石英砂岩

石英砂岩系沉積岩由石莢顆粒經粘土、碳酸鹽、鐵質、硅質膠結物膠結而成。按其膠結物的成分，可分為粘土砂岩、鈣質砂岩、硅質砂岩等，其中以硅質砂岩成分較純。按其中的長石、岩屑含量，可分為石英砂岩、長石質石英砂岩、岩屑質石英砂岩、長石碎屑質石英砂岩。石英砂岩通常用於玻璃和冶金的輔助原料。

砂岩（雜砂岩）基本類型的劃分是根據主要的陸源碎屑組分，沒有考慮次要礦物和特殊礦物，砂岩中含有這些礦物時，可採用附加定名，如海綠石石英砂岩等。 ^[2] 

石英砂岩最突出特徵是石英碎屑佔90%以上，含有少量長石和燧石等岩屑。重礦物含量極少，往往不超過幹分之幾，且多為穩定組分，通常由極圓的鋯石，電氣石、金紅石等組成，有時有鈦鐵礦及其衍生的白鈦石。

石英大都為單晶石英，至於多晶石英和波狀消光石英，似乎都比單晶石英穩定性差，它們所佔比例趨於減少。大部分石英碎屑常磨得很圓，表面光澤暗淡呈霧狀，大小均一，分選良好，缺少泥質。這些砂岩在成分和結構上的成熟度很高表明，它是接近理淪上砂岩演化的終極產物。

石英碎屑在許多方面是各不相同的，確定它們的這些特徵，對於描述象石英砂岩這樣的，含其他礦物很少的岩石以及推斷它們的可能來源都有一定幫助。

幾乎所有石英均含包裹體，因此，按照包裹體的種類和含量，可將石英顆粒大致區別開來：

(1)規則包體：這種包體在一般情況下是可以辨認的。它們通常是長石、雲母、磁鐵礦、磷灰石、鋯石等；

(2)針狀包體：當其為非常細長的柱狀晶體寸，礦物性質極難鑑定，但根據一般記載可能是電氣石、金紅石、矽線石和藍晶石。它們在石真內常有一定方位，可呈平行排列或放射狀排列。

(3)液體和氣體小球狀包體：比較大的液體小球呈流動狀態，在高倍鏡下，根據其透明性質和很低的負突起可以識別。

(4)不透明塵狀包體：這種塵狀包體可多到使原來透明的碎屑石英成為雲霧狀，其至完全變暗。

根據石英砂岩膠結物的成分，可將石英砂右進一步分類和命名，如鐵質石英砂岩，鈣質石英砂岩及硅質石英砂岩等。在砟質石英砂撲中，根據膠結物性質義可劃分以下三種：

(1)硅石質石英砂岩：簡稱石英砂岩，砧質膠結物常為蛋白石或玉髓，砰屑石英才；具或很少次生加大現象。

(2)石英岩狀砂岩：大部分碎屑石英具次生加大現象。

(3)沉積石英岩：幾乎全部碎屑石英具次生加大現象。這種岩石不具有能反射光線的、邊緣尖鋭的小晶面，因此，在陽光下有明亮的“閃光”。由於具有很強的凝聚性，當巖打破碎時，斷口會切穿顆粒，而不繞過顆粒。它在物理性質上的特點是堅硬，耐久、能抵抗侵蝕，在地貌上通常形成陡峭的高山峻嶺，構成天然屏障。

許多石英砂岩，尤具是硅質膠結的砂岩，其氧化硅的含量很高，可達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， 由於加入了CaO與CO₂或SO₃，而有不同程度的降低。

另外，根據石英砂岩中含有的長石和岩屑含量可以將石英砂岩劃分為長石質石英砂岩、岩屑質石英砂岩和長石岩屑質石英砂岩。

長石質石英砂岩：長石的含量多於岩屑，一般為5~25%，常見鉀長石和酸性斜長石，而岩屑<15%。重礦物除穩定組分外， 一般尚含有穩定性差的組分，如十字石、 藍晶石等。

岩屑質石英砂岩：岩屑的含量多於長石， 一般為5~25%，而長石<15%。岩屑多為抵抗風化能力較強的石英岩，燧石和硅質岩等岩屑，重礦物也相應增加了不穩定組分。

長石岩屑質石英砂岩：這類砂岩是向長石砂岩和岩屑砂岩的過渡類型，其中石英含量已顯著減少，為50~75%，長石和岩屑含量有所增加，但均不超過25%，成分較複雜。 一般常與長石質石英砂岩和岩屑質石英砂岩共生。 ^[3] 

石英砂岩呈白色，砂質純淨，質堅而脆，垂直節理髮育，風化後可呈灰白、褐黃、黃白色，岩層厚度大、產狀平緩，節理裂隙擴展，可形成百米以上的柱峯。其峯林景觀不同於丹霞景觀，具有線條粗獷、層理清晰、稜角明顯、節奏感強的特點。

如張家界的石英砂岩，這裏的砂岩厚度大、岩層平緩，新構造上升強烈，水系沿節理及斷層強烈下切，因此形成為方山（黃石寨、腰子寨等）和棋盤式溝谷（溪流幾乎均呈直角轉向）相互組合的高大砂岩峯林。另外砂岩中頁岩夾層抗風化弱，在差異風化作用下，使峯柱表面節節凹進，呈現出金鞭巖、定海神針、南天一柱等奇特景觀。張家界是世界上最典型的石英砂岩峯林峽谷地貌，景區內有形態各異的數千座巖峯。該地降水豐沛、風小霧多，峯林在山間雲霧配合下，虛無縹緲，宛如仙境。 ^[4] 

通過對國內石英砂岩選礦工藝的分析，石英砂岩的選礦提純採用了濕式棒磨與預先控制篩分形成迴路、脱泥、中磁、分級的工藝流程，可使含Fe₂O₃為0.20%的原礦經過一次選別後，Fe₂O₃含量為0.09±0.005%的石英精砂。 石英砂岩是一種含硅豐富，中等莫氏硬度，熔點高，高温下熔化形成的玻璃態物質，具有透明度的特點，被廣泛地用於玻璃、陶瓷、冶金、鑄造工業領域。隨着玻璃、陶瓷、冶金、鑄造工業的日益高檔化，對石英砂岩的需求量越來越大，受資源限制及石英砂岩層普遍受次生節理裂隙鐵質侵染，石英砂岩Fe₂O₃含量普通偏高，高質量的石英砂岩較少。

目前國內石英砂岩選礦工藝主要有以下幾種：

（1）手選 破碎 水碾 除鐵

（2）破碎 磨礦 分級 浮選 除雲母

（3）棒磨 篩破碎 分篩 分級泥 脱泥泥 中磁泥 脱泥泥 分

第一種工藝流程使用的水輪碾機，磨礦效率低，處理量小，由於對石英精砂質量要求高，價格也不斷提高，該流程中沒有除鐵及分級工藝，所生產的產品已不能滿足使用要求。工藝落後，產品質量不高及經濟效益下降，被迫企業進行技術改造。

第二種工藝流程，雖然能滿足質量要求，但因其選礦成本高，及對環境有污染，也不宜採用此工藝。

通過對國內多家石英砂岩選礦廠及石英砂選取礦廠的實地考察分析，結合企業的實際情況，此次技術發行我們擬用第三種工藝流程式，達到對石英精砂的質量要求。

破碎段使用粗碎顎式破碎機和反擊式破碎機，二段開路破碎，具有選擇性破碎的優點，能有效避免過粉碎，使破碎產品料度均勻。

採用控制、預先篩分與棒磨形成迴路，預先篩分採用直線振動篩，能有效去除破碎產品中合格粒級含量為15~30%左右的合格級別，減少過粉粹的現象，並能提高棒磨機的處理能力，控制篩分採用高頻細篩控制上限，分級採用水力分級機控制下限。而且，上限與下限進行工藝參數調整或不同規格型號設備更換，還可生產出根據市場及各行業需要生產不同級別的產品。

石英精砂由於害怕鐵質污染，磨礦大多采用輪碾機，礫磨機或瓷球磨礦機等作為磨礦設備，它們雖然避免鐵質污染，但其磨礦效率低，磨礦時間長，產量低，能耗高。在技術改造中我擬採用磨礦效率高的濕式棒磨機，既可提高磨礦效率，又能防止過粉碎，有利於後續選別作業，而棒磨過程中混入的機械鐵則在以後的磁選作業中除去。

磨礦過程中混入的機械鐵及礦物中的弱磁性礦物能否除去，是最終能否生產符合質量要求的產品的技術關鍵，而脱泥磁選工藝及設備的確定則決定了此工藝流程是否可行。半逆流型磁選機工作介於逆流和順流之間，它兼有逆流型高回收率和順流型高精砂品位的優點，其選別指標較好，而強磁選在選礦可選性試驗中效果並不明顯。

①採用濕式棒磨機取代輪碾機、礫磨機作石英砂岩的磨礦是可行的，其磨礦效率高，有利於後續選礦作業。

②採用預先、控制篩分與棒磨形成迴路，提高了磨礦效率，減少了過粉碎，提高了產量，粒度均勻。

③選用脱泥鬥及逆流型永磁筒式中磁選機作為除鐵設備是可行的。

④此工藝簡單，適宜性強。