中國粉體網(wǎng)訊 提及硅，你會想到什么？石英？手表？玻璃？光伏？半導體？“硅”是什么？它與二氧化硅、石英又有何關系？
硅：自然界中分布很廣的一種元素
硅，英語Silicon、中國大陸譯為硅〔ɡuī〕、臺港澳譯為矽〔xī〕，是一種化學元素，其化學符號為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在地殼中所占的質量分數(shù)高達60%-65%。SiO2存在形態(tài)有結晶形和無定形兩大類，統(tǒng)稱硅石。
二氧化硅天然礦物通常包括結晶態(tài)二氧化硅礦物石英、脈石英、粉石英和無定形礦物硅藻土。
二氧化硅晶體結構是SiO4（硅-氧四面體）的連續(xù)框架，其中每個氧在兩個四面體之間共享，得到SiO2的總化學式。
二氧化硅晶體結構示意圖
此外，二氧化硅不僅包括天然礦物，也包括各種合成產品。合成產品主要是白炭黑（無定形二氧化硅），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。大多數(shù)硅酸鹽都難溶于水，少數(shù)可溶，最常見的可溶的硅酸鹽是：Na2SiO3，俗稱水玻璃、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石的礦物，占到地殼重量的12.6%。
石英依據(jù)形態(tài)分為結晶形的顯晶質石英和隱晶質石英/微晶質石英以及非晶質石英三類。
石英（SiO2）的不同形態(tài)
依自然結晶的晶體結構不同，石英有三種同質多晶變體，石英、鱗石英和方石英。又根據(jù)成礦溫度的高低分成，將這三種同質多晶變體各自分成α和β兩組、共七個變體。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。
石英的多晶轉變
此外，SiO2還有多個人工合成變體，如柯石英(Coesite)、斯石英(Stishovite)、凱石英(Keqtite)和W-SiO2(亦稱纖維二氧化硅)等。而我們常說、也常見的石英就是低溫α石英。
α石英（左）和β石英（右）的晶體結構圖
目前能夠作為工業(yè)應用的石英礦物資源主要有7種礦床工業(yè)類型: 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�？梢哉f硅是自然界最全能的材料。
石英硅產業(yè)是硅時代最重要的產業(yè)之一，石英是硅時代最重要的礦物資源之一。
石英礦物原料工業(yè)應用的一個顯著特點是同時存在三種形式：利用礦物晶體固有的物理和化學性質，如3D打印砂、結晶硅微粉等；提供有用化學成分，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物多晶硅和單晶硅的唯一原料。
石英工業(yè)應用的三種形態(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。
由硅礦石和碳質還原劑在礦熱爐內冶煉成的產品工業(yè)硅是硅產業(yè)的基礎材料，是光伏、有機硅、合金等下游產業(yè)的核心原料。
含硅材料產業(yè)鏈流程圖
除了傳統(tǒng)玻璃、建材、鑄造、研磨、橡膠、油漆、電子、陶瓷等領域的應用，國內重點區(qū)域安徽、新疆等均在大力發(fā)展硅基新材料產業(yè)，如半導體材料、新型顯示材料、新能源材料等。
來源：安徽省“十四五”新材料產業(yè)發(fā)展規(guī)劃
可以說，基于硅資源深加工的硅材料產業(yè)是全球性的朝陽產業(yè)和戰(zhàn)略性產業(yè)，發(fā)展勢頭迅猛。
參考資料：
汪靈.石英的礦床工業(yè)類型與應用特點
汪靈.石英礦物學與物化性質
RockLee.硅、二氧化硅和石英
百度文庫：無機非金屬材料的主角-硅
新疆科協(xié).硅：自然界最全能的材料
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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