國內(nèi)硅砂加工利用研究狀況

于振新

（阜新市科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所 遼寧阜新 123000）

國內(nèi)硅砂加工利用研究狀況

于振新

（阜新市科學(xué)技術(shù)情報(bào)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(guān)內(nèi)容進(jìn)行初步分析，在了解掌握各類信息總體框架基礎(chǔ)上，再次對相關(guān)信息進(jìn)行深度挖掘、歸類比較和匯總分析，指出了國內(nèi)硅砂加工利用的研究動(dòng)向及技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，為本地區(qū)硅砂產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(jù)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(yīng)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(yè)產(chǎn)品的原料，但各種工業(yè)產(chǎn)品對原料硅砂均有嚴(yán)格的質(zhì)量要求。本文是對我單位承擔(dān)的有關(guān)硅砂加工利用相關(guān)課題前期調(diào)研工作的匯總分析，對天然硅砂加工利用有所側(cè)重。通過它可以了解該領(lǐng)域內(nèi)廣泛的技術(shù)思路、最新的研究動(dòng)向，還可以為該領(lǐng)域內(nèi)的產(chǎn)品和技術(shù)開發(fā)指引方向。

1 國內(nèi)硅砂加工利用研究狀況分析

本分析基于“萬方創(chuàng)新助手”以及“知識產(chǎn)權(quán)綜合信息服務(wù)平臺”軟件，在對各類相關(guān)信息的總體框架了解掌握基礎(chǔ)之上，調(diào)閱了大量原始文獻(xiàn)，并對各類相關(guān)信息進(jìn)行深度挖掘、歸類比較和匯總分析，各種所列均在權(quán)重上占據(jù)優(yōu)勢。

1．1 文獻(xiàn)調(diào)研情況

文獻(xiàn)種類及范圍：國內(nèi)公開發(fā)表的科技期刊論文、學(xué)術(shù)會(huì)議論文以及學(xué)位論文（1990～2014）；國內(nèi)公布的科技成果（1978～2014）；國內(nèi)已獲授權(quán)并仍有效或已進(jìn)入實(shí)審階段的發(fā)明專利（1985～2014）；現(xiàn)今仍遵照執(zhí)行的有關(guān)硅砂用作各類工業(yè)產(chǎn)品原料的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）學(xué)術(shù)研究方向

同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、湖南大學(xué)對硅砂的學(xué)術(shù)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(yè)污水的處理。

武漢理工大學(xué)、桂林理工大學(xué)、九江學(xué)院有關(guān)硅砂的學(xué)術(shù)研究較多在“建筑材料”方面，以硅砂為主要原料生產(chǎn)保溫磚、燒結(jié)磚、增強(qiáng)管等產(chǎn)品。同時(shí)，武漢理工大學(xué)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(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所、山東建筑大學(xué)對硅砂的學(xué)術(shù)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(chǎn)工藝。

中國中材集團(tuán)、北京礦冶研究院、中國礦業(yè)大學(xué)、成都理工大學(xué)有關(guān)硅砂的學(xué)術(shù)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(nèi)開展的較早；中材地勘院的“中性環(huán)境硅砂選別工藝”適合于東北地區(qū)天然硅砂的浮選，并已獲得實(shí)際應(yīng)用。

西安交通大學(xué)有關(guān)硅砂的學(xué)術(shù)研究側(cè)重在電工產(chǎn)品“熔斷器”的性能方面。

（2）科技成果產(chǎn)出情況

在“選礦及加工”方面：中國建材國際工程集團(tuán)有限公司（原安徽蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院）完成的“硅砂無氟浮選工藝”獲得成功，并已生產(chǎn)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(chǎn)。

在“玻璃工業(yè)”方面：中科院生態(tài)環(huán)境研究中心完成的“利用硅砂等廉價(jià)礦物原料生產(chǎn)微晶玻璃”已在石家莊建廠投產(chǎn)；江蘇省新沂市凱達(dá)石英有限公司“年產(chǎn)7200t彩色液晶玻璃用硅砂”項(xiàng)目已獲實(shí)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(chǎn)技術(shù)的研究；中科院化學(xué)冶金研究所完成了“彩色硅砂”生產(chǎn)工藝的研究。

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

在“鑄造用砂”方面：濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所的“低膨脹、低發(fā)氣覆膜砂”研究項(xiàng)目在遼寧省朝陽市得到轉(zhuǎn)化實(shí)施；沈陽鑄造研究所與內(nèi)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(zhì)大學(xué)利用硅砂研制生產(chǎn)“精密鑄粉”，部分替代了進(jìn)口。

在“水處理”方面：中國市政工程中南設(shè)計(jì)院研制利用硅砂作“水處理濾料”，在廣西地區(qū)多項(xiàng)大型水處理工程中得到應(yīng)用；北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)研制的硅砂“生態(tài)透水與防水材料”及“城市與農(nóng)村雨洪利用”成套系統(tǒng)，在國內(nèi)多項(xiàng)重要工程中得到了應(yīng)用。

在“高純石英砂”生產(chǎn)加工方面：昆明理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)、河北理工大學(xué)、南京大學(xué)均有成果產(chǎn)出。南京大學(xué)在“高純石英砂”生產(chǎn)加工研究方面與其它幾所高校相比明顯處于優(yōu)勢地位，江蘇太平洋石英股份有限公司與南京大學(xué)博導(dǎo)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)的“高純石英砂”填補(bǔ)了國內(nèi)空白，替代進(jìn)口，用作高純石英玻璃管/棒和石英坩堝的原料，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷二十幾個(gè)國家和地區(qū)，并獲得8項(xiàng)發(fā)明專利。

除上述之外，如東北石油大學(xué)研制的“物理模型”滿足了國內(nèi)各石油研究機(jī)構(gòu)和高校的應(yīng)用需要；武漢理工大學(xué)開展了硅砂在建筑增強(qiáng)材料方面的研究并獲得應(yīng)用。

（3）發(fā)明專利產(chǎn)出情況

從行業(yè)及領(lǐng)域來看：發(fā)明涉及到用硅砂充當(dāng)填料，生產(chǎn)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(fā)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(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所張才元、張繼紅發(fā)明的“低膨脹低發(fā)氣的鑄造石英砂及其生產(chǎn)方法”（CN98110021.X）已在遼寧省朝陽市實(shí)施轉(zhuǎn)化；中材地勘院黃強(qiáng)、郭銀祥發(fā)明了“一種由硅砂分離長石和石英的方法”（CN200510103131.3），由其改進(jìn)的“中性環(huán)境硅砂選別工藝”在北方的通遼地區(qū)以及河北承德圍場一帶硅砂選礦中已有實(shí)際應(yīng)用；長沙礦冶研究院、華原風(fēng)積沙開發(fā)有限公司共同發(fā)明的“用沙漠風(fēng)積沙選礦制備石英砂精礦的方法”（CN201010212824.7），適于阜新地區(qū)的硅砂礦類型。

從地域分布及發(fā)明主體來看：江蘇、安徽兩省轄區(qū)內(nèi)有關(guān)硅砂加工利用方面的研發(fā)活動(dòng)較為活躍，發(fā)明專利占據(jù)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(chǎn)加工企業(yè)居多；廣東、湖南、山東三省也有不俗的表現(xiàn)。企業(yè)是發(fā)明創(chuàng)造的主體，占據(jù)發(fā)明專利申請人的絕對多數(shù)；高校院所中武漢理工大學(xué)、中國建材國際工程集團(tuán)有限公司（原安徽蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院）、山東建筑大學(xué)在硅砂選礦提純方面均有發(fā)明專利申請?zhí)岢?；廣東工業(yè)大學(xué)、蘭州大學(xué)在“疏水濾料”方面均有發(fā)明專利申請?zhí)岢觯粬|華大學(xué)在鑄造砂“添加劑”方面有所創(chuàng)新；北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)有限公司在對硅砂利用的研究中，擁有多項(xiàng)產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)明專利，更為注重發(fā)明創(chuàng)造的產(chǎn)業(yè)化實(shí)施。

1．2 突出創(chuàng)新實(shí)體與重點(diǎn)研究機(jī)構(gòu)

在硅砂加工利用的科技創(chuàng)新活動(dòng)方面，北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)最為活躍，其產(chǎn)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(gè)方面，擁有“硅砂資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，是中關(guān)村國家自主創(chuàng)新示范區(qū)的“高新技術(shù)企業(yè)”，開發(fā)出300多項(xiàng)原創(chuàng)性科研成果，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

在硅砂加工利用的研究機(jī)構(gòu)中，沈陽鑄造研究所是唯一的國家級鑄造技術(shù)專業(yè)研究所，在鑄造方面的研究占據(jù)優(yōu)勢地位，主要從事鑄造業(yè)用新材料、新工藝、新技術(shù)及相關(guān)設(shè)備的研究開發(fā)、技術(shù)推廣和產(chǎn)品生產(chǎn)。中材地質(zhì)工程勘查研究院在非金屬勘探、采選及深加工技術(shù)方面居國內(nèi)領(lǐng)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(yàn)，有豐富的非金屬產(chǎn)品開發(fā)能力；中材國際工程集團(tuán)有限公司（原安徽蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院）是國家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，建有浮法玻璃新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新玻璃、新材料等產(chǎn)業(yè)基地分布國內(nèi)多個(gè)省份。武漢理工大學(xué)“硅酸鹽建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xué)技術(shù)研究，構(gòu)筑起環(huán)境協(xié)調(diào)建筑材料及其關(guān)鍵技術(shù)研究的支撐平臺。

2 結(jié)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(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)在解掌握國內(nèi)硅砂加工利用研究動(dòng)向、產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的情況下，找出產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題，理清并明確發(fā)展思路。應(yīng)穩(wěn)定并加強(qiáng)現(xiàn)有條件下的生產(chǎn)，尋求發(fā)展高附加值產(chǎn)品，提升硅砂加工利用的技術(shù)水平。根據(jù)上述分析，課題組又調(diào)研走訪了武漢理工大學(xué)“硅酸鹽建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)內(nèi)蒙古（奈曼旗）研究基地以及資源條件相同的周邊地區(qū)，完成并提交了系列調(diào)研匯報(bào)材料，得到了本主要領(lǐng)導(dǎo)的肯定，真正發(fā)揮出了科技情報(bào)的參謀作用。收稿日期：2016-4-15

TD985

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1004-7344（2016）13-0322-02