石英砂岩
基本信息
简介
石英砂岩系沉积岩由石荚颗粒经粘土、碳酸盐、铁质、硅质胶结物胶结而成。按其胶结物的成分，可分为粘土砂岩、钙质砂岩、硅质砂岩等，其中以硅质砂岩成分较纯。按其中的长石、岩屑含量，可分为石英砂岩、长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩、长石碎屑质石英砂岩。石英砂岩通常用于玻璃和冶金的辅助原料。
砂岩（杂砂岩）基本类型的划分是根据主要的陆源碎屑组分，没有考虑次要矿物和特殊矿物，砂岩中含有这些矿物时，可采用附加定名，如海绿石石英砂岩等。
石英砂岩成分
矿石化学成分:二氧化硅97.30一97.32%，氧化铝0.97~1.04%，氧化铁0.62~0.67%，氧化钙0.034-0.043%，五氧化二磷0.003%。吸水率1.01~2.55%,耐火度1716-1723℃。
形成
形成过程砂岩峰林地貌的地史时期，由于地壳缓慢的间歇性抬升，经受流水长期侵蚀切割的结果。其发展演变经历了平台、方山--峰墙--峰丛、峰林--残林4个主要阶段。
方山、平台:石英砂岩峰林地貌形成的最初阶段，为边缘陡峭、相对高差几十至四百米、顶面平台的地貌类型，顶面由坚硬的黄家磴组含铁石英砂岩构成。如天子山、黄石寨、腰子寨等处的平台方山地貌。 峰墙:随着侵蚀作用的加剧，沿岩石共轭节理中发育中发育规模较大的一组节理形成溪沟，两侧岩石陡峭，形成峰墙，如百丈崖既属此类型。
地貌特征
(1)下三叠统厚层白云质灰层，是溶洞形成的物质基础，该区最著名的黄龙洞和九天洞，均发育与三叠系灰岩中，该区地层为连续沉积，厚度大，且间夹有若干层抗化学侵蚀能力较强的白云岩、白云质灰岩、粉砂岩等夹层，有利于多层结构的岩溶洞穴地貌的形成。
(2)地台型共轭垂直节理。为洞穴地貌的形成开笔了道路。渗入地下的酸性水，在漫长的地质年代中将断层缓慢溶蚀。就是以这种蚂蚁肯骨头的精神，顽强地在灰岩中开凿出迂回曲折的洞穴地貌景观。
(3)地壳的间歇性抬升，形成了该区溶洞的多层式结构，黄龙洞的三层楼结构，标志着该区自完4第三纪以来，至少经理了三次明显的地壳间歇性上升运动。[1]
石英砂岩的用途
一、玻璃：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 。
二、陶瓷及耐火材料：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。冶金：硅金属、硅铁合金和硅铝合金等的原料或添加剂、熔剂。
三、建筑：混凝土、胶凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能检验材料(即水泥标准砂)等 。
四、化工：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 。
五、机械：铸造型砂的主要原料，研磨材料(喷砂、硬研磨纸、砂纸、砂布等)。
六、电子：电子填充料，高纯度金属硅、通讯用光纤等 。
七、橡胶、塑料：填料(可提高耐磨性)。
八、涂料：可提高涂料的耐磨性。
九、是生产菱镁井盖的主要原料。
十、可作为金属表面除锈的喷丸，段砂，喷砂。
十一、是水过滤容器的主要原料。作为纯水或污水过滤材料。[2]
石英砂岩的颜色
砂岩由石英颗粒(沙子)形成，结构稳定，通常呈淡褐色或红色，主要含硅、钙、黏土和氧化铁。砂岩是一种沉积岩，主要由砂粒胶结而成的，其中砂粒含量要大于50%。绝大部分砂岩是由石英或长石组成的。主要成份A.石英成份 52%以上;B.粘土15%左右;C.针铁矿18%左右;D.其它物质10%以上。
石英砂岩：颜色浅，常为浅黄、灰白色，碎屑矿物以石英为主，含量在80%以上，其次可含少量的正长石、微斜长石和酸性斜长石及少量岩屑。石英砂粒的圆度高，分选好；粒度以中—细粒为最常见。常呈不厚的稳定层状，波痕及交错层理发育。钙质石英砂岩有时含有少量钙质生物介壳。
世界上已被开采利用的有澳洲砂岩，印度砂岩，西班牙砂岩，中国砂岩等。其中色彩，花纹最受建筑设计师所欢迎的则是澳洲砂岩。澳洲砂岩是一种生态环保石材，其产品具有无污染、无辐射、无反光、不风化、不变色、吸热、保温、防滑等特点。
砂岩的分类
1.石英砂岩：石英及硅质岩屑的含量占砂级碎屑总量95%以上，仅含少量或不含长石、岩屑和重矿物。碎屑颗粒常以单晶石英为主，磨圆度和分选性都比较好，成分成熟度和结构成熟度都是最高的。杂基少，颗粒支撑。当杂基> 15%时则称石英杂砂岩。石英砂岩主要形成于稳定的大地构造环境，地形准平原化，母岩经长期风化，剥蚀的产物大多在海洋（如海滩）环境下，受到波浪和水流强烈簸选和反复磨蚀缓慢沉积而形成的。它常与碳酸盐沉积共生,组成石英砂岩-造海碳酸盐建造，如华北地台北半部的上前寒武系。
2.长石砂岩：长石碎屑含量占砂级碎屑总量25%以上。其中石英含量 <75%，可含较多的云母和重矿物。胶结物主要为钙质和铁质，常含粘土杂基。当杂基>15%时,则属长石杂砂岩。碎屑颗粒一般分选、圆度中等。长石砂岩常呈浅黄、肉粉或绿灰等色。长石砂岩按其形成条件可分为3类,即构造长石砂岩、基底长石砂岩和气候长石砂岩。长石砂岩一般是在构造运动比较强烈的地区，母岩是花岗岩或花岗片麻岩，气候干燥寒冷，以物理风化为主，在强烈侵蚀和快速堆积条件下形成的。大多为大陆沉积，海成的较少。常堆积于山前或山间盆地中。曾发现许多长石砂岩形成于大陆裂谷中。河北唐山震旦系产有长石砂岩，其中长石可超过50%。
3.岩屑砂岩：岩屑含量占砂级碎屑总量25%以上。其中石英含量<75%,并可含少量长石(<10%)，重矿物含量较高，而且种类复杂。胶结物常为硅质和碳酸盐质，常含杂质。当杂基> 15％时，则属岩屑杂砂岩。碎屑颗粒的磨圆度和分选性由中等到差。常呈浅灰、灰绿至深灰色。岩屑成分与来源区母岩性质关系密切，并可按岩屑成分进一步划分岩石类型。岩屑砂岩是一种成分成熟度和结构成熟度均较低的砂岩，主要形成于构造变动强烈地带的山前或山间坳陷中。[3]
石英砂岩矿床概述
学科:矿床地质学
词目:石英砂岩矿床
英文:quartzose sandstone deposit
释文:矿床成因类型有两种:
①海相石英砂岩矿床，系震旦纪、寒武纪和泥盆纪的海相石英砂沉积成矿。矿层长上千米，宽几百米，厚几十米。矿石灰白色，块状构造，粒状结构。如江苏苏州清明山、山东临沂蛮山、辽宁本溪小平顶山石英砂岩矿床。
②湖相石英砂岩矿床，产于侏罗白垩纪碎屑岩系中，矿体呈透镜状，长几百米，宽几十米，厚十几米。矿石呈灰白、浅灰色，块状构造，中细粒砂状结构，质地疏松。如湖北当阳岩屋庙石英砂岩矿床。矿石主要用作玻璃原料，陶瓷配料，窑炉硅砖、硅铁、含硅合金、结晶硅原料，冶金熔剂。另外，薄层的石英砂岩达到标准者可做饰面石材，如山西黎城的红板石矿床。
石英砂岩选矿工艺
通过对国内石英砂岩选矿工艺的分析，提出了湿式棒磨与预先控制筛分形成回路、脱泥、中磁、分级的工艺流程，可使含Fe2O3为0.20%的原矿经过一次选别后，Fe2O3含量为0.09±0.005%的石英精砂。 石英砂岩是一种含硅丰富，中等莫氏硬度，熔点高，高温下熔化形成的玻璃态物质，具有透明度的特点，被广泛地用于玻璃、陶瓷、冶金、铸造工业领域。随着玻璃、陶瓷、冶金、铸造工业的日益高档化，对石英砂岩的需求量越来越大，受资源限制及石英砂岩层普遍受次生节理裂隙铁质侵染，石英砂岩Fe2O3含量普通偏高，高质量的石英砂岩较少。因此石英砂岩的选矿提纯受到企业的高度重视，我们对石英砂岩的选矿工艺进行了技术发改造。
工艺流程
目前国内石英砂岩选矿工艺主要有以下几种:
(1)手选 破碎 水碾 除铁
(2)破碎 磨矿 分级 浮选 除云母
(3)棒磨 筛破碎 分筛 分级泥 脱泥泥 中磁泥 脱泥泥 分
第一种工艺流程使用的水轮碾机，磨矿效率低，处理量小，由于对石英精砂质量要求高，价格也不断提高，该流程中没有除铁及分级工艺，所生产的产品已不能满足使用要求。工艺落后，产品质量不高及经济效益下降，被迫企业进行技术改造。
第二种工艺流程，虽然能满足质量要求，但因其选矿成本高，及对环境有污染，也不宜采用此工艺。
通过对国内多家石英砂岩选矿厂及石英砂选取矿厂的实地考察分析，结合企业的实际情况，此次技术发行我们拟用第三种工艺流程式，达到对石英精砂的质量要求。
破碎段使用粗碎颚式破碎机和反击式破碎机，二段开路破碎，具有选择性破碎的优点，能有效避免过粉碎，使破碎产品料度均匀。
采用控制、预先筛分与棒磨形成回路，预先筛分采用直线振动筛，能有效去除破碎产品中合格粒级含量为15--30%左右的合格级别，减少过粉粹的现象，并能提高棒磨机的处理能力，控制筛分采用高频细筛控制上限，分级采用水力分级机控制下限。而且，上限与下限进行工艺参数调整或不同规格型号设备更换，还可生产出根据市场及各行业需要生产不同级别的产品。
石英精砂由于害怕铁质污染，磨矿大多采用轮碾机，砾磨机或瓷球磨矿机等作为磨矿设备，它们虽然避免铁质污染，但其磨矿效率低，磨矿时间长，产量低，能耗高。在技术改造中我拟采用磨矿效率高的湿式棒磨机，既可提高磨矿效率，又能防止过粉碎，有利于后续选别作业，而棒磨过程中混入的机械铁则在以后的磁选作业中除去。
分级工艺
磨矿过程中混入的机械铁及矿物中的弱磁性矿物能否除去，是最终能否生产符合质量要求的产品的技术关键，而脱泥磁选工艺及设备的确定则决定了此工艺流程是否可行。 半逆流型磁选机工作介于逆流和顺流之间，它兼有逆流型高回收率和顺流型高精砂品位的优点，其选别指标较好，而强磁选在选矿可选性试验中效果并不明显。
①采用湿式棒磨机取代轮碾机、砾磨机作石英砂岩的磨矿是可行的，其磨矿效率高，有利于后续选矿作业。
②采用预先、控制筛分与棒磨形成回路，提高了磨矿效率，减少了过粉碎，提高了产量，粒度均匀。
③选用脱泥斗及逆流型永磁筒式中磁选机作为除铁设备是可行的。
④此工艺简单，适宜性强。[4]
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