Что такое кварцевый песок: состав, характеристики, свойства, вес и плотность

Виды кварцевого песка

Разновидности кварцевого песка.

Кварцевый песок может быть представлен естественной и искусственной разновидностями, которые отличаются способом добычи. Первый вид распространен повсеместно в природе, его можно найти на дне водных бассейнов и в толще почвы. Фракция большей части его зерен может варьироваться в пределах 0,2-1 мм.

Есть несколько путей добычи кварцевого песка, один из них – это разработка карьеров, которая выступает в роли ведущего способа. Если добыча осуществляется над уровнем моря, материал носит название горного. Вид карьерного песка характеризуется заостренными формами и шершавой поверхностью, что делает его ценным стройматериалом. После добычи песок может дополнительно обрабатываться, что предусматривает просеивание, промывание и сушку. Еще один путь добычи кварцевого песка – это разработка водных бассейнов, при этом частички вымываются и отличаются чистотой.

Кварцевый песок обладает еще одной разновидностью – искусственной. Но, несмотря на название, материал имеет естественное происхождение, ведь первоначально находится в качестве крупных кристаллов. Для того чтобы кристаллы кварца превратились в песок, используется механическое воздействие, затем осколки дробятся.

Можно выделить некоторые направления классификации песка на основе кварца, например, по фракционному составу. Таким образом, кварц может быть пылевидным, фракция материала при этом менее 0,1 мм; мелкозернистым с размером зерен в пределах от 0,1 до 0,25 мм; средним – фракция в пределах 0,25-0,5 мм; крупнозернистым – 0,5-1 мм, в редких случаях размер зерен может достигать 3 мм.

Морской песок содержит большое количество минералов, поэтому редко используется в строительстве.

Классифицировать кварцевый песок можно еще и по обогащению. Так, он может быть необогащенным и обогащенным. Первый вариант – минерал в исходном виде, не подверженный обработке для увеличения в составе количества диоксида кремния. Второй вариант представлен песком, который содержит увеличенное на некоторое количество процентов содержание кварца, чего удается добиться за счет устранения ряда примесей. Так, белый материал не имеет в составе органических соединений, примесей глины, оксидов железа, чего удается добиться после просеивания, мытья и сушки.

Кварцевый песок может быть классифицирован и по технологии обогащения.

Первоначальный этап обогащения предполагает фракционирование и промывку. Следующим шагом может стать гравитационное обогащение, что имеет цель разделить компоненты состава по плотности.

Частички могут иметь разную окраску. Существует природный и окрашенный материал. Природный характеризуется оттенками от бледно-желтого до коричневато-желтого. А при искусственном окрашивании используются устойчивые краски на базе синтетических связующих.

Разные технические характеристики имеют пески, классифицированные по степени подготовки. Так, при производстве может требоваться фракционированный материал, сухой или прокаленный, последний из которых характеризуется отсутствием в составе влаги, что достигается прокаливанием.

Техническое использование

Областей, где используется кварцевый песок, достаточно много. Кварц входит в состав многих изделий, а также применяется для обработки металлических поверхностей и гравировальных работ. В работе предприятий, ремонтных и обслуживающих станций использование песка также широко распространено.Обратимся подробнее к технической области применения.

Изделия из кварцевого песка – включают несколько составляющих или содержат диоксид кремния как единственный компонент. Технология производства заключается в получении расплава из кварцевого песка при нагревании до высокой температуры и заливки в керамические формы.

Химическое стекло — изделие из кварцевого песка

Песок для пескоструя

Обработка поверхности, необходимая для очистки или выполнения гравировки. Для этих целей применяется пескоструйный аппарат, представляющий собой компрессор, емкость с песком, блок перемешивания абразива с воздухом и систему управления.

Принцип работы аппарата не отличается сложностью:

• при открытии клапана воздух разделяется на два потока, один из которых поступает в блок смешивания. К последнему присоединена емкость с песком, расположенная вертикально (песок поступает под действием собственного давления);
• воздух, смешавшись с песком, объединяется со вторым потоком и направляется на выход из аппарата через форсунку;
• исходящая из аппарата высокоскоростная смесь песка и воздух позволяет проводить гравировочные, очистные или шлифовальные работы на твердых поверхностях (металл, стекло).

Внутреннее устройство пескоструя

Размеры кварцевого песка, применяющегося для пескоструйных работ, отличаются фракционным составом. Использование кварцевого песка с размерами, отличающимися от рекомендуемых, может привести к ускоренному изнашиванию установки.

Требуемое на обработку единицы площади поверхности время изменяется пропорционально расходу песка. При очистке 1 м2 металла понадобится порядка 30 кг абразива.

Для наименее мощных компрессоров, с расходом воздуха 200 л/мин., расход песка будет около 0,25 кг/мин. В мощных пескоструйных аппаратах, имеющих расход воздуха 10 м3/мин., расход песка составит до 12 кг.

На видео — очистка железа от ржавчины при помощи пескоструйного аппарата:

Кварцевый песок как наполнитель

Высокая теплопроводность и механическая прочность, а также неспособность к проведению электротока позволяют использовать песок как наполнитель электронагревательных приборов. Большую популярность получили злектрические полотенцесушители, представляющие собой металлическую трубу с нагревательным элементом, заполненную песком. В подобных приборах применяется полностью обезвоженный прокаленный материал.

Использование песка обязательно для наполнения металлических труб, которые требуется согнуть. При сгибании пустых труб образуются необратимые дефекты их стенок, вплоть до появления сквозных трещин. Заполнение песком позволяет проводить сгибание, не опасаясь за сохранность изделия.

КВАРЦЕВЫЙ ПЕСОК

Кварцевый песок – неорганический сыпучий материал с высоким содержанием кварца, диоксида кремния SiO2 (не менее 93-95%).

В его составе также могут содержаться органические примеси, глины, оксиды железа и ряда других металлов.

В зависимости от способа добычи и производства, кварцевый песок подразделяется по видам: кварцевый песок дробленый и кварцевый песок окатанный.

Кварцевый песок дробленый – получается путем дробления натурального кварца горных пород, жилистого кварца. Имеет чистый однородный состав. В процессе дробления зерна песка приобретают неровную колотую форму, имеют высокую абразивность и прочность за счет однородности состава. Что играет положительную роль при применении в качестве абразивного материала при производстве пескоструйных работ и в качестве фильтрующего элемента при механической очистке воды. Обладая высокими абсорбирующими свойствами дробленый кварцевый песок отлично фильтрует воду, нефтепродукты и различные жидкости.

Кварцевый песок окатанный Зерна такого песка имеют округлую форму, отсюда и название – окатанный. Добывается в карьерах открытым способом или вымывается земснарядом со дна водоемов. В строительстве при возведении дорог и нулевых циклов используются гигантские объемы кварцевого песка, которые не подвергаются вообще никакому воздействию и с места своей добычи везутся непосредственно на строительный объект.

Кварцевые пески имеющие определенные «интересные» характеристики по цвету, зерновому составу, наличию примесей и пр. зачастую подвергаются так называемому процессу обогащения песка: намыв, очистка песка от грязи и примесей, оттирка от глины, сушка в сушильном барабане или прокаливание, грохочение и магнитная сепарация и пр.

По своему функциональному предназначению кварцевые пески подразделяются:

Кварцевый песок стекольный в т.ч. марки ВС-030-В, ВС-050-1, ПБ-150-1– является основным сырьем для стекольной промышленности

Кварцевый песок формовочный– применяется для изготовления форм в литейном производстве в металлургии

Кварцевый песок фракционированный– применяется как фильтрующий материал при водоочистке для пескоструйной обработки материалов, при изготовлении сухих строительных смесей, как наполнитель при изготовлении наливных полов и бетонов и т.д.

Кварцевый песок стекольный

Маркировка кварцевого песка для стекольной промышленности содержит:

буквенный индекс (например ВС, ПБ), обозначающий сферу применения;

далее набор цифр, где заложена массовая доля окиси железа (Fe2O3) в тысячных долях;

и последняя (четвертая цифра или буква – это сорт продукции данной марки (высший, первый, второй).

Кварцевый песок марки ВС – используется для изделий высокой светопрозрачности.

Кварцевый песок марки ПБ – используется для полубелых изделий. Соответственно в песке ВС-030-В окиси железа содержится не более 0,03%. При доле оксида кремния не менее 98,5%.

Песок ВС-050-1 – железа не более 0,05%

Песок ПБ-150-1 – железа не более 0,15% при массовой доле кремния – 98%.

В настоящее время стекольные кварцевые пески наряду с использованием по своему прямому назначению (стекольная промышленность) очень широко используются и в строительной сфере. Так, например, пески ВС-030-В и ВС-050-1 имеют белый цвет, хороший гранулометрический состав и доступную цену, что позволяет их активно использовать в различных рецептах сухих строительных смесей и при приготовлении бетонов на белом цементе для заполнения мелкой фракции при формировании зернового состава заполнителя бетона.

Кварцевый песок формовочный

Используется в литейном производстве в качестве основного компонента смесей применяемых для литейных форм и стержней. Обычно это чистые пески или с примесью глинистого материала. Данные пески должны обладать высокой огнеупорностью, газопроницаемостью и не содержать вредных примесей (сульфидная сера, растительные остатки, торф и пр.). Размеры частиц формовочных песков 0,05-2,5 мм.

Разновидности кварцевого песка и его добыча

Выделяют естественную и искусственную разновидности песка, отличающиеся способом добычи.

Естественный природный

Этот вид песка повсеместно распространен в природе и находится на дне водных бассейнов и в составе толщи грунта. Размеры большей части его зерен составляют от 0,2 до 1 мм.

Существуют несколько путей добычи кварцевого песка:

• разработка карьеров – является основным способом. Если добыча проводится над уровнем моря, то полученный песок называется горным. Разновидности почвенного песка извлекаются при разработке грунта на равнинах. Внешний вид карьерного песка отличается заостренными формами и часто – шершавой поверхностью, что делает данный его ценным строительным материалом. Извлеченный песок может подвергаться дополнительной обработке – просеиванию, промыванию и просушке. Чем строже требования к свойствам песка в какой-либо отрасли, тем тщательнее требуется подготовка. В строительстве небольших сооружений песок обычно не подвергают никакому воздействию и поставляют прямо с места его добычи;
• разработка водных бассейнов – песок вымывается земснарядом и характеризуется высокой чистотой, обеспечиваемой естественной промывкой. Добыча ведется в руслах рек, озерах, а также морских акваториях. Морской песок несколько менее ценен из-за большего содержания минеральных примесей. Речной песок отличается гладкой формой – под увеличением микроскопа песчинки напоминают морскую гальку. Использование гладких (окатанных) песков распространено в самовыравнивающихся смесях – песчинки не цепляются друг за друга.

Так на фото выглядит природный кварцевый песок

Искусственный песок

Несмотря на название, минерал имеет естественное происхождение, однако изначально находится в виде крупных кристаллов. Для превращения кристаллов кварца в песок применяют механическое воздействие (взрыв), после чего осколки подвергаются дроблению.

Особенности кварцевого песка

Материал обладает главной отличительной особенностью, которая состоит в том, что кварцевый песок – мономинерал, то есть состоит лишь из кварца. Благодаря этому он так цениться в промышленной сфере. Небольшое содержание добавочных элементов, позволяет изготавливать из него прозрачное стекло. Кроме того, так называемая межзерновая пористость позволяет поглощать больше, чем это могут себе позволить другие виды песка. Также стоит отметить отличную износоустойчивость и прочность песчинок.

Химическая природа кварцевого песка

Кристаллы кварца наделяют материал, который из него изготавливается прекрасными свойствами эксплуатации. Это и прочность, и стойкость к воздействию кислот и щелочей. Высокий уровень крепкости, тугоплавкий химический состав материала, пожароустойчивость – вот за что так ценится кварцевый песок.

Кварцевый песок фракции

• Пыль – меньше 0,1 мм;
• Мелкофракционный – 0,1 — 0,8 мм;
• Среднефракционный – 0,8 – 1,6 мм;
• Крупнофракционный – 1,6 – 6,0 мм.

Кварцевый песок для пескоструйных работ

Пескоструйная обработка – это один из эффективных методов обработки различных поверхностей. Сам процесс происходит следующим образом:

На обрабатываемую поверхность из стекла, металла, камня, дерева подают воздушную или водяную струю с кварцевым песком.
Происходит распыление песчинок на огромной скорости вследствие чего, разрушаются верхние слои, очищаются окалины, деформации, устраняются коррозийные образования.
Важно следить за тем, чтобы вместе с ненужными отложениями не повредилась поверхность обрабатываемого материала.

Направления очистных работ:

• Удаление ржавчины и загрязнений;
• Удаление жировых отложений;
• Придание матовости стеклу;
• Очищение каменных и бетонных кладок;
• Создание шероховатости для последующей обработки.

Параметры выбора

Как выбрать кварцевый песок для водоочистки, водоподготовки и фильтрации воды?

Основные параметры:

• форма зерен;
• механическая прочность;
• химическая стойкость

Существует три вида адсорбентов:

1. Катриджные.
2. Диатомитовые.
3. Песчаные

Кварцевый песок для фильтров бассейна (песчаного типа) помогает поддерживать чашу в чистоте. Размеры природных гранул должны быть не больше 0.8 мм. После заполнения материалом емкости (под напором) пропускают воду, пользуясь насосом. Двигатель подбирают так, чтобы за сутки очищение проводилось 5-6 раз.

Для эффективной работы необходимо своевременно менять песок, иначе накопится грязь, механизм выйдет из строя. Допускается комбинация с другими фильтрующими агентами. В схеме есть вентиль, скиммер, поддон, соединительные элементы. Скиммер необходим для всасывания воды в бассейне. Потом жидкость поступает на грубую очистку, где удаляется крупный мусор. Через адсорбент идет устранение иных загрязнений. Очищенная жидкость попадает обратно. Колбы делают из стекловолокнистого материала. Чем меньше будет фракция, тем больше адсорбента потребуется. Тем дороже будет вся система.

Сушка и деление на фракции

Важным этапом является сушка сырья. Кварцевый песок предварительно прогревают, чтобы увеличить прочность. После дробления породы, ее делят на четыре фракции:

• пылеобразная—до 0,1мм;
• обычная — 0,1-0,4мм;
• крупная-до 1мм;
• крошкообразная -1мм

В водоканальных хозяйствах применяется сортированный материал. Используют два слоя:

• основные (от 0,6 до 2 мм, от 0,9 до 1,1 мм);
• поддерживающие (от 2 до 5мм, от 20 до 40 мм)

В них жидкость проходит сверху по направлению уменьшения размера гранул.

Суть фильтрации

В промышленности (на первой ступени) кварцевый песок очищается механически от больших частиц. Песок загружают в емкости. Доступность и невысокая стоимость делают его оптимальным вариантом для фильтрации больших объемов жидкости.

Выделяют две стадии фильтрации:

• осадка примесей на поверхности агента;
• прохождение через песчаный слой воды

Второй вариант является экспресс-методом. Для повышения объемов ставят насосы-дозаторы.

Недостатки процессов заключаются в забивании пространства между зернами примесями.

В результате кварцевый песок как фильтрующий агент становится непригодным. Проблема решается автоматическим промыванием песочной поверхности. По мере истирания частиц, уменьшается объем фильтрата. Его меняют или подсыпают. Применяется кварцевый песок для бассейна. По мере устранения примесей жидкость проходит через несколько его слоев. Такая технология позволяет устранять известь.

Условия хранения

В холодное время препарат замерзает из-за атмосферной влажности. Хранить наполнитель лучше в проветриваемом помещении.

Заключение

Кварцевый песок для водоочистки подходит идеально. От правильности выбора материала зависит качество фильтрации, возможность использования воды в производственных целях, а также для бытового применения. Используемая засыпка из фракционного кварцевого песка должна соответствовать государственным стандартам. Для фильтра современных бассейнов, очистительных систем питьевой воды подходят составы, содержащие 96% гранул в пределах: 0,4-0,8 мм, 0,6-1,2 мм.

В случае нарушения рекомендуемой величины зерен, существенно снижается скорость водоочистки. Возможно существенное вымывание фильтрующего компонента. Полноценное функционирование фильтра возможно только при систематической обратной промывке.

Устранение отложений — залог максимальной производительности. Благодаря уникальным свойствам, пористой поверхности, кварцевая фильтрация является востребованной. Качественная адсорбция позволяет удалять катионы, анионы, микроорганизмы. Жидкость, прошедшая через такой фильтр, абсолютно пригодна для употребления. Ей не требуется никакой дополнительной очистки.

Чем обеспечиваются химические свойства материала

Главным компонентом кварцевого песка является диоксид кремния (кварц). Его формула – SiO2. В его составе также могут содержаться органические примеси, глина, оксиды железа и ряда других металлов. Содержание кварца в исходном минерале обычно не менее 93-95 %.

Принцип действия строительных смесей, применяющихся для получения строительных блоков и плит, основан на химическом взаимодействии компонентов. Образующиеся в его результате неорганические цепочки обеспечивают требуемые параметры материала.

Диоксид кремния является кислотным оксидом, поэтому вступает в реакцию с соединениями кальция и алюминия, содержащимися в известняке и глине. Взаимодействие может протекать как при высыхании влажной смеси, так и при термическом запекании.

Формовка и литье. Применение кварцевого песка

Кварцевый песок широко применяется в производстве формовочных смесей для форм и стержней в чугунолитейной, сталелитейной и других видах металлургической промышленности. Формовочные смеси на основе кварцевого песка должны обладать определенными свойствами:

• содержание кремнезема (SiO2) до 98%,
• минимальный процент примесей щелочи и оксидов металлов,
• четко нормированный процент содержания глинистых примесей (в зависимости от марки формовочной смеси),
• окатанная форма песка.

Формовочные песком от группы марок 5К3О403, 5К3О3025 и 1Т1О302-03 формовочные обогащенные пески фракций 0,1-0,4; 0,16-0,63; 0,16-0,8; 0,63-1,0 соответствуют всем нормам и требованиям, предъявляемымГОСТ 2138-91 «Формовочные пески» Наличие определенных марок формовочных песков уточняйте у консультантов.

В настоящее время прорабатывается вопрос поставки и запуска оборудования по обогащению песков до марок 1К2О303, 1К2О2025 и 1К2О202.

Качественный кварцевый формовочный песок

Данный вид песка добывается открытым способом. Кроме зёрен кварца песок содержит частицы глинистых, различных минералов, слюды, оксидов железа, полевых шпатов. В местах добычи песок обогащают, освобождая его от посторонних примесей, что повышает качество и ценность формовочного песка. Затем песок разделяют на фракции по размерам зёрен.

Формовочные пески используются в качестве огнеупорного материала в литейном производстве при изготовлении литейных форм и стержней, также являются основным составляющим материалом для приготовления цемента, бетонита, синтетической смолы и других.

Выбор качественного, обогащённого формовочного песка даёт возможность сэкономить на дорогом связующем материале и при этом обеспечить необходимые физико-механические свойства смесей.

Основным качественным показателем химического состава формовочных песков является содержание в нём кремнезёма SiO2. Чем выше его количество, тем выше качество песка.

Особенность зёрен кварца в том, что они очень твёрдые, имеют большую огнеупорность и прозрачность.

Именно поэтому кварцевые пески имеют светлый цвет. Различные цветные оттенки формовочному песку придают примеси. Чем меньше содержится в песке примесей, тем он светлее и тем выше его огнеупорные свойства.

В зависимости от содержания кремнезёма, глинистой составляющей, и вредных примесей по ГОСТ 2138-91 «Пески формовочные. Общие технические условия» различают несколько классов формовочных песков: обогащённые (Об1К, Об2К, Об3К), кварцевые (1К, 2К, 3К, 4К), полужирные (П), жирные (Ж), очень жирные (ОЖ).

Фракционный состав песка определяется путём просеивания через набор сит с размерами ячеек в диапазоне от 2,5 до 0,005 мм. Остаток песка, расположенный на трёх смежных ситах, называют основной фракцией песка. Её содержание не должно быть менее 70 %.

По размеру зёрен кварцевые формовочные пески классифицируются по следующим группам:

Класс песка	№ группы	Размер зёрен кварца
Пылевидный	005	0,063 мм. и менее
Тонкий	0063	0,100 — 0,005 мм.
Очень мелкий	01	0,160 — 0,063 мм.
Мелкий	016	0,200 — 0,100 мм.
Средний	02	0,315 — 0,160 мм.
Крупный	0315	0,400 — 0,200 мм.
Очень грубый	04	0,630 — 0,315 мм.
Грубый	063	1,000-0,400

Категории формовочного песка

По распределению основных фракций песка на трёх смежных ситах существует две категории песков: А и Б. К категории А относятся пески с остатками основной фракции на крайнем верхнем сите, большим, чем на крайнем нижнем сите; к категории Б — пески с остатком основной фракции на крайнем нижнем сите, большим, чем на крайнем верхнем.

В маркировке песка на первом месте стоит обозначение класса, на втором — зерновой группы, на третьем — категории. Например, маркировка об 1К02А означает: обогащённый кварцевый песок класса обогащения 1К зерновой группы 0,2 категории А.

ФОРМОВОЧНЫЕ ПЕСКИ