中國粉體網訊 石英是一種重要的非金屬礦資源，是玻璃、機械鑄造、電子電工、冶金、石油、耐火材料、化工、陶瓷、光伏、半導體等多個領域上百種工業產品的基礎性原料，對于經濟社會的可持續發展具有重要意義。
在諸多應用領域中，玻璃行業、鑄造行業和石油開采行業是石英砂用量最大的三個領域。
2021年中國不同領域石英砂產量分布
玻璃行業
玻璃行業是石英資源消費量最大的領域，廣泛應用于建筑、汽車、新能源等領域，玻璃行業主要產品類型有平板玻璃、器皿玻璃、鋼化玻璃、光伏玻璃、電子玻璃等。
2021年我國玻璃產量為101665萬重量箱，合計石英砂消耗約3406萬t。根據國家統計局數據顯示，2023年我國平板玻璃產量為96941.80萬重量箱，需消耗約為3247萬t石英砂；2023年我國光伏壓延玻璃累計產量2478.3萬t，每生產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t石英砂。以此估算，2023年我國僅平板玻璃和光伏玻璃領域就需要石英砂超5000萬t。
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平板玻璃
目前我國制造平板玻璃、鋼化玻璃等常規玻璃所用石英資源要求較低，可從規模大易開采加工的石英砂巖、石英巖等資源中獲得。
行業標準《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅質原料》中有關平板玻璃用石英砂的化學成分、粒度組成等指標要求如下：
平板玻璃用石英砂的工業指標要求
制作光伏玻璃等低鐵超白玻璃的石英砂要求較常規玻璃稍高，可以通過對部分優質的石英砂巖、脈石英、石英巖、天然石英砂等資源加工獲取。
日用玻璃
日用玻璃產品主要包括瓶罐玻璃、器皿玻璃、儀器玻璃和醫藥玻璃，為食品、釀酒、飲料、醫藥等行業提供各種包裝配套和滿足社會消費需求。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，而國內天然超白石英砂較為稀缺，僅安徽鳳陽、湖南、廣東河源、廣西、海南等少數地區存有砂礦資源。
目前，太陽能用玻璃國家標準為《GB/T 30984.1-2015》，其中規定，超白壓花玻璃Fe2O3含量應不高于0.015%。當前光伏玻璃用低鐵石英砂質量要求的行業標準為《JC/T2314-2015光伏玻璃用硅質原料》，各個企業在執行過程中有偏差。石英砂形成過程中伴隨著大量的雜質礦物，無法直接找到未經處理就可以滿足光伏玻璃生產用的低鐵石英砂，加工后才能用于光伏玻璃的配料。光伏玻璃對石英砂的質量要求主要體現在四方面：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100ppm；石英砂中的含鈦氧化物會使玻璃著色，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300ppm；石英砂的粒度大小及級配會影響光伏玻璃的質量，粒度要求為0.71-0.104mm，且0.104mm以下占比不超過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石，對后期成品加工產生影響。所以，光伏玻璃用石英砂對于難熔重礦物的總量要求≤5ppm（以Cr2O3計），單個顆粒直徑≤0.25mm。
玻璃下游需求主要來自于房地產、汽車、家電、光伏、日用器皿和電子等行業，其中地產以及與地產相關的需求占到了玻璃下游需求的75%，受房地產等行業需求不振的影響，未來常規玻璃需求增長緩慢；在“雙碳”目標推動下，全球光伏新增裝機將繼續發展，光伏玻璃需求仍將呈現逐年增加態勢。
鑄造行業
鑄造砂是除玻璃外石英資源的第二大應用領域，主要資源來源為石英砂巖、天然石英砂等。天然硅砂是鑄造過程中最基礎、用量最大、最重要的原輔材料。近年來，我國原砂生產企業加大了對技術改造的投入，并向綜合性方向發展。產品品種日趨多樣化，水洗砂、擦洗砂、精選砂、覆膜砂等已能滿足我國鑄造生產發展的需要。鑄造用石英砂要求價廉易得、鑄型制造簡便、具有高的耐火度和熱穩定性，具有適宜的顆粒形狀和顆粒組成，不易被液態金屬潤濕。
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鑄造用硅砂按照SiO2含量分級和各級的化學成分
鑄造用硅砂按含泥量分級
鑄造用硅砂各粒度組成的細粉含量
3D打印砂為鑄造型砂中較為特殊的型砂，隨著3D打印技術快速發展，是目前鑄造砂中用量增長較快的新類型，3D打印砂通常要求石英顆粒強度高，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
壓裂是非常規油氣提高單井產量和提高采收率的主要技術手段，為油氣田的高效開發提供了技術保障。在水力壓裂的過程中，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支撐裂縫，這些材料被稱為支撐劑。壓裂作業后，壓裂液逐漸排出，儲層僅留下支撐劑支撐裂縫，用以提供高導流能力通道，增加油氣流流入井筒，保持油氣滲流通道長期暢通。隨著頁巖氣行業的飛速發展，預計在未來5年內，支撐劑用量將達（500~600）×104t/a。
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石英砂因自身硬度大、不易磨損、化學性質穩定且支撐劑價格相對低廉等性質逐漸變成為壓裂工藝中主要使用的支撐劑之一，在壓裂作業起著不可替代的作用，在低閉合壓力的儲層有較好的增產效果，并在1500m的以下的淺井被廣泛使用。數據顯示，2022年中國石油支撐劑行業產能約為370.2萬噸，產量約為298.12萬噸，需求量約為289.62萬噸。
可以作為壓裂支撐劑的石英砂，其石英含量一般在80%左右，對于更為優質的石英砂來說，石英含量甚至可以達到98%。中國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、內蒙古赤峰和通遼等地，常見的粒徑規格為20/40目、30/50目、40/70目和70/140目。
石英砂支撐劑各指標不同標準結果評定對比
符合標準的石英砂支撐劑一般要具備：為了方便泵入地下，相對密度不能太大，一般認為體積密度≤1.50g/cm3，視密度在2.5g/cm3即為密度較低水平；強度高，在高閉合壓力下的破碎率小；在高溫及化學環境中穩定性好；圓球度好，在井下支撐裂縫時可以保持較好的空隙；價格便宜，原料來源廣，制備、生產工藝簡單等特征。
參考來源：
李作敏等.我國石英資源的開發利用特點及應用進展
褚強等.石英產品的市場開發與應用
王維康等.石英砂選礦主控因素及方法研究
胡曉宙.天然石英砂的應用礦物學研究
宋攀等.石油壓裂支撐劑的研究進展
宋恩鵬等.壓裂支撐劑國內外檢驗標準對比
國家標準《GB/T 9442-2024鑄造用硅砂》
行業標準《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅質原料》
（中國粉體網編輯整理/初末）
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