Quarzsand ist ein wichtiger industrieller Mineralrohstoff mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, unter anderem in der Glas-, Gießerei-, Keramik- und Feuerfestindustrie, der Metallurgie, dem Bauwesen, der Chemie-, Kunststoff-, Gummi- und Schleifmittelindustrie. Hochwertiger Quarzsand spielt darüber hinaus eine wichtige Rolle in der Elektronik-, Glasfaser- und Photovoltaikindustrie sowie in der Verteidigungs- und Rüstungsindustrie, der Luft- und Raumfahrt und weiteren Bereichen. Man kann sagen, dass kleine Sandkörner die Grundlage für große Industriezweige bilden. (Vertikaler Ringmagnetabscheider mit hohem Gradienten)
Welche Arten von Quarzsand kennen Sie derzeit?
01 Quarzsand unterschiedlicher Spezifikationen
Gängige Spezifikationen für Quarzsand sind: 0,5-1 mm, 1-2 mm, 2-4 mm, 4-8 mm, 8-16 mm, 16-32 mm, 10-20, 20-40, 40-80, 80-120, 100-200, 200 und 325.
Die Maschenzahl von Quarzsand gibt die Korngröße bzw. Feinheit des Quarzsandes an. Sie bezieht sich in der Regel auf die Maschenweite eines Siebs von 2,54 cm x 2,54 cm (1 Zoll x 1 Zoll). Die Anzahl der Löcher, die durch das Sieb passen, wird als Maschenzahl definiert. Je höher die Maschenzahl, desto feiner ist der Quarzsand. Je niedriger die Maschenzahl, desto gröber ist der Quarzsand.
02 Quarzsand unterschiedlicher Qualität
Generell darf Quarzsand nur dann als Quarzsand bezeichnet werden, wenn er mindestens 98,5 % Siliziumdioxid enthält; bei einem Gehalt unter 98,5 % spricht man im Allgemeinen von Kieselsäure.
Der lokale Standard der Provinz Anhui DB34/T1056-2009 „Quarzsand“ ist anwendbar auf industriellen Quarzsand (ausgenommen Gießereisand), der aus Quarzgestein durch Mahlen hergestellt wird.
Nach jahrelanger Entwicklung wird Quarzsand heutzutage in der Industrie häufig in gewöhnlichen Quarzsand, raffinierten Quarzsand, hochreinen Quarzsand, geschmolzenen Quarzsand und Siliciumdioxidpulver unterteilt.
Gewöhnlicher Quarzsand
Im Allgemeinen handelt es sich um ein Wasseraufbereitungsfiltermaterial aus natürlichem Quarzerz, das nach dem Brechen, Waschen, Trocknen und einer zweiten Siebung hergestellt wird; SiO₂ ≥ 90–99 %, Fe₂O₃ ≤ 0,06–0,02 %. Das Filtermaterial zeichnet sich durch seine Formstabilität, hohe Dichte, hohe mechanische Festigkeit und lange Lebensdauer aus. Es wird in der chemischen Wasseraufbereitung eingesetzt und findet Anwendung in der Metallurgie, der Graphit- und Siliciumcarbid-Herstellung, der Glas- und Glaswarenindustrie, der Emaille-, Stahlguss-, Natronlauge-, Chemie- und Strahltechnik sowie in weiteren Industriezweigen.
Verfeinerter Quarzsand
SiO₂ ≥ 99–99,5 %, Fe₂O₃ ≤ 0,005 %, hergestellt aus hochwertigem, sorgfältig ausgewähltem und aufbereitetem Naturquarzsand. Hauptverwendungszweck ist die Herstellung von säurebeständigem Beton und Mörtel sowie die Produktion von Glas, feuerfesten Materialien, Ferrosilicium, metallurgischen Flussmitteln, Keramik, Schleifmitteln, Gießformen usw. Gewöhnlich wird dieser raffinierte Quarzsand auch als säuregewaschener Quarzsand bezeichnet.
Glassand
Hochreiner Quarzsand wird durch mehrere Verarbeitungsschritte aus hochwertigem Quarzgestein hergestellt. Derzeit existiert kein einheitlicher Industriestandard für hochreinen Quarzsand, und seine Definition ist nicht eindeutig. Im Allgemeinen bezeichnet man jedoch Quarzsand mit einem SiO₂-Gehalt von mindestens 99,95 %, einem Fe₂O₃-Gehalt von unter 0,0001 % und einem Al₂O₃-Gehalt von unter 0,01 % als hochrein. Hochreiner Quarzsand findet breite Anwendung in elektrischen Lichtquellen, der Glasfaserkommunikation, Solarzellen, integrierten Halbleiterschaltungen, Präzisionsoptiken, Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie anderen Hightech-Branchen.
Mikrosilika
Silizium-Mikropulver ist ein ungiftiges, geruchloses und umweltfreundliches Siliziumdioxidpulver, das aus kristallinem Quarz, Quarzglas und anderen Rohstoffen durch Mahlen, Präzisionssortierung, Entfernung von Verunreinigungen, Hochtemperatur-Sphäroidisierung und weitere Verfahren hergestellt wird. Es handelt sich um einen anorganischen, nichtmetallischen Werkstoff mit hervorragenden Eigenschaften wie hoher Hitzebeständigkeit, hoher Isolationsfähigkeit, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und guter Wärmeleitfähigkeit.
Quarzsand
Geschmolzener Quarzsand ist amorphes (glasartiges) SiO₂. Er ist eine glasartige Substanz mit Permeabilität und einer langgestreckten, ungeordneten Atomstruktur. Durch die Vernetzung seiner dreidimensionalen Struktur verbessert er seine Temperaturbeständigkeit und seinen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Das ausgewählte, hochwertige Siliciumdioxid-Rohmaterial (SiO₂ > 99 %) wird in einem Lichtbogenofen oder Widerstandsofen bei einer Schmelztemperatur von 1695–1720 °C geschmolzen. Aufgrund der hohen Viskosität der SiO₂-Schmelze (10⁷ Pa·s bei 1900 °C) ist ein Gießen nicht möglich. Nach dem Abkühlen wird der Glaskörper weiterverarbeitet, magnetisch separiert, von Verunreinigungen befreit und gesiebt, um granulierten, geschmolzenen Quarzsand in verschiedenen Spezifikationen und für unterschiedliche Anwendungsbereiche zu gewinnen.
Quarzsand zeichnet sich durch gute thermische Stabilität, hohe Reinheit, stabile chemische Eigenschaften, gleichmäßige Partikelverteilung und eine Wärmeausdehnungsrate nahe null aus. Er kann als Füllstoff in der chemischen Industrie, beispielsweise für Beschichtungen und Lacke, eingesetzt werden und ist zudem der wichtigste Rohstoff für Epoxidharz-Gießverfahren, elektronische Dichtungsmaterialien, Gießereimaterialien, feuerfeste Materialien, Keramik, Glas und andere Industrien.
03 Quarzsand für verschiedene Zwecke
Eisenarmer Sand für Photovoltaikglas (Magnettrommel-Magnetabscheider)
Photovoltaikglas dient üblicherweise als Gehäuse für Photovoltaikmodule und steht in direktem Kontakt mit der Außenumgebung. Seine Witterungsbeständigkeit, Festigkeit, Lichtdurchlässigkeit und weitere Eigenschaften sind entscheidend für die Lebensdauer und den langfristigen Wirkungsgrad der Photovoltaikmodule. Die Eisenionen im Quarzsand neigen zu Verfärbungen. Um eine hohe Lichtdurchlässigkeit des Glases zu gewährleisten, muss der Eisengehalt von Photovoltaikglas niedriger sein als der von herkömmlichem Glas. Daher ist eisenarmer Quarzsand mit hoher Siliziumreinheit und geringem Verunreinigungsgehalt erforderlich.
Hochreiner Quarzsand für Photovoltaik
Die solare Photovoltaik-Stromerzeugung hat sich zur bevorzugten Methode der Solarenergienutzung entwickelt, und hochreiner Quarzsand findet in der Photovoltaikindustrie eine wichtige Anwendung. Zu den in der Photovoltaikindustrie eingesetzten Quarzbauteilen gehören Quarzkeramiktiegel für Silizium-Ingots sowie Quarzschiffchen, Quarzofenrohre und Schiffchenhalterungen, die bei der Diffusion und Oxidation im Photovoltaik-Herstellungsprozess und beim PECVD-Verfahren verwendet werden. Quarztiegel werden in quadratische Quarztiegel für das Wachstum von polykristallinem Silizium und runde Quarztiegel für das Wachstum von monokristallinem Silizium unterteilt. Sie sind Verbrauchsmaterialien beim Wachstum von Silizium-Ingots und stellen die Quarzbauteile mit der größten Nachfrage in der Photovoltaikindustrie dar. Hauptrohstoff für Quarztiegel ist hochreiner Quarzsand.
Plattensand
Quarzstein zeichnet sich durch Verschleißfestigkeit, Kratzfestigkeit, Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit aus. Er ist formbar und vielseitig einsetzbar. In der Geschichte der künstlichen Baustoffe gilt er als Meilenstein. Auch im Bereich der Inneneinrichtung erfreut er sich zunehmender Beliebtheit. Üblicherweise werden 95–99 % Quarzsand oder Quarzpulver mit Harz, Pigmenten und anderen Zusätzen gebunden und verfestigt. Daher bestimmt die Qualität des Quarzsands oder Quarzpulvers maßgeblich die Eigenschaften der Quarzsteinplatte.
Das in der Quarzplattenindustrie verwendete Quarzsandpulver wird üblicherweise aus hochwertigem Quarzgang- und Quarziterz durch Brechen, Sieben, Magnetscheidung und andere Verfahren gewonnen. Die Qualität der Rohstoffe beeinflusst direkt die Quarzqualität. Im Allgemeinen wird Quarz für Quarzsteinplatten in feinen Quarzsand (5–100 Mesh, als Zuschlagstoff verwendet, der Zuschlagstoff muss in der Regel einen Siliziumgehalt von ≥ 98 % aufweisen) und groben Quarzsand (320–2500 Mesh, zum Füllen und Verstärken verwendet) unterteilt. Es gelten bestimmte Anforderungen an Härte, Farbe, Verunreinigungen, Feuchtigkeit, Weißgrad usw.
Gießereisand
Da Quarz eine hohe Feuerbeständigkeit und Härte aufweist und seine hervorragenden technologischen Eigenschaften verschiedene grundlegende Anforderungen der Gießereiproduktion erfüllen können, kann er nicht nur für die traditionelle Tonsandformung, sondern auch für fortgeschrittene Form- und Kernherstellungsverfahren wie Harzsand und beschichteter Sand verwendet werden, weshalb Quarzsand in der Gießereiproduktion weit verbreitet ist.
Wassergewaschener SandEs handelt sich um Rohsand für Gusszwecke, nachdem natürlicher Quarzsand gewaschen und sortiert wurde.
Schrubben von Sand: eine Art Rohsand für Gusszwecke. Der natürliche Quarzsand wurde geschrubbt, gewaschen, sortiert und getrocknet, der Schlammgehalt beträgt weniger als 0,5 %.
Trockener SandDer trockene Sand mit geringerem Wassergehalt und weniger Verunreinigungen wird aus sauberem Tiefengrundwasser gewonnen, dreimal entschlämmt und sechsmal gewaschen und anschließend bei 300–450 °C getrocknet. Er dient hauptsächlich zur Herstellung von hochwertigem beschichtetem Sand und findet Anwendung in der Chemie-, Beschichtungs-, Schleif-, Elektronik- und anderen Industrien.
Beschichteter Sand: Auf die Oberfläche des Scheuersandes wird eine Schicht Phenolharz aufgebracht.
Der für den Guss verwendete Quarzsand hat einen Reinheitsgrad von 97,5 % bis 99,6 % (± 0,5 %) und einen Fe₂O₃-Gehalt von unter 1 %. Der Sand ist feinkörnig und sauber, mit einem Schluffgehalt von unter 0,2 % bis 0,3 %, einem Winkelkoeffizienten von unter 1,35 bis 1,47 und einem Wassergehalt von unter 6 %.
Quarzsand für andere Zwecke
Im Bereich der Keramikherstellung besteht der in Quarzsand verwendete SiO₂-Gehalt über 90 %, der Fe₂O₃-Gehalt liegt bei etwa 0,06–0,02 % und die Feuerbeständigkeit erreicht 1750 °C. Die Korngröße liegt zwischen 1 und 0,005 mm.
Feuerfeste Materialien: SiO2 ≥ 97,5 %, Al2O3 ∈ 0,7~0,3 %, Fe2O3 ∈ 0,4~0,1 %, H2O ≤ 0,5 %, Schüttdichte 1,9~2,1 g/m3, Schüttdichte der Auskleidung 1,75~1,8 g/m3, Partikelgröße 5,1~0,021 mm.
Metallurgisches Gebiet:
① Schleifsand: Der Sand ist gut rund, hat keine Kanten und Ecken, die Korngröße beträgt 0,8~1,5 mm, SiO2 ＞ 98%, Al2O3 ＜ 0,72%, Fe2O3 ＜ 0,18%.
② Sandstrahlen: In der chemischen Industrie wird Sandstrahlen häufig zur Rostentfernung eingesetzt. SiO₂ > 99,6 %, Al₂O₃ < 0,18 %, Fe₂O₃ < 0,02 %, Partikelgröße 50–70 Mesh, kugelförmige Partikel, Mohs-Härte 7.
Schleifmittelbereich: Die Qualitätsanforderungen an Quarzsand, der als Schleifmittel verwendet wird, sind SiO2 ＞ 98%, Al2O3 ＜ 0,94%, Fe2O3 ＜ 0,24%, CaO ＜ 0,26% und eine Partikelgröße von 0,5~0,8mm.
Veröffentlichungsdatum: 04.02.2023