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<big>'''硅石'''</big>硅石 [1] (quartz stone)是脉 [[ 石英 ]] 、 [[ 石英岩 ]] 、 [[ 石英砂岩 ]] 的总称。主要用于冶金工业用的酸性耐火砖。纯硅石可作石英玻璃或提炼单晶硅。结晶硅石外观一般呈乳白色、灰白色、淡黄色以及红褐色。有鲜明的光泽，断面平滑连续，并带有锐利棱角，硬度、强度都很大。脉石英呈致密块状，纯白色，半透明，发油脂光泽，断面呈贝壳状，石英结晶颗粒多在2mm以上，肉眼可辨。化学工业上用于制备硅化合物和硅酸盐，也可作硫酸塔的填充物。建材工业上用于玻璃、陶瓷、硅酸盐水泥等。可用作工业硅等铁合金冶炼的原材料。

二氧化硅又称硅石(石英砂) [2] ，化学式SiO2。自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。结晶二氧化硅因晶体结构不同，分为石英、鳞石英和方石英三种。纯石英为无色晶体，大而透明棱柱状的石英叫水晶。若含有微量杂质的水晶带有不同颜色，有 [[ 紫水晶 ]] 、 [[ 茶晶 ]] 、 [[ 墨晶 ]] 等。普通的砂是细小的石英晶体，有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与2个氧原子形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原子位于正四面体的4个顶角上，整个晶体是一个巨型分子，SiO2是表示组成的最简式不表示单个二氧化硅分子，仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。SiO2中Si—O键的键能很高，熔点、沸点较高(熔点1723℃，沸点2230℃)。自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遗体，为白色固体或粉末状，多孔、质轻、松软的固体，吸附性强。

硅石是硅质耐火材料的主要原料。硅石也称石英岩，主要矿物是石英 SiO2 [2] 。 组织结构分类耐火材料工业用的硅石可以分为结晶硅石（再结晶石英岩）和胶结硅石（胶结石英岩）。

是由硅质砂岩（石英砂岩）经变质作用再结晶而成得变质岩。硅质砂岩中的硅质胶结物在地质条件作用下而在原石英颗粒表面再结晶，成为石英颗粒的增大部分。因此，其组织结构特征是：由结晶的石英颗粒所组成，石英颗粒间没有胶结物或极少（3%～8%）；由于变质过程中的再结晶作用而使石英颗粒紧密地连接在一起，并且构成了原硅质砂岩所没有的各种变晶结构，如锯齿结构、花岗岩结构和镶嵌结构等 [3] 。 脉石英也属于结晶硅石，它是火成岩，特征是石英颗粒较大（>2mm），纯度较高（SiO2>99%），煅烧时转化迟钝，膨胀性大，直接用于制砖较为困难。

石英颗粒被硅质胶结物结合而成的沉积岩，胶结构主要是隐晶质的二次石英，胶结物含量通常约占30%～75%。胶结硅石中的石英颗粒结晶较小，杂质含量多，加热时易于转变。 结晶硅石与胶结硅石的特征对比如表1-1所列。

硅石除了主要矿物石英外,通常伴有长石、 [[ 云母 、 ]] 粘土和铁质等杂质矿物。制备的高纯和超高纯石英原料,是除了二氧化硅外其它都是杂质,其中主要的有害杂质是含铁和含铝杂质,所以硅质原料提纯方法和工艺流程的进步和改进也主要体现在对含铁杂质和含铝杂质的有效脱除上 。 铁在硅石中常以以下几种形式存在:以微细粒状态赋存在粘土,或者高岭土化的长石中;以氧化铁薄膜形式附着在石英颗粒的表面;含在重矿物和铁矿物等颗粒中;在石英颗粒内部呈浸染或透镜状态或以固溶态存在于石英晶体内部。此外,加工过程中也会混入一定量的机械铁。含铝杂质主要来自长石、云母和粘土矿物,还有Al3 +替代Si4 + 存在于石英晶格中。这种异价类质同象的替换,常造成碱金属阳离子进入结构空隙,以保持电子的平衡,形成结构杂质。 此外,硅石中普遍存有流体包裹体, 按其成因可分原生包裹体、假次生包裹体、次生包裹体三类 :原生包裹体是先于主矿物或与主矿物同时形成的包裹体,其特点是包裹体生成后不发生空间上的移动。原生包裹体占据主矿物结晶构造位置上,均匀分布于晶体中。假次生包裹体是在主矿物结晶过程中,由于应力和构造作用,使已结晶的矿物发生破碎和裂开,在这些裂隙中,成矿溶液又重新进入而产生重结晶时形成的包裹体。其特点是形成之后在空间上发生过位移。假次生包裹体外端终止于晶体内的一个生长面,并存在着明显的排列面。次生包裹体是形成于主矿物结晶基本完成之后任何过程的包裹体,晶体形成后,因受外界作用力的影响而破裂,产生裂隙,这时在环境中活动的含矿溶液就有可能渗入晶体内成为包裹体。次生包裹体一般在后期构造愈合的位置上,常沿裂隙分布,且几组包裹体可以相交,形状较为复杂。流体体积很小,一般直径在微米右左,粉碎石英矿时,次生包裹体就容易被机械破裂,但原生包裹体,就很难破裂消除,即使用高温滚烧也只能将表面局部气体包裹体炸裂,不足以改变内部微小气泡状态] 。流体包裹体中的小分子气体可以通过高温和延长排气时间等排出。但CO、CO2 等气体极难从固体或熔体中排出,造成熔制产品缺陷 ] 。

根据硅石矿物原料的杂质和包裹体的赋存状态,在选矿提纯工艺主要分擦洗- 磁选- 浮选- 酸浸等工艺流程,随着选矿工艺研究的不断深入,又引进了电选和生物选矿等 。擦洗是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物的选矿方法,它可以进一步擦碎未成单体的矿物集合体,再经分级作业对泥质性杂质矿物进行有效脱除。该工艺一般作为硅石矿物原料入选前的预处理工艺。目前,主要有机械擦洗、棒磨擦洗和加药高效强力擦洗和超声波擦洗等方法。机械擦洗,一般认为影响擦洗效果的因素主要是来自擦洗机的结构特点和配置形式,其次为工艺因素,包括擦洗时间和擦洗浓度。研究表明,砂矿擦洗浓度在50 %～60 %之间效果最好;擦洗时间原则上以初步达到产品质量要求为基准。棒磨擦洗,影响擦洗效果主要因素为矿浆浓度、擦洗时间、加棒量及棒配比。由于棒磨机的磨矿介质是线性接触的,因此,棒磨过程具有选择性、产品的粒度较为均匀、过粉碎现象较轻。采用此工艺,一方面强化了擦洗效果,另一方面可以改变原砂的粒度组成,为石英砂进一步的分选提供了矿物学基础 。加药高效强力擦洗,加药的目的是增大杂质矿物和石英颗粒表面的电斥力,增强杂质矿物与石英颗粒相互间的分离效果。超声波擦洗 主要是去除颗粒表面的次生铁薄膜(即“薄膜铁”FeOOH) 。铁质薄膜固附着于颗粒表面和裂隙面,在选矿中使用的机械擦洗方法不能使其分离出来,它是造成天然硅砂铁质过高、难以去除的主要原因。在超声波作用下,粘附在颗粒表面的铁杂质便脱落下来进入液相,从而达到除铁的目的。与其它机械擦洗方法相比,这种方法不仅可以消除矿物表面的杂质,而且可以清除颗粒解理缝隙处的杂质,因而,其除铁效果更好。

磁选,可以最大限度地清除包括连生体颗粒在内的磁性矿物,如 [[ 赤铁矿 ]] 、 [[ 褐铁矿 ]] 、 [[ 黑云母 ]] 、 [[ 钛铁矿 ]] 、 [[ 黄铁矿 ]] 和 [[ 石榴石 ]] 等杂质矿物,也可除去带有磁性矿物包裹体的粒子。有湿式和干式磁选两种方式:田金星[10 ]对某硅石料采用干式磁选初选,主要除去含铁矿物及其连生体颗粒。

硅酸钠和二氧化硅是硅石化学加工得到的主要产品。硅酸钠是硅石化学加工产品中用途最广、用量最大的产品，除用于制造多种硅化合物外，还大量用作纸板、胶合板、部分金属材料及铸造工业的粘合剂， [[ 肥皂 ]] 、洗涤剂的添加剂,纸张的性能改良剂,在纺织工业中作棉布煮炼和漂白助剂、织物的防火处理剂、染料的显色剂。此外，还用作水泥助凝剂、木材防腐剂及蛋类的保鲜剂等。硅酸钠经改性后还可作为内外墙涂料。硅酸铝可作玻璃、陶瓷的原料，也可作油漆颜料。硅酸锂可作防腐油漆、金属表面保护剂。 硅石广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅称为硅石，约占地壳质量的12%，其存在形式有结晶态和无定形态两种。石英晶体是结晶的二氧化硅，具有不同的晶型和色彩。石英中无色透明的晶体是通常所说的水晶。具有彩色环带状或层状的称为玛瑙（含有杂质）。硅石矿物是指化学式相同(SiO₂)，但结构有差异的矿物，这些矿物统称为类质异像体，主要包括石英、方石英和鳞石英。这些矿物在地球上主要存于 [[ 花岗岩 ]] 、 [[ 砂岩 ]] 和黑硅岩中，而月球上几乎缺乏，主要原因是：化学成分演化上，月球形成一个低硅、高铝的月壳，高硅的花岗质岩石极为稀少；月球在演化上缺乏像地球一样有一个可以结晶出二氧化硅矿物的水系和热水体系。尽管二氧化硅矿物在月球岩石上极为稀少，但对月球岩石的分类和成因的研究具有重要的作用。月球上的石英矿物最早是在几块类花岗岩碎处中发现的，在霏细岩中同时也充填了不少方石英矿物，从其微细结构和成分的分析表明，这些石英实际上是由方石英变化过来的。后来在粗晶状的月球花岗岩碎块中也发现有石英矿物，根据其同位素的分析结果，这些矿物是41亿年左右，在较深的环境下结晶形成的，说明这些石英不是在岩浆岩形成期间结晶形成的。月海武岩中的二氧化硅矿物绝大多数是方石英，体积百分数最多可达5%，几乎没有石英矿物，只有在细晶状月海玄武岩中才存在少量的石英矿物，这些方石英具有典型的双晶结构表明：在熔浆冷却过程中，从高温到低温条件下形成的方石英都有。另外，在一些粗晶状的月海玄武岩中也同时存在方石英和 [[ 鳞石英 ]] ，但从结构特征看，方石英是由鳞石英转变的，因为鳞石英一般是镶嵌在于不规则的颗粒之间。