中国粉体网讯提及硅,你会想到什么?石英?手表?玻璃?光伏?半导体?“硅”是什么?它与二氧化硅、石英又有何关系>/p>
硅:自然界中分布很广的一种元紟/strong>
硅,英语Silicon、中国大陆译为硅〔ɡuī〕、台港澳译为矽〔xī〕,是一种化学元素,其化学符号为Si,原子序数为14,原子量?8.085u、/p>
硅是元素周期表上第三周期IVA族的非金属元紟/strong>
硅是地壳中第二丰富的元素,仅次于氧,其丰度值为27.72%、/p>
地壳中的元素丰度
硅以元素型态分布在地壳是非常罕见的,它常以二氧化硅(Silicon dioxide)或硅酸盏/strong>(Silicates)等多样的形式分布于土壤和岩石中、/p>
二氧化硅
SiO2在地壳中所占的质量分数高达60%-65%。SiO2存在形态有结晶形和无定形两大类,统称硅石、/p>
二氧化硅天然矿物通常包括结晶态二氧化硅矿物石英、脉石英、粉石英和无定形矿物硅藻土、/p>
二氧化硅晶体结构是SiO4(硅-氧四面体)的连续框架,其中每个氧在两个四面体之间共享,得到SiO2的总化学式、/p>
二氧化硅晶体结构示意国/strong>
此外,二氧化硅不仅包括天然矿物,也包括各种合成产品。合成产品主要是白炭黑(无定形二氧化硅),包括气相白炭黑(气相二氧化硅)、沉淀白炭黑(沉淀二氧化硅)、/p>
硅酸盏/strong>
由硅、氧、金属元素等元素组成的化合物的总称。大多数硅酸盐都难溶于水,少数可溶,最常见的可溶的硅酸盐是:Na2SiO3,俗称水玻璃、泡花碱、/p>
硅酸盐组成表示:活泼金属氧化?较活泼金属氧化物-二氧化硅-水。高岭石Al(Si2O5)(OH)4,镁橄榄石Mg2SiO4,钙沸石Ca(Al2Si3O10)?3H2O,云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2等都属于硅酸盐、/p>
三大传统硅酸盐工业为:玻璃、陶瓷、水泥、/p>
石英
地壳中二氧化硅主要以石英(Quartz)等矿物的形式存在,石英在地壳中分布是仅次于长石的矿物,占到地壳重量?2.6%、/p>
石英依据形态分为结晶形的显晶质石英和隐晶质石英/微晶质石英以及非晶质石英三类、/p>
石英(SiO2)的不同形?/strong>
依自然结晶的晶体结构不同,石英有三种同质多晶变体,石英、鳞石英和方石英。又根据成矿温度的高低分成,将这三种同质多晶变体各自分成α和β两组、共七个变体。高温β石英生成温度大于(573?70℃),属六方晶系;低温α石英生成温度低?73℃,属三方晶系、/p>
石英的多晶转受/strong>
此外,SiO2还有多个人工合成变体,如柯石?Coesite)、斯石英(Stishovite)、凯石英(Keqtite)和W-SiO2(亦称纤维二氧化硅)等、strong>而我们常说、也常见的石英就是低温α石苰/strong>、/p>
α石英(左)和β石英(右)的晶体结构国/strong>
目前能够作为工业应用的石英矿物资源主要有7种矿床工业类垊 天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英、/p>
?石英的应?/strong>
从自然界的沙子到生活中的石英表,从晶莹剔透的水晶玛瑙到古朴典雅的陶瓷,从工业到科技,从原子到航天宇宙……这些都是以硅为中心的物质。可以说硅是自然界最全能的材料、/p>
石英硅产业是硅时代最重要的产业之一,石英是硅时代最重要的矿物资源之一、/p>
石英矿物原料工业应用的一个显著特点是同时存在三种形式:利用矿物晶体固有的物理和化学性质,如3D打印砂、结晶硅微粉等;提供有用化学成分,是硅酸盐材料的最基本原料;冶炼提取有用元素Si,目前是金属硅及其提纯加工产物多晶硅和单晶硅的唯一原料、/p>
石英工业应用的三种形?/strong>
工业上利用石英一般是把它们磨成各种规格的“石英砂”。石英砂按品质可分为:普通石英砂、精制石英砂、高纯石英砂、熔融石英砂及硅微粉等、/p>
由硅矿石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼成的产?strong>工业硄/strong>是硅产业的基础材料,是光伏、有机硅、合金等下游产业的核心原料、/p>
含硅材料产业链流程图
除了传统玻璃、建材、铸造、研磨、橡胶、油漆、电子、陶瓷等领域的应用,国内重点区域安徽、新疆等均在大力发展硅基新材料产丙/strong>,如半导体材料、新型显示材料、新能源材料等、/p>
来源:安徽省“十四五”新材料产业发展规划
可以说,基于硅资源深加工的硅材料产业是全球性的朝阳产业和战略性产业,发展势头迅猛、/p>
参考资料:
汪灵.石英的矿床工业类型与应用特点
汪灵.石英矿物学与物化性质
RockLee.硅、二氧化硅和石英
百度文库:无机非金属材料的主?硄/p>
新疆科协.硅:自然界最全能的材斘/p>
(中国粉体网编辑整理/黑金(/p>
注:图片非商业用途,存在侵权告知删除?/p>