中国粉体网讯 石英是一种重要的非金属矿资源，是玻璃、机械铸造、电子电工、冶金、石油、耐火材料、化工、陶瓷、光伏、半导体等多个领域上百种工业产品的基础性原料，对于经济社会的可持续发展具有重要意义。
在诸多应用领域中，玻璃行业、铸造行业和石油开采行业是石英砂用量最大的三个领域。
2021年中国不同领域石英砂产量分布
玻璃行业
玻璃行业是石英资源消费量最大的领域，广泛应用于建筑、汽车、新能源等领域，玻璃行业主要产品类型有平板玻璃、器皿玻璃、钢化玻璃、光伏玻璃、电子玻璃等。
2021年我国玻璃产量为101665万重量箱，合计石英砂消耗约3406万t。根据国家统计局数据显示，2023年我国平板玻璃产量为96941.80万重量箱，需消耗约为3247万t石英砂；2023年我国光伏压延玻璃累计产量2478.3万t，每生产一吨光伏玻璃大约需要0.71吨低铁石英砂，因此需消耗约1760万t石英砂。以此估算，2023年我国仅平板玻璃和光伏玻璃领域就需要石英砂超5000万t。
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平板玻璃
目前我国制造平板玻璃、钢化玻璃等常规玻璃所用石英资源要求较低，可从规模大易开采加工的石英砂岩、石英岩等资源中获得。
行业标准《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅质原料》中有关平板玻璃用石英砂的化学成分、粒度组成等指标要求如下：
平板玻璃用石英砂的工业指标要求
制作光伏玻璃等低铁超白玻璃的石英砂要求较常规玻璃稍高，可以通过对部分优质的石英砂岩、脉石英、石英岩、天然石英砂等资源加工获取。
日用玻璃
日用玻璃产品主要包括瓶罐玻璃、器皿玻璃、仪器玻璃和医药玻璃，为食品、酿酒、饮料、医药等行业提供各种包装配套和满足社会消费需求。石英砂是日用玻璃配合料中用量较大的原料。
光伏玻璃
在选用原料方面，光伏玻璃使用的是超白石英砂，而国内天然超白石英砂较为稀缺，仅安徽凤阳、湖南、广东河源、广西、海南等少数地区存有砂矿资源。
目前，太阳能用玻璃国家标准为《GB/T 30984.1-2015》，其中规定，超白压花玻璃Fe2O3含量应不高于0.015%。当前光伏玻璃用低铁石英砂质量要求的行业标准为《JC/T2314-2015光伏玻璃用硅质原料》，各个企业在执行过程中有偏差。石英砂形成过程中伴随着大量的杂质矿物，无法直接找到未经处理就可以满足光伏玻璃生产用的低铁石英砂，加工后才能用于光伏玻璃的配料。光伏玻璃对石英砂的质量要求主要体现在四方面：铁含量、钛含量、粒度、难熔重矿物。
光伏玻璃中要求石英砂的含铁量不超过100ppm；石英砂中的含钛氧化物会使玻璃着色，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钛量不超过300ppm；石英砂的粒度大小及级配会影响光伏玻璃的质量，粒度要求为0.71-0.104mm，且0.104mm以下占比不超过5%；石英砂中含有部分铬铁矿、锆英石，属于难熔重矿物，容易在光伏玻璃上形成结石，对后期成品加工产生影响。所以，光伏玻璃用石英砂对于难熔重矿物的总量要求≤5ppm（以Cr2O3计），单个颗粒直径≤0.25mm。
玻璃下游需求主要来自于房地产、汽车、家电、光伏、日用器皿和电子等行业，其中地产以及与地产相关的需求占到了玻璃下游需求的75%，受房地产等行业需求不振的影响，未来常规玻璃需求增长缓慢；在“双碳”目标推动下，全球光伏新增装机将继续发展，光伏玻璃需求仍将呈现逐年增加态势。
铸造行业
铸造砂是除玻璃外石英资源的第二大应用领域，主要资源来源为石英砂岩、天然石英砂等。天然硅砂是铸造过程中最基础、用量最大、最重要的原辅材料。近年来，我国原砂生产企业加大了对技术改造的投入，并向综合性方向发展。产品品种日趋多样化，水洗砂、擦洗砂、精选砂、覆膜砂等已能满足我国铸造生产发展的需要。铸造用石英砂要求价廉易得、铸型制造简便、具有高的耐火度和热稳定性，具有适宜的颗粒形状和颗粒组成，不易被液态金属润湿。
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铸造用硅砂按照SiO2含量分级和各级的化学成分
铸造用硅砂按含泥量分级
铸造用硅砂各粒度组成的细粉含量
3D打印砂为铸造型砂中较为特殊的型砂，随着3D打印技术快速发展，是目前铸造砂中用量增长较快的新类型，3D打印砂通常要求石英颗粒强度高，SiO2≥90%，Al2O3≤10%，CaO+MgO<0.6%，Na2O+K2O<0.4%，含泥量≤0.2%，粒度0.053～0.3mm。
油气行业
压裂是非常规油气提高单井产量和提高采收率的主要技术手段，为油气田的高效开发提供了技术保障。在水力压裂的过程中，为了防止压后的裂缝在地层闭合压力下重新闭合，常常需要人为地往地下输送材料用来支撑裂缝，这些材料被称为支撑剂。压裂作业后，压裂液逐渐排出，储层仅留下支撑剂支撑裂缝，用以提供高导流能力通道，增加油气流流入井筒，保持油气渗流通道长期畅通。随着页岩气行业的飞速发展，预计在未来5年内，支撑剂用量将达（500~600）×104t/a。
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石英砂因自身硬度大、不易磨损、化学性质稳定且支撑剂价格相对低廉等性质逐渐变成为压裂工艺中主要使用的支撑剂之一，在压裂作业起着不可替代的作用，在低闭合压力的储层有较好的增产效果，并在1500m的以下的浅井被广泛使用。数据显示，2022年中国石油支撑剂行业产能约为370.2万吨，产量约为298.12万吨，需求量约为289.62万吨。
可以作为压裂支撑剂的石英砂，其石英含量一般在80%左右，对于更为优质的石英砂来说，石英含量甚至可以达到98%。中国天然石英砂支撑剂主要分布在新疆陆梁、兰州安宁、宁夏青铜峡、河北围场、内蒙古赤峰和通辽等地，常见的粒径规格为20/40目、30/50目、40/70目和70/140目。
石英砂支撑剂各指标不同标准结果评定对比
符合标准的石英砂支撑剂一般要具备：为了方便泵入地下，相对密度不能太大，一般认为体积密度≤1.50g/cm3，视密度在2.5g/cm3即为密度较低水平；强度高，在高闭合压力下的破碎率小；在高温及化学环境中稳定性好；圆球度好，在井下支撑裂缝时可以保持较好的空隙；价格便宜，原料来源广，制备、生产工艺简单等特征。
参考来源：
李作敏等.我国石英资源的开发利用特点及应用进展
褚强等.石英产品的市场开发与应用
王维康等.石英砂选矿主控因素及方法研究
胡晓宙.天然石英砂的应用矿物学研究
宋攀等.石油压裂支撑剂的研究进展
宋恩鹏等.压裂支撑剂国内外检验标准对比
国家标准《GB/T 9442-2024铸造用硅砂》
行业标准《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅质原料》
（中国粉体网编辑整理/初末）
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