石英砂岩

重矿物

石英砂岩是一种固结的砂质岩石，其中石英及硅质岩屑含量超过95%。通常很少含杂基质，常见的胶结物是硅质，碳酸盐，此外还可能有铁质、石膏、磷酸盐及海绿石。硅质胶结物常为蛋白石及玉髓，它们可以围绕石英颗粒发育成为次生生长胶结物，形成再生生长的沉积石英岩。

简介

石英砂岩系沉积岩由石英颗粒经粘土、碳酸盐、铁质、硅质胶结物胶结而成。按其胶结物的成分，可分为粘土砂岩、钙质砂岩、硅质砂岩等，其中以硅质砂岩成分较纯。按其中的长石、岩屑含量，可分为石英砂岩、长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩、长石碎屑质石英砂岩。石英砂岩通常用于玻璃和冶金的辅助原料。

砂岩（杂砂岩）基本类型的划分是根据主要的陆源碎屑组分，没有考虑次要矿物和特殊矿物，砂岩中含有这些矿物时，可采用附加定名，如海绿石石英砂岩等。

石英砂岩分类

石英砂岩最突出特征是石英碎屑占90%以上，含有少量长石和燧石等岩屑。重矿物含量极少，往往不超过千分之几，且多为稳定组分，通常由极圆的锆石，电气石、金红石等组成，有时有钛铁矿及其衍生的白钛石。

石英大都为单晶石英，至于多晶石英和波状消光石英，似乎都比单晶石英稳定性差，它们所占比例趋于减少。大部分石英碎屑常磨得很圆，表面光泽暗淡呈雾状，大小均一，分选良好，缺少泥质。这些砂岩在成分和结构上的成熟度很高表明，它是接近理沦上砂岩演化的终极产物。

石英碎屑在许多方面是各不相同的，确定它们的这些特征，对于描述象石英砂岩这样的，含其他矿物很少的岩石以及推断它们的可能来源都有一定帮助。

几乎所有石英均含包裹体，因此，按照包裹体的种类和含量，可将石英颗粒大致区别开来：

(1)规则包体：这种包体在一般情况下是可以辨认的。它们通常是长石、云母、磁铁矿、磷灰石、锆石等；

(2)针状包体：当其为非常细长的柱状晶体寸，矿物性质极难鉴定，但根据一般记载可能是电气石、金红石、矽线石和蓝晶石。它们在石真内常有一定方位，可呈平行排列或放射状排列。

(3)液体和气体小球状包体：比较大的液体小球呈流动状态，在高倍镜下，根据其透明性质和很低的负突起可以识别。

(4)不透明尘状包体：这种尘状包体可多到使原来透明的碎屑石英成为云雾状，其至完全变暗。

根据石英砂岩胶结物的成分，可将石英砂右进一步分类和命名，如铁质石英砂岩，钙质石英砂岩及硅质石英砂岩等。在砟质石英砂扑中，根据胶结物性质义可划分以下三种：

(1)硅石质石英砂岩：简称石英砂岩，砧质胶结物常为蛋白石或玉髓，砰屑石英才；具或很少次生加大现象。

(2)石英岩状砂岩：大部分碎屑石英具次生加大现象。

(3)沉积石英岩：几乎全部碎屑石英具次生加大现象。这种岩石不具有能反射光线的、边缘尖锐的小晶面，因此，在阳光下有明亮的“闪光”。由于具有很强的凝聚性，当岩打破碎时，断口会切穿颗粒，而不绕过颗粒。它在物理性质上的特点是坚硬，耐久、能抵抗侵蚀，在地貌上通常形成陡峭的高山峻岭，构成天然屏障。

许多石英砂岩，尤具是硅质胶结的砂岩，其氧化硅的含量很高，可达99%。甚至更多。但那些含有方解石和硬石膏的砂岩，氧化硅的百分含量，由于加入了CaO与CO2或SO3，而有不同程度的降低。

另外，根据石英砂岩中含有的长石和岩屑含量可以将石英砂岩划分为长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩和长石岩屑质石英砂岩。

长石质石英砂岩：长石的含量多于岩屑，一般为5~25%，常见钾长石和酸性斜长石，而岩屑<15%。重矿物除稳定组分外，一般尚含有稳定性差的组分，如十字石、蓝晶石等。

岩屑质石英砂岩：岩屑的含量多于长石，一般为5~25%，而长石<15%。岩屑多为抵抗风化能力较强的石英岩，燧石和硅质岩等岩屑，重矿物也相应增加了不稳定组分。

长石岩屑质石英砂岩：这类砂岩是向长石砂岩和岩屑砂岩的过渡类型，其中石英含量已显著减少，为50~75%，长石和岩屑含量有所增加，但均不超过25%，成分较复杂。一般常与长石质石英砂岩和岩屑质石英砂岩共生。

石英砂岩地貌景观

石英砂岩呈白色，砂质纯净，质坚而脆，垂直节理发育，风化后可呈灰白、褐黄、黄白色，岩层厚度大、产状平缓，节理裂隙扩展，可形成百米以上的柱峰。其峰林景观不同于丹霞景观，具有线条粗犷、层理清晰、棱角明显、节奏感强的特点。

如张家界的石英砂岩，这里的砂岩厚度大、岩层平缓，新构造上升强烈，水系沿节理及断层强烈下切，因此形成为方山（黄石寨、腰子寨等）和棋盘式沟谷（溪流几乎均呈直角转向）相互组合的高大砂岩峰林。另外砂岩中页岩夹层抗风化弱，在差异风化作用下，使峰柱表面节节凹进，呈现出金鞭岩、定海神针、南天一柱等奇特景观。张家界是世界上最典型的石英砂岩峰林峡谷地貌，景区内有形态各异的数千座岩峰。该地降水丰沛、风小雾多，峰林在山间云雾配合下，虚无缥缈，宛如仙境。

石英砂岩的选冶工艺

选矿工艺

通过对国内石英砂岩选矿工艺的分析，石英砂岩的选矿提纯采用了湿式棒磨与预先控制筛分形成回路、脱泥、中磁、分级的工艺流程，可使含Fe2O3为0.20%的原矿经过一次选别后，Fe2O3含量为0.09±0.005%的石英精砂。石英砂岩是一种含硅丰富，中等莫氏硬度，熔点高，高温下熔化形成的玻璃态物质，具有透明度的特点，被广泛地用于玻璃、陶瓷、冶金、铸造工业领域。随着玻璃、陶瓷、冶金、铸造工业的日益高档化，对石英砂岩的需求量越来越大，受资源限制及石英砂岩层普遍受次生节理裂隙铁质侵染，石英砂岩Fe2O3含量普通偏高，高质量的石英砂岩较少。

工艺流程

目前国内石英砂岩选矿工艺主要有以下几种：

（1）手选破碎水碾除铁

（2）破碎磨矿分级浮选除云母

（3）棒磨筛破碎分筛分级泥脱泥泥中磁泥脱泥泥分

第一种工艺流程使用的水轮碾机，磨矿效率低，处理量小，由于对石英精砂质量要求高，价格也不断提高，该流程中没有除铁及分级工艺，所生产的产品已不能满足使用要求。工艺落后，产品质量不高及经济效益下降，被迫企业进行技术改造。

第二种工艺流程，虽然能满足质量要求，但因其选矿成本高，及对环境有污染，也不宜采用此工艺。

通过对国内多家石英砂岩选矿厂及石英砂选取矿厂的实地考察分析，结合企业的实际情况，此次技术发行我们拟用第三种工艺流程式，达到对石英精砂的质量要求。

破碎段使用粗碎颚式破碎机和反击式破碎机，二段开路破碎，具有选择性破碎的优点，能有效避免过粉碎，使破碎产品料度均匀。

采用控制、预先筛分与棒磨形成回路，预先筛分采用直线振动筛，能有效去除破碎产品中合格粒级含量为15~30%左右的合格级别，减少过粉粹的现象，并能提高棒磨机的处理能力，控制筛分采用高频细筛控制上限，分级采用水力分级机控制下限。而且，上限与下限进行工艺参数调整或不同规格型号设备更换，还可生产出根据市场及各行业需要生产不同级别的产品。

石英精砂由于害怕铁质污染，磨矿大多采用轮碾机，砾磨机或瓷球磨矿机等作为磨矿设备，它们虽然避免铁质污染，但其磨矿效率低，磨矿时间长，产量低，能耗高。在技术改造中我拟采用磨矿效率高的湿式棒磨机，既可提高磨矿效率，又能防止过粉碎，有利于后续选别作业，而棒磨过程中混入的机械铁则在以后的磁选作业中除去。

分级工艺

磨矿过程中混入的机械铁及矿物中的弱磁性矿物能否除去，是最终能否生产符合质量要求的产品的技术关键，而脱泥磁选工艺及设备的确定则决定了此工艺流程是否可行。半逆流型磁选机工作介于逆流和顺流之间，它兼有逆流型高回收率和顺流型高精砂品位的优点，其选别指标较好，而强磁选在选矿可选性试验中效果并不明显。

①采用湿式棒磨机取代轮碾机、砾磨机作石英砂岩的磨矿是可行的，其磨矿效率高，有利于后续选矿作业。

②采用预先、控制筛分与棒磨形成回路，提高了磨矿效率，减少了过粉碎，提高了产量，粒度均匀。

③选用脱泥斗及逆流型永磁筒式中磁选机作为除铁设备是可行的。

④此工艺简单，适宜性强。

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