礦物簡(jiǎn)介
石英(英文名:Quartz),化學(xué)式為SiO2,無(wú)機礦物質(zhì),主要成分是二氧化硅,常含有少量雜質(zhì)成分如Al2O3、CaO、MgO等,為半透明或不透明的晶體,一般乳白色,質(zhì)地堅硬。石英是一種物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均十分穩定的礦產(chǎn)資源,晶體屬三方晶系的氧化物礦物,即低溫石英(a-石英),是石英族礦物中分布最廣的一個(gè)礦物種。廣義的石英還包括高溫石英(b-石英)。石英塊又名硅石, 主要是生產(chǎn)石英砂(又稱(chēng)硅砂)的原料, 也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。
石英其實(shí)也是水晶的統稱(chēng),因為可作為水晶的礦物,都是由石英切磨產(chǎn)出的,都是同樣的成分鑒別等特征,不同的是水晶是可作為寶石級的材料,而石英經(jīng)過(guò)染色后,大部分只能作為玉石類(lèi)的仿制品,例如:岫巖玉,獨山玉等。 石英跟普通砂子、水晶是“同出娘胎”的一種物質(zhì)。當二氧化硅結晶完美時(shí)就是水晶;二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙;二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石;二氧化硅晶粒小于幾微米時(shí),就組成玉髓、燧石、次生石英巖。 薔薇石英是非可塑性原料,其與粘土在高溫中生成的莫來(lái)石晶體賦予瓷器較高的機械強度和化學(xué)穩定性,并能增加坯體的半透明性,是配制白釉的良好原料。日用陶瓷原料所用的有脈石英、石英砂、石英巖、砂巖、硅石、蛋白石、硅藻土等,水稻外殼灰也富含SiO2。
民國時(shí)期多采用景德鎮下三寶蓬村所產(chǎn)石英。新中國成立后大多采用星子、都昌、修水等地的石英,尤其是2000年以后,石英用量劇增。釉料中用量為10%~30%,使用前應洗凈揀選,除去污物雜質(zhì),放在窯內高溫煅燒,便于粉碎。
無(wú)色、透明的石英的變種,希臘人稱(chēng)為“Krystallos”,意思是“潔白的冰”,他們確信石英是耐久而堅固的冰。中國古代人認為嘴里含上冷的水晶能夠止渴。
性質(zhì)結構
石英砂是一種堅硬、耐磨、化學(xué)性能穩定的硅酸鹽礦物,其主要礦物成分是SiO2 。石英砂的顏色多種多樣常為乳白色、無(wú)色、灰色。硬度為7,性脆,無(wú)解理,貝殼狀斷口。油脂光澤,相對密度為2.65,其化學(xué)、熱學(xué)和機械性能具有明顯的異向性,不溶于酸,微溶于KOH溶液,熔點(diǎn)1750℃。具壓電性。
石英的成分為SiO2。自然界己發(fā)現8個(gè)同質(zhì)多像變體,即a-石英、b-石英、a-鱗石英、b-鱗石英、a-方石英、b-方石英、柯石英、斯石英。下圖展示了石英同質(zhì)多像變體的壓力-溫度關(guān)系。除斯石英中的Si呈六方配位具金紅石結構外,其余中的Si均為四次配位。[SiO4]結構單元4個(gè)角頂的O2-分別與相鄰的4個(gè)[SiO4]共用而聯(lián)結成三維延伸的架狀結構。

SiO2同質(zhì)多像變體的壓力-溫度關(guān)系
低溫變體a-石英的結構為三方晶系,D3-P3121或D3-P3221;ao=0.4913nm,co=0.5405nm;Z=3。[SiO4]四面體以角頂相連,在c軸方向上呈螺旋狀排列;并有左、右旋之分,即c軸為31或32。結構上的左、右旋與形態(tài)上的左、右形沿用習慣上相反。
三方偏方面體晶類(lèi),常呈完好的柱狀晶體,柱面有橫紋。常見(jiàn)單形;六方柱m、菱面體r、z、三方雙錐s及三方偏方面體x等。菱面體一般r比z發(fā)育,且分布普遍。低溫及過(guò)飽和度低的條件下,呈長(cháng)柱狀晶形;反之則柱狀晶形不發(fā)育而呈近等軸狀。
雙晶十分普遍,常見(jiàn)的重要雙晶律有道芬雙晶和巴西雙晶。道芬雙晶由兩個(gè)左形或右形晶體組成,兩個(gè)體的偏光面向同一方向旋轉,因而仍可作光學(xué)材料。巴西雙晶由一個(gè)左形和一個(gè)右形組成,在(0001)切片中由于兩個(gè)體的偏光面相反,且有不同的干涉色,故不適合作為光學(xué)材料。下圖為石英常見(jiàn)雙晶表。

石英常見(jiàn)雙晶表
主要類(lèi)型
石英按品質(zhì)可分為普通石英砂,精制石英砂,高純石英砂,熔融石英砂,硅微粉?! ?br />
1、普通石英砂:
SiO2≥90-99%,FeO ≤0.06-0.02%,耐火度1750-1800℃,外觀(guān)部分大顆粒,表面有黃皮包囊。粒度范圍5-220目,可按用戶(hù)要求粒度生產(chǎn)。主要用途:冶金,墨碳化硅,玻璃及玻璃制品,搪瓷,鑄鋼,水過(guò)濾,泡花堿,化工,噴沙等行業(yè)。
2、精制石英砂:
SiO2≥99~99.5%,Fe2O3≤0.02~0.015%,精選優(yōu)質(zhì)礦石進(jìn)行復雜加工而成。粒度范圍用5~480目,可按用戶(hù)要求生產(chǎn),外觀(guān)白色或結晶狀。主要用途:高級玻璃,玻璃制品,耐火材料,熔煉石類(lèi),精密鑄造,砂輪磨材等。
3、高純石英砂:
SiO2≥99.5-99.9%,FeO≤0.005%,是采用1-3級天然水晶石和優(yōu)質(zhì)天然石類(lèi),經(jīng)過(guò)精心挑選,精細加工而成。粒度范圍1-0.5mm, 0.5-0.1mm,0.1-0.01mm,0.01-0.005mm 不等。
4、熔融石英砂
化學(xué)成份: SiO2:99.9-99.99%;Fe2O3:10PPM-25PPM; Max Li2O 含量:1-2PPM;Max Al2O3 含量:20-30PPM;Max K2O 含量:20-25PPM;Max Na2O 含量:10-20PPM。物理性能: 外觀(guān)為無(wú)色透明塊狀,顆?;虬咨勰??!≌姹戎兀?.21; 莫氏硬度:7.0;pH值:6.0
5、硅微粉
硅微粉:外觀(guān)為灰色或灰白色粉末。耐火度>1600℃。容重:200~250千克/立方米。
用途作用
石英是地球表面分布最廣的礦物之一,它的用途也相當廣泛。遠在石器時(shí)代,人們用它制作石斧、石箭等簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工具,以獵取食物和抗擊敵人。石英鐘、電子設備中把壓電石英片用作標準頻率;熔融后制成的玻璃,可用于制作光學(xué)儀器、眼鏡、玻璃管和其它產(chǎn)品;還可以做精密儀器的軸承、研磨材料、玻璃陶瓷等工業(yè)原料。
石英砂是重要的工業(yè)礦物原料,廣泛用于玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料等工業(yè)。
此外,石英晶體內含有細小的氣泡或液體充填裂隙時(shí),會(huì )通過(guò)干涉光產(chǎn)生彩虹,能制成精美的首飾。拿破侖的妻子約瑟芬皇后(Empress Josephine)擁有一個(gè)令人眼花繚亂的寶石藏品,就是彩虹石英制成的首飾。
石英因含各種雜質(zhì),顏色各異,有以下異種:
1、水晶(rock crystal):無(wú)色透明
2、紫水晶(amethyst): 紫色透明或半透明,加熱可脫色。
3、薔薇石英(rose quartz):淺玫瑰色,致密半透明。
4、煙水晶(smoky quartz):顏色或褐色透明異種。成色原因是在輻射線(xiàn)作用下,Si被Al代替,是四面體產(chǎn)生順磁中心缺失引起。顏色進(jìn)一步加深就成為墨晶(black quartz)
5、黃水晶(citrine): 黃金色或檸檬黃色
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