中國(guó)粉體網(wǎng)訊  石英是一種重要的非金屬礦資源，是玻璃、機(jī)械鑄造、電子電工、冶金、石油、耐火材料、化工、陶瓷、光伏、半導(dǎo)體等多個(gè)領(lǐng)域上百種工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)性原料，對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

在諸多應(yīng)用領(lǐng)域中，玻璃行業(yè)、鑄造行業(yè)和石油開(kāi)采行業(yè)是石英砂用量最大的三個(gè)領(lǐng)域。

2021年中國(guó)不同領(lǐng)域石英砂產(chǎn)量分布

玻璃行業(yè)

玻璃行業(yè)是石英資源消費(fèi)量最大的領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于建筑、汽車(chē)、新能源等領(lǐng)域，玻璃行業(yè)主要產(chǎn)品類(lèi)型有平板玻璃、器皿玻璃、鋼化玻璃、光伏玻璃、電子玻璃等。

2021年我國(guó)玻璃產(chǎn)量為101665萬(wàn)重量箱，合計(jì)石英砂消耗約3406萬(wàn)t。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2023年我國(guó)平板玻璃產(chǎn)量為96941.80萬(wàn)重量箱，需消耗約為3247萬(wàn)t石英砂；2023年我國(guó)光伏壓延玻璃累計(jì)產(chǎn)量2478.3萬(wàn)t，每生產(chǎn)一噸光伏玻璃大約需要0.71噸低鐵石英砂，因此需消耗約1760萬(wàn)t石英砂。以此估算，2023年我國(guó)僅平板玻璃和光伏玻璃領(lǐng)域就需要石英砂超5000萬(wàn)t。

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平板玻璃

目前我國(guó)制造平板玻璃、鋼化玻璃等常規(guī)玻璃所用石英資源要求較低，可從規(guī)模大易開(kāi)采加工的石英砂巖、石英巖等資源中獲得。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅質(zhì)原料》中有關(guān)平板玻璃用石英砂的化學(xué)成分、粒度組成等指標(biāo)要求如下：

平板玻璃用石英砂的工業(yè)指標(biāo)要求

制作光伏玻璃等低鐵超白玻璃的石英砂要求較常規(guī)玻璃稍高，可以通過(guò)對(duì)部分優(yōu)質(zhì)的石英砂巖、脈石英、石英巖、天然石英砂等資源加工獲取。

日用玻璃

日用玻璃產(chǎn)品主要包括瓶罐玻璃、器皿玻璃、儀器玻璃和醫(yī)藥玻璃，為食品、釀酒、飲料、醫(yī)藥等行業(yè)提供各種包裝配套和滿(mǎn)足社會(huì)消費(fèi)需求。石英砂是日用玻璃配合料中用量較大的原料。

光伏玻璃

在選用原料方面，光伏玻璃使用的是超白石英砂，而國(guó)內(nèi)天然超白石英砂較為稀缺，僅安徽鳳陽(yáng)、湖南、廣東河源、廣西、海南等少數(shù)地區(qū)存有砂礦資源。

目前，太陽(yáng)能用玻璃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為《GB/T 30984.1-2015》，其中規(guī)定，超白壓花玻璃Fe₂O₃含量應(yīng)不高于0.015%。當(dāng)前光伏玻璃用低鐵石英砂質(zhì)量要求的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為《JC/T2314-2015光伏玻璃用硅質(zhì)原料》，各個(gè)企業(yè)在執(zhí)行過(guò)程中有偏差。石英砂形成過(guò)程中伴隨著大量的雜質(zhì)礦物，無(wú)法直接找到未經(jīng)處理就可以滿(mǎn)足光伏玻璃生產(chǎn)用的低鐵石英砂，加工后才能用于光伏玻璃的配料。光伏玻璃對(duì)石英砂的質(zhì)量要求主要體現(xiàn)在四方面：鐵含量、鈦含量、粒度、難熔重礦物。

光伏玻璃中要求石英砂的含鐵量不超過(guò)100ppm；石英砂中的含鈦氧化物會(huì)使玻璃著色，降低玻璃的透光性率和透明性，光伏玻璃中要求石英砂的含鈦量不超過(guò)300ppm；石英砂的粒度大小及級(jí)配會(huì)影響光伏玻璃的質(zhì)量，粒度要求為0.71-0.104mm，且0.104mm以下占比不超過(guò)5%；石英砂中含有部分鉻鐵礦、鋯英石，屬于難熔重礦物，容易在光伏玻璃上形成結(jié)石，對(duì)后期成品加工產(chǎn)生影響。所以，光伏玻璃用石英砂對(duì)于難熔重礦物的總量要求≤5ppm（以Cr₂O₃計(jì)），單個(gè)顆粒直徑≤0.25mm。

玻璃下游需求主要來(lái)自于房地產(chǎn)、汽車(chē)、家電、光伏、日用器皿和電子等行業(yè)，其中地產(chǎn)以及與地產(chǎn)相關(guān)的需求占到了玻璃下游需求的75%，受房地產(chǎn)等行業(yè)需求不振的影響，未來(lái)常規(guī)玻璃需求增長(zhǎng)緩慢；在“雙碳”目標(biāo)推動(dòng)下，全球光伏新增裝機(jī)將繼續(xù)發(fā)展，光伏玻璃需求仍將呈現(xiàn)逐年增加態(tài)勢(shì)。

鑄造行業(yè)

鑄造砂是除玻璃外石英資源的第二大應(yīng)用領(lǐng)域，主要資源來(lái)源為石英砂巖、天然石英砂等。天然硅砂是鑄造過(guò)程中最基礎(chǔ)、用量最大、最重要的原輔材料。近年來(lái)，我國(guó)原砂生產(chǎn)企業(yè)加大了對(duì)技術(shù)改造的投入，并向綜合性方向發(fā)展。產(chǎn)品品種日趨多樣化，水洗砂、擦洗砂、精選砂、覆膜砂等已能滿(mǎn)足我國(guó)鑄造生產(chǎn)發(fā)展的需要。鑄造用石英砂要求價(jià)廉易得、鑄型制造簡(jiǎn)便、具有高的耐火度和熱穩(wěn)定性，具有適宜的顆粒形狀和顆粒組成，不易被液態(tài)金屬潤(rùn)濕。

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鑄造用硅砂按照SiO₂含量分級(jí)和各級(jí)的化學(xué)成分

鑄造用硅砂按含泥量分級(jí)

鑄造用硅砂各粒度組成的細(xì)粉含量

3D打印砂為鑄造型砂中較為特殊的型砂，隨著3D打印技術(shù)快速發(fā)展，是目前鑄造砂中用量增長(zhǎng)較快的新類(lèi)型，3D打印砂通常要求石英顆粒強(qiáng)度高，SiO₂≥90%，Al₂O₃≤10%，CaO+MgO<0.6%，Na₂O+K₂O<0.4%，含泥量≤0.2%，粒度0.053～0.3mm。

油氣行業(yè)

壓裂是非常規(guī)油氣提高單井產(chǎn)量和提高采收率的主要技術(shù)手段，為油氣田的高效開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)保障。在水力壓裂的過(guò)程中，為了防止壓后的裂縫在地層閉合壓力下重新閉合，常常需要人為地往地下輸送材料用來(lái)支撐裂縫，這些材料被稱(chēng)為支撐劑。壓裂作業(yè)后，壓裂液逐漸排出，儲(chǔ)層僅留下支撐劑支撐裂縫，用以提供高導(dǎo)流能力通道，增加油氣流流入井筒，保持油氣滲流通道長(zhǎng)期暢通。隨著頁(yè)巖氣行業(yè)的飛速發(fā)展，預(yù)計(jì)在未來(lái)5年內(nèi)，支撐劑用量將達(dá)（500~600）×104t/a。

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石英砂因自身硬度大、不易磨損、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且支撐劑價(jià)格相對(duì)低廉等性質(zhì)逐漸變成為壓裂工藝中主要使用的支撐劑之一，在壓裂作業(yè)起著不可替代的作用，在低閉合壓力的儲(chǔ)層有較好的增產(chǎn)效果，并在1500m的以下的淺井被廣泛使用。數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)石油支撐劑行業(yè)產(chǎn)能約為370.2萬(wàn)噸，產(chǎn)量約為298.12萬(wàn)噸，需求量約為289.62萬(wàn)噸。

可以作為壓裂支撐劑的石英砂，其石英含量一般在80%左右，對(duì)于更為優(yōu)質(zhì)的石英砂來(lái)說(shuō)，石英含量甚至可以達(dá)到98%。中國(guó)天然石英砂支撐劑主要分布在新疆陸梁、蘭州安寧、寧夏青銅峽、河北圍場(chǎng)、內(nèi)蒙古赤峰和通遼等地，常見(jiàn)的粒徑規(guī)格為20/40目、30/50目、40/70目和70/140目。

石英砂支撐劑各指標(biāo)不同標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果評(píng)定對(duì)比

符合標(biāo)準(zhǔn)的石英砂支撐劑一般要具備：為了方便泵入地下，相對(duì)密度不能太大，一般認(rèn)為體積密度≤1.50g/cm³，視密度在2.5g/cm³即為密度較低水平；強(qiáng)度高，在高閉合壓力下的破碎率�。辉诟邷丶盎瘜W(xué)環(huán)境中穩(wěn)定性好；圓球度好，在井下支撐裂縫時(shí)可以保持較好的空隙；價(jià)格便宜，原料來(lái)源廣，制備、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等特征。

參考來(lái)源：

李作敏等.我國(guó)石英資源的開(kāi)發(fā)利用特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)展

褚強(qiáng)等.石英產(chǎn)品的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

王維康等.石英砂選礦主控因素及方法研究

胡曉宙.天然石英砂的應(yīng)用礦物學(xué)研究

宋攀等.石油壓裂支撐劑的研究進(jìn)展

宋恩鵬等.壓裂支撐劑國(guó)內(nèi)外檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 9442-2024鑄造用硅砂》

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅質(zhì)原料》

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