中國(guó)粉體網(wǎng)訊  提及硅,，你會(huì)想到什么,？石英？手表,？玻璃,？光伏？半導(dǎo)體,？“硅”是什么,？它與二氧化硅、石英又有何關(guān)系,？

硅：自然界中分布很廣的一種元素

硅,，英語(yǔ)Silicon、中國(guó)大陸譯為硅〔ɡuī〕,、臺(tái)港澳譯為矽〔xī〕,，是一種化學(xué)元素,，其化學(xué)符號(hào)為Si,，原子序數(shù)為14，原子量為28.085u,。

硅是元素周期表上第三周期IVA族的非金屬元素

硅是地殼中第二豐富的元素,，僅次于氧，其豐度值為27.72%,。

地殼中的元素豐度

硅以元素型態(tài)分布在地殼是非常罕見(jiàn)的,，它常以二氧化硅（Silicon dioxide）或硅酸鹽（Silicates）等多樣的形式分布于土壤和巖石中。

二氧化硅

SiO₂在地殼中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)60%-65%,。SiO₂存在形態(tài)有結(jié)晶形和無(wú)定形兩大類(lèi),，統(tǒng)稱(chēng)硅石,。

二氧化硅天然礦物通常包括結(jié)晶態(tài)二氧化硅礦物石英、脈石英,、粉石英和無(wú)定形礦物硅藻土,。

二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)是SiO₄（硅-氧四面體）的連續(xù)框架，其中每個(gè)氧在兩個(gè)四面體之間共享,，得到SiO₂的總化學(xué)式,。

二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖

此外，二氧化硅不僅包括天然礦物,，也包括各種合成產(chǎn)品,。合成產(chǎn)品主要是白炭黑（無(wú)定形二氧化硅），包括氣相白炭黑（氣相二氧化硅）,、沉淀白炭黑（沉淀二氧化硅）,。

硅酸鹽

由硅、氧,、金屬元素等元素組成的化合物的總稱(chēng),。大多數(shù)硅酸鹽都難溶于水，少數(shù)可溶,，最常見(jiàn)的可溶的硅酸鹽是：Na₂SiO₃,，俗稱(chēng)水玻璃、泡花堿,。

硅酸鹽組成表示：活潑金屬氧化物-較活潑金屬氧化物-二氧化硅-水,。高嶺石Al(Si₂O₅)(OH)₄，鎂橄欖石Mg₂SiO₄,，鈣沸石Ca(Al₂Si₃O₁₀)▪3H₂O,，云母KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂等都屬于硅酸鹽。

三大傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)為：玻璃,、陶瓷,、水泥。

石英

地殼中二氧化硅主要以石英（Quartz）等礦物的形式存在,，石英在地殼中分布是僅次于長(zhǎng)石的礦物,，占到地殼重量的12.6%。

石英依據(jù)形態(tài)分為結(jié)晶形的顯晶質(zhì)石英和隱晶質(zhì)石英/微晶質(zhì)石英以及非晶質(zhì)石英三類(lèi),。

石英（SiO₂）的不同形態(tài)

依自然結(jié)晶的晶體結(jié)構(gòu)不同,，石英有三種同質(zhì)多晶變體，石英,、鱗石英和方石英,。又根據(jù)成礦溫度的高低分成，將這三種同質(zhì)多晶變體各自分成α和β兩組,、共七個(gè)變體,。高溫β石英生成溫度大于（573–870℃）,，屬六方晶系；低溫α石英生成溫度低于573℃,，屬三方晶系,。

石英的多晶轉(zhuǎn)變

此外，SiO₂還有多個(gè)人工合成變體,，如柯石英(Coesite),、斯石英(Stishovite)、凱石英(Keqtite)和W-SiO₂(亦稱(chēng)纖維二氧化硅)等,。而我們常說(shuō),、也常見(jiàn)的石英就是低溫α石英。

α石英（左）和β石英（右）的晶體結(jié)構(gòu)圖

目前能夠作為工業(yè)應(yīng)用的石英礦物資源主要有7種礦床工業(yè)類(lèi)型: 天然水晶,、石英砂巖,、石英巖、脈石英,、粉石英,、天然石英砂和花崗巖石英。

硅-石英的應(yīng)用

從自然界的沙子到生活中的石英表,，從晶瑩剔透的水晶瑪瑙到古樸典雅的陶瓷,，從工業(yè)到科技，從原子到航天宇宙……這些都是以硅為中心的物質(zhì),�,？梢哉f(shuō)硅是自然界最全能的材料。

石英硅產(chǎn)業(yè)是硅時(shí)代最重要的產(chǎn)業(yè)之一,，石英是硅時(shí)代最重要的礦物資源之一,。

石英礦物原料工業(yè)應(yīng)用的一個(gè)顯著特點(diǎn)是同時(shí)存在三種形式：利用礦物晶體固有的物理和化學(xué)性質(zhì)，如3D打印砂,、結(jié)晶硅微粉等,；提供有用化學(xué)成分，是硅酸鹽材料的最基本原料,；冶煉提取有用元素Si,，目前是金屬硅及其提純加工產(chǎn)物多晶硅和單晶硅的唯一原料。

石英工業(yè)應(yīng)用的三種形態(tài)

工業(yè)上利用石英一般是把它們磨成各種規(guī)格的“石英砂”,。石英砂按品質(zhì)可分為：普通石英砂,、精制石英砂,、高純石英砂,、熔融石英砂及硅微粉等。

由硅礦石和碳質(zhì)還原劑在礦熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品工業(yè)硅是硅產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料,，是光伏,、有機(jī)硅,、合金等下游產(chǎn)業(yè)的核心原料。

含硅材料產(chǎn)業(yè)鏈流程圖

除了傳統(tǒng)玻璃,、建材,、鑄造、研磨,、橡膠,、油漆、電子,、陶瓷等領(lǐng)域的應(yīng)用,，國(guó)內(nèi)重點(diǎn)區(qū)域安徽、新疆等均在大力發(fā)展硅基新材料產(chǎn)業(yè),，如半導(dǎo)體材料,、新型顯示材料、新能源材料等,。

來(lái)源：安徽省“十四五”新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃

可以說(shuō),，基于硅資源深加工的硅材料產(chǎn)業(yè)是全球性的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，發(fā)展勢(shì)頭迅猛,。

參考資料：

汪靈.石英的礦床工業(yè)類(lèi)型與應(yīng)用特點(diǎn)

汪靈.石英礦物學(xué)與物化性質(zhì)

RockLee.硅,、二氧化硅和石英

百度文庫(kù)：無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅

新疆科協(xié).硅：自然界最全能的材料

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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