要原料、研磨材料(喷砂、硬研磨纸、砂纸、砂布等)。

2.2 石英砂岩的新用途

(1) 电子方面，石英砂主要用于电子填充材料，高纯度金属硅、通讯用光纤等。

(2) 在橡胶、塑料等工业制品的生产过程中，适量的加入硅微粉，在降低生产成本的同时，可增加橡胶、皮革制品的强度、伸长率、柔性等，各项指标均优于其他填充剂(轻质碳酸钙、活性叶蜡石)。

(3) 石英砂可用于涂料的生产，提高涂料的耐磨性。

涂料生产过程中，利用硅微粉特有的功能性，取代沉淀硫酸钡、滑石粉，用于调合漆、底漆、防锈漆和高级油墨等的配制中(加入量6%～15%)，可以起到填充增溶作用，而且对于提高油漆细度、流平性能、漆膜硬度，缩短涂料研磨时间和油漆的耐水、防锈、防腐性能及颜料的分散性、漆的储存稳定性等效果均为显著。再则，由硅微粉、水玻璃、表面活性剂和水按一定比例配置的熔膜涂料，由于其粘度低，无流挂现象，使用方便等特点，成为精密铸造中的优质涂料。

(4) 石英砂是水过滤容器的主要原料，可用于纯水制备或污水的净化。

纯度高，粒度好的石英砂，只需经过机械破碎、筛分、水洗、干燥、灭菌处理等工艺，多数可获得饮用水的优质过滤材料。

(5) 油田采油技术中的应用——支撑剂。

石英砂有很多种，其中球粒石英砂因其具有独特的晶体结构而成为石油工业采油过程中不可缺少的重要材料——支撑剂。随着石油工业的发展和科技的进步，目前包括我国在内的世界各产油国已成功地将水力压裂技术和酸化技术新工艺用于陆上油气田采油生产中，使之成为陆上低渗透油气田增产的一项很重要措施。天然球粒石英砂作为支撑剂已经得到了广泛的使用。

石英砂无论是在传统工业领域还是在新型的科技产业中都有广泛的应用，石英砂因其特殊的性质，有着不可替代的地位。

3 彝良县石英砂岩资源研究分析

3.1 区内资源概况

云南省彝良县石英砂岩资源丰富，主要分布于两河乡、钟鸣乡东部与大关县交界一线、奎香乡—龙街乡北部等地，面积上百平方千米，储量达50亿t以上。彝良县境内交通四通八达，公路、铁路运输极为方便，且石英砂岩产地均有公路相通。矿区内开采条件简单，大多数地区均适宜露天开采。硅石资源良好的开发利用条件及丰富资源储量，为发展硅产品深加工产业提供了坚实的基础，潜在的经济价值巨大。

矿区内石英砂岩矿体主要产于泥盆系中统缩头山组，该组以滨海相沉积为主，由分选良好、磨圆度高、质地纯净的石英砂岩组成，矿体严格受层位及岩性控制。

矿体内石英砂岩矿石主要由石英颗粒(97%～98%)组成，颗粒集中在0.1～0.4mm，另含极微量的圆粒电气石。胶结物主要为硅质和极少量铁质呈填隙式分布在粒状石英颗粒之间，属于典型的中砂结构。石英颗粒多为单晶，呈次圆状，但由于次生加大而成次棱角—次圆状。彝良县石英砂岩矿除矿体的顶部和底部矿石质量稍差之外，主要矿石SiO2含量高达98.99%～99.18%，Fe2O3含量0.5%～0.68%，虽然偏高，因为铁质基本是以胶结物形式充填于石英颗粒之间而并未进入石英晶格之中，所以铁质的去除比较容易。其他成分如CaO、MgO、K2O、NaO、TiO2等含量极微。比同类矿床低近一个数量级，所以原矿化学成分(除铁外)已经达到硅质原料一级品的要求。

通过选矿试验，原矿样品经过擦洗筛分选矿、摇床选矿、磁选和煅烧处理后，SiO2含量可以达到99.66%以上，Al2O3和Fe2O3分别降低到0.09%以下和0.03%～0.04%。

3.2 区内石英砂岩开发现状

目前彝良县硅产业基础较为薄弱，只有东泰等少数几家碳化硅厂和硅铁厂，且普遍存在着规模小、技术实力弱、抵御市场风险不强等问题。近期只有小规模的开发，每天开采数千立方米，矿山生产出原矿后，部分直接作为建筑用砂，虽然使用量大，但浪费严重，部分原矿运输到碳化硅厂和硅铁厂，该部分原矿利用率高，利润可观，但是用量少，销量小，有待进一步开拓市场。奎香矿区将采出的原矿磁选除铁质后供五粮液制造酒瓶，同样存在着用量少、销量小的问题。

但彝良县已具备了发展硅产业的良好产业环境和产业基础。工业管理部门也意识到了当地石英砂岩巨大的开发利用前景，对此极为重视，通过招商引资，促成多个大型工业项目：20万吨/年炭化硅项目、20万吨/年新型不定型耐火材料项目、总投资8亿元的多晶硅、7亿元的硅微粉、2亿元的石英玻璃、3.6亿元的优质石英管和10亿元的烷氧基硅烷项目。采用先进适用的新技术，大力发展硅质建筑、工业材料，建成滇东北最具潜力的硅产业基地。

4 结论

彝良县石英砂岩资源丰富，多达50亿t，多数适宜露天开采，且矿石品质优良，原矿化学成分(除铁外)已经达到硅质原料特级品和一级品的要求。当地产业基础较为薄弱，资源利用率低，当地政府致力于将彝良县的资源优势转化为经济优势。目前已有多个与硅石相关的工业项目投产，企业不断投入研发资金，开发新用途，提高硅石的利用价值。总体而言，良好的资源优势加上当地政府、企业的大力投入，结合市场需求，彝良县石英砂岩有着巨大的开发利用前景。

[1]ANDREWS P R A, COLLINGS R K, 汪镜亮.加拿大的硅石资源——用魁北克硅石作玻璃和铸造用砂的研究[J].矿产保护与利用，1988(2)：24-33.

[2]封晓花.球粒石英砂及其综合利用研究[J].河北化工，2008(9)：22-23，39.

[3]张跃进.福建漳浦玻璃用砂矿资源特征与找矿远景[J].福建地质，2012(1)：27-31.

[4]陈文成.玻璃砂矿评价新方法的研究[J].福建地质，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