硅石(quartz stone)是脈石英、石英巖、石英砂巖的總稱。主要用于冶金工業(yè)用的酸性耐火磚。純硅石可作石英玻璃或提煉單晶硅�；瘜W(xué)工業(yè)上用于制備硅化合物和硅酸鹽，也可作硫酸塔的填充物。建材工業(yè)上用于玻璃、陶瓷、硅酸鹽水泥等。
硅石性質(zhì)
物理性質(zhì)
二氧化硅又稱硅石，化學(xué)式SiO2。自然界中存在有結(jié)晶二氧化硅和無定形二氧化硅兩種。結(jié)晶二氧化硅因晶體結(jié)構(gòu)不同，分為石英、鱗石英和方石英三種。純石英為無色晶體硅石，大而透明棱柱狀的石英叫水晶。若含有微量雜質(zhì)的水晶帶有不同顏色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是細(xì)小的石英晶體，有黃砂(較多的鐵雜質(zhì))和白砂(雜質(zhì)少、較純凈)。二氧化硅晶體中，硅原子的4個價電子與4個氧原子形成4個共價鍵，硅原子位于正四面體的中心，4個氧原子位于正四面體的4個頂角上，整個晶體是一個巨型分子，SiO2是表示組成的最簡式不表示單個二氧化硅分子，僅是表示二氧化硅晶體中硅和氧的原子個數(shù)之比。SiO2中Si—O鍵的鍵能很高，熔點、沸點較高 (熔點1723℃，沸點2230℃)。自然界存在的硅藻土是無定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遺體，為白色固體或粉末狀，多孔、質(zhì)輕、松軟的固體，吸附性強。
化學(xué)性質(zhì)
酸性氧化物、硅酸的酸酐�；瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。不溶于水也不跟水反應(yīng)，不跟一般的酸起作用。能與氟化氫氣體或氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅氣體。SiO2+4HF SiF4↑+2H2O有酸性氧化物的其它通性，高溫下能與堿(強堿溶液或熔化的堿)反應(yīng)生成鹽和水。常溫下強堿溶液與SiO2緩慢地作用生成相應(yīng)的硅酸鹽。強堿溶液能腐蝕玻璃，故貯存強堿溶液的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞，若采用玻璃塞(玻璃中含SiO2)，會生成有粘性的硅酸鈉，將玻璃瓶塞和瓶口粘結(jié)在一起。玻璃瓶內(nèi)不能久放濃堿液。高溫下二氧化硅與堿性氧化物或某些金屬的碳酸鹽共熔，生成硅酸鹽。SiO2+CaO CaSiO3(煉鐵造渣)將此高溫下熔融狀態(tài)的硅酸鈉降溫、冷卻，可得石英玻璃，它有良好的透過紫外線性能，可作水銀燈罩、耐高溫的化學(xué)儀器、石英坩堝和光學(xué)儀器等。來源多由巖漿、熱液形成的或沉積形成。
用途
硅酸鈉和二氧化硅是硅石化學(xué)加工得到的主要產(chǎn)品。硅酸鈉是硅石化學(xué)加工產(chǎn)品中用途最廣、用量最大的產(chǎn)品，除用于制造多種硅化合物外，還大量用作紙板、膠合板、部分金屬材料及鑄造工業(yè)的粘合劑，肥皂、洗滌劑的添加劑,紙張的性能改良劑,在紡織工業(yè)中作棉布煮煉和漂白助劑、織物的防火處理劑、染料的顯色劑。此外，還用作水泥助凝劑、木材防腐劑及蛋類的保鮮劑等。硅酸鈉經(jīng)改性后還可作為內(nèi)外墻涂料。硅酸鋁可作玻璃、陶瓷的原料，也可作油漆顏料。硅酸鋰可作防腐油漆、金屬表面保護劑。
硅石的分類
硅石是硅質(zhì)耐火材料的主要原料。硅石也稱石英巖，主要礦物是石英 SiO2。
硅石
1.按硅石的組織結(jié)構(gòu)分類
耐火材料工業(yè)用的硅石可以分為結(jié)晶硅石（再結(jié)晶石英巖）和膠結(jié)硅石（膠結(jié)石英巖）。
⑴結(jié)晶硅石
是由硅質(zhì)砂巖（石英砂巖）經(jīng)變質(zhì)作用再結(jié)晶而成得變質(zhì)巖。硅質(zhì)砂巖中的硅質(zhì)膠結(jié)物在地質(zhì)條件作用下而在原石英顆粒表面再結(jié)晶，成為石英顆粒的增大部分。因此，其組織結(jié)構(gòu)特征是：由結(jié)晶的石英顆粒所組成，石英顆粒間沒有膠結(jié)物或極少（3%～8%）；由于變質(zhì)過程中的再結(jié)晶作用而使石英顆粒緊密地連接在一起，并且構(gòu)成了原硅質(zhì)砂巖所沒有的各種變晶結(jié)構(gòu)，如鋸齒結(jié)構(gòu)、花崗巖結(jié)構(gòu)和鑲嵌結(jié)構(gòu)等。
脈石英也屬于結(jié)晶硅石，它是火成巖，特征是石英顆粒較大（＞2mm），純度較高（SiO2＞99%），煅燒時轉(zhuǎn)化遲鈍，膨脹性大，直接用于制磚較為困難。
⑵膠結(jié)硅石
石英顆粒被硅質(zhì)膠結(jié)物結(jié)合而成的沉積巖，膠結(jié)構(gòu)主要是隱晶質(zhì)的二次石英，膠結(jié)物含量通常約占30%～75%。膠結(jié)硅石中的石英顆粒結(jié)晶較小，雜質(zhì)含量多，加熱時易于轉(zhuǎn)變。
結(jié)晶硅石與膠結(jié)硅石的特征對比如表1-1所列。
表1-1結(jié)晶硅石與膠結(jié)硅石的特征

2.按轉(zhuǎn)變速度分類
從硅磚的制造工藝觀點出發(fā)，依照硅石原料在1450°C時煅燒1小時的真比重大小，可將硅石非為極慢、慢速、中速和快速轉(zhuǎn)變四種類型（表1-2）。因鱗石英的真比重（2.242）較小，燒后真比重越小，則表明轉(zhuǎn)變成鱗石英的數(shù)量也多。

　　表1-2硅石的轉(zhuǎn)變速度分類
3.按硅石的致密程度分類
可以分為極致密、致密、比較多孔和多孔四種（表1-3）。硅石原料應(yīng)具有較大的致密性，前兩種硅石是優(yōu)質(zhì)的耐火材料，第三種可以與前兩種配合使用，或單獨用于制造一般用途的硅磚。第四種不適合制磚。
表1-3硅石的致密程度分類

　　4.按劇烈膨脹溫度分類
硅石受熱時，由于石英的多晶轉(zhuǎn)變，其比重減小、體積膨脹，加熱至某一溫度時開始產(chǎn)生劇烈的膨脹。該溫度愈低，磚坯燒成時松散開裂的可能性愈大，因為溫度低時，坯體內(nèi)尚沒有產(chǎn)生液相來緩沖膨脹所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，或者是雖產(chǎn)生液相但由于粘度太大而不能減弱所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。按加熱時劇烈膨脹開始溫度的高低，可將硅石分為低熱穩(wěn)定性的、中穩(wěn)定性的和高穩(wěn)定性的三中（表1-4）
表1-4硅石的劇烈膨脹開始溫度

硅石的性質(zhì)及評價
1.外觀性質(zhì)
外觀性質(zhì)主要是硅石的外形、斷面、顏色、光澤、夾雜物等。通過外觀，可以初步判定硅石是結(jié)晶硅石還是膠結(jié)硅石，是否是脈石英等。
結(jié)晶硅石外觀一般呈乳白色、灰白色、淡黃色以及紅褐色。有鮮明的光澤，斷面平滑連續(xù)，并帶有銳利棱角，硬度、強度都很大。脈石英呈致密塊狀，純白色，半透明，發(fā)油脂光澤，斷面呈貝殼狀，石英結(jié)晶顆粒多在2mm以上，肉眼可辨。
膠結(jié)硅石外觀有白色、灰白色、黃灰色、黑色、紅色等，斷面致密，呈貝殼狀，沒有明顯的粒狀組織結(jié)構(gòu)，斷面的銳棱不明顯，幾乎沒有光澤。
優(yōu)良的硅石應(yīng)該呈致密塊狀，有時有貝殼狀或鱗狀斷面，沒有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，在層與層之間沒有夾雜物，并且不帶石灰石外殼。其顏色取決于雜質(zhì)，通常鐵質(zhì)化合物使硅石呈紅褐色，有機物雜質(zhì)則使硅石帶灰色、黑色等。
　　根據(jù)硅石的顯微特征在一定程度上可以判斷硅石的加熱性質(zhì)與轉(zhuǎn)變情況，為制磚提供工藝依據(jù)。膠結(jié)硅石的活性較大，其轉(zhuǎn)變速度比結(jié)晶硅石快；膠結(jié)物愈多，其轉(zhuǎn)變速度愈快。石英顆粒的粗細(xì)及變形程度也影響轉(zhuǎn)變速度，一般結(jié)晶顆粒粗大的較細(xì)小的慢。對于結(jié)晶硅石，如果石英結(jié)晶比較小，粒度大小不一，并以鋸齒狀結(jié)構(gòu)交錯緊密結(jié)合，則煅燒時容易轉(zhuǎn)變，膨脹也不大，并且不易松散；如果硅石的石英結(jié)晶較大且直徑大小接近并呈圓形，則燒成膨脹大，轉(zhuǎn)變慢，易松散，燒成容易產(chǎn)生裂紋，硅磚的氣孔率高，強度低。
3.化學(xué)成分與耐火度
硅石中SiO2是主成分，Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2等均為雜質(zhì)。硅石的化學(xué)成分愈純，SiO2含量愈高，其耐火度也愈高。一般要求：SiO2≥96%，Na2O+K2O≤0.2%～0.4%。