國內硅砂加工利用研究狀況

于振新

（阜新市科學技術情報研究所 遼寧阜新 123000）

國內硅砂加工利用研究狀況

于振新

（阜新市科學技術情報研究所 遼寧阜新 123000）

本文通過專門軟件對硅砂加工利用主題相關內容進行初步分析，在了解掌握各類信息總體框架基礎上，再次對相關信息進行深度挖掘、歸類比較和匯總分析，指出了國內硅砂加工利用的研究動向及技術發展現狀，為本地區硅砂產業的發展提供了有益參考。

硅砂；加工利用；研究

引言

硅砂，又名石英砂，其主要礦物成分是二氧化硅（SiO2），根據開采和加工方法的不同分為人工硅砂和天然硅砂。天然硅砂和人工硅砂成礦不同，但作為原料硅砂的后期加工工藝和應用的方向基本相同。硅砂作為一種大宗非金屬礦，用途非常廣泛，是近百種工業產品的原料，但各種工業產品對原料硅砂均有嚴格的質量要求。本文是對我單位承擔的有關硅砂加工利用相關課題前期調研工作的匯總分析，對天然硅砂加工利用有所側重。通過它可以了解該領域內廣泛的技術思路、最新的研究動向，還可以為該領域內的產品和技術開發指引方向。

1 國內硅砂加工利用研究狀況分析

本分析基于“萬方創新助手”以及“知識產權綜合信息服務平臺”軟件，在對各類相關信息的總體框架了解掌握基礎之上，調閱了大量原始文獻，并對各類相關信息進行深度挖掘、歸類比較和匯總分析，各種所列均在權重上占據優勢。

1．1 文獻調研情況

文獻種類及范圍：國內公開發表的科技期刊論文、學術會議論文以及學位論文（1990～2014）；國內公布的科技成果（1978～2014）；國內已獲授權并仍有效或已進入實審階段的發明專利（1985～2014）；現今仍遵照執行的有關硅砂用作各類工業產品原料的相關國家標準或行業標準。

（1）學術研究方向

同濟大學、哈爾濱工業大學、華南理工大學、湖南大學對硅砂的學術研究主要是在“水處理”方面，將硅砂用作水處理“濾料”的原料成分，用于去除飲用水中重金屬離子、氟、砷等，還用于工業污水的處理。

武漢理工大學、桂林理工大學、九江學院有關硅砂的學術研究較多在“建筑材料”方面，以硅砂為主要原料生產保溫磚、燒結磚、增強管等產品。同時，武漢理工大學在硅砂“選礦及加工”方面，對“浮選”也有不同程度的研究。

沈陽鑄造研究所、濟南鑄造鍛壓機械研究所、山東建筑大學對硅砂的學術研究突出在“鑄造用砂”方面，研究滿足不同鑄造需求用砂的生產工藝。

中國中材集團、北京礦冶研究院、中國礦業大學、成都理工大學有關硅砂的學術研究突出在“選礦及加工”方面，對“浮選”均有不同程度的研究。北京礦冶研究院對“高純硅砂加工”研究在國內開展的較早；中材地勘院的“中性環境硅砂選別工藝”適合于東北地區天然硅砂的浮選，并已獲得實際應用。

西安交通大學有關硅砂的學術研究側重在電工產品“熔斷器”的性能方面。

（2）科技成果產出情況

在“選礦及加工”方面：中國建材國際工程集團有限公司（原安徽蚌埠玻璃工業設計研究院）完成的“硅砂無氟浮選工藝”獲得成功，并已生產出精制硅砂、石油壓裂砂和熔斷器填料；西北礦冶研究院的“硅砂無氟浮選工藝”獲得成功，并在蘭州建廠投產。

在“玻璃工業”方面：中科院生態環境研究中心完成的“利用硅砂等廉價礦物原料生產微晶玻璃”已在石家莊建廠投產；江蘇省新沂市凱達石英有限公司“年產7200t彩色液晶玻璃用硅砂”項目已獲實施。

在“彩色硅砂”方面：安徽省建材科技研究所完成了“彩釉硅砂”生產技術的研究；中科院化學冶金研究所完成了“彩色硅砂”生產工藝的研究。

在“耐火材料”方面：西安科技大學在生產“碳化硅”的同時，還對高熱值一氧化碳（CO）進行回收，作為能源或化工原料，中試已經完成。

在“鑄造用砂”方面：濟南鑄造鍛壓機械研究所的“低膨脹、低發氣覆膜砂”研究項目在遼寧省朝陽市得到轉化實施；沈陽鑄造研究所與內蒙古通遼大林型砂公司合作，成功研制出鑄造用擦洗砂；中國地質大學利用硅砂研制生產“精密鑄粉”，部分替代了進口。

在“水處理”方面：中國市政工程中南設計院研制利用硅砂作“水處理濾料”，在廣西地區多項大型水處理工程中得到應用；北京仁創科技集團研制的硅砂“生態透水與防水材料”及“城市與農村雨洪利用”成套系統，在國內多項重要工程中得到了應用。

在“高純石英砂”生產加工方面：昆明理工大學、武漢理工大學、河北理工大學、南京大學均有成果產出。南京大學在“高純石英砂”生產加工研究方面與其它幾所高校相比明顯處于優勢地位，江蘇太平洋石英股份有限公司與南京大學博導團隊聯合研發的“高純石英砂”填補了國內空白，替代進口，用作高純石英玻璃管/棒和石英坩堝的原料，產品遠銷二十幾個國家和地區，并獲得8項發明專利。

除上述之外，如東北石油大學研制的“物理模型”滿足了國內各石油研究機構和高校的應用需要；武漢理工大學開展了硅砂在建筑增強材料方面的研究并獲得應用。

（3）發明專利產出情況

從行業及領域來看：發明涉及到用硅砂充當填料，生產建筑材料（如混凝土、涂料、磚及墻體材料）、鑄造砂、生活日用品，加工為水處理濾料以及某種特殊用途的硅砂材料；發明還涉及到硅砂的除雜、提純（磁選、浮選）以及高純石英砂的加工等方面。其中，山東濟南鑄造鍛壓機械研究所張才元、張繼紅發明的“低膨脹低發氣的鑄造石英砂及其生產方法”（CN98110021.X）已在遼寧省朝陽市實施轉化；中材地勘院黃強、郭銀祥發明了“一種由硅砂分離長石和石英的方法”（CN200510103131.3），由其改進的“中性環境硅砂選別工藝”在北方的通遼地區以及河北承德圍場一帶硅砂選礦中已有實際應用；長沙礦冶研究院、華原風積沙開發有限公司共同發明的“用沙漠風積沙選礦制備石英砂精礦的方法”（CN201010212824.7），適于阜新地區的硅砂礦類型。

從地域分布及發明主體來看：江蘇、安徽兩省轄區內有關硅砂加工利用方面的研發活動較為活躍，發明專利占據的比例較大；江蘇省在“高純石英砂”的加工方面尤顯突出，連云港市的生產加工企業居多；廣東、湖南、山東三省也有不俗的表現。企業是發明創造的主體，占據發明專利申請人的絕對多數；高校院所中武漢理工大學、中國建材國際工程集團有限公司（原安徽蚌埠玻璃工業設計研究院）、山東建筑大學在硅砂選礦提純方面均有發明專利申請提出；廣東工業大學、蘭州大學在“疏水濾料”方面均有發明專利申請提出；東華大學在鑄造砂“添加劑”方面有所創新；北京仁創科技集團有限公司在對硅砂利用的研究中，擁有多項產品和技術的發明專利，更為注重發明創造的產業化實施。

1．2 突出創新實體與重點研究機構

在硅砂加工利用的科技創新活動方面，北京仁創科技集團最為活躍，其產品涉及到“以砂興水、以砂建筑、以砂治沙、以砂精鑄、以砂增油、以砂興藝”六個方面，擁有“硅砂資源利用國家重點實驗室”，是中關村國家自主創新示范區的“高新技術企業”，開發出300多項原創性科研成果，在國內處于領先地位。

在硅砂加工利用的研究機構中，沈陽鑄造研究所是唯一的國家級鑄造技術專業研究所，在鑄造方面的研究占據優勢地位，主要從事鑄造業用新材料、新工藝、新技術及相關設備的研究開發、技術推廣和產品生產。中材地質工程勘查研究院在非金屬勘探、采選及深加工技術方面居國內領先地位，該院的測試中心主要從事非金屬礦及建筑材料的理化性能測試，選礦試驗，有豐富的非金屬產品開發能力；中材國際工程集團有限公司（原安徽蚌埠玻璃工業設計研究院）是國家重點高新技術企業，建有浮法玻璃新技術國家重點實驗室，新玻璃、新材料等產業基地分布國內多個省份。武漢理工大學“硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室”可支撐熱工、水泥與膠凝材料、混凝土、玻璃、陶瓷、薄膜與涂層、墻體以及道路材料的科學技術研究，構筑起環境協調建筑材料及其關鍵技術研究的支撐平臺。

2 結束語

硅砂用途廣泛，初級加工利用可以增加硅砂原料的消耗，卻不能帶來可觀的經濟效益。應在解掌握國內硅砂加工利用研究動向、產品和技術發展現狀的情況下，找出產業發展中存在的問題，理清并明確發展思路。應穩定并加強現有條件下的生產，尋求發展高附加值產品，提升硅砂加工利用的技術水平。根據上述分析，課題組又調研走訪了武漢理工大學“硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室”、北京仁創科技集團內蒙古（奈曼旗）研究基地以及資源條件相同的周邊地區，完成并提交了系列調研匯報材料，得到了本主要領導的肯定，真正發揮出了科技情報的參謀作用。收稿日期：2016-4-15

TD985

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1004-7344（2016）13-0322-02