Кварцевый песок отличается от других осадочных горных пород. Он почти целиком состоит из кварца, который и определяет его уникальные физико-химические свойства. Этот материал используется в разных отраслях промышленности, в строительной и стекольной отрасли.
Кварцевый песок: характеристика
Это самый распространенный в природе минерал, существенная часть твердой оболочки Земли. В результате атмосферных и механических воздействий со временем порода разрушается, появляется сыпучий обломочный материал, который скапливается, образуя природные залежи.
Кварцевый песок — это минеральные обломки с небольшим размером частиц (0,05—2 мм). Последние менее подвержены силам гравитации, в них почти отсутствует сцепление — именно это и позволяет им свободно перемещаться в воде, приобретая при движении окатанную форму зерна.
Песок имеет кристаллическую структуру, состоит почти целиком из кварца. Состав породы определяет уникальные физические свойства материала. Песчаные россыпи — ценное сырье, которое используется повсеместно.
View this post on Instagram
Виды кварцевого песка
Он бывает:
- Природный. (Образован естественным путем, содержит примеси, высокое содержание влаги. Представляет собой залежи породы. Добыча осуществляется на карьерах при открытии месторождений).
- Искусственный. (Мономинералы с неровными частицами. Получен методом механического дробления целого куска породы).
- Обогащенный или очищенный (сухой, обработанный с помощью специального оборудования концентрат, однородный по составу и размеру зерна).
По форме зерна песок разделяется:
- полукруглый;
- круглый;
- остроугольный.
Область применения
Кварцевый песок в зависимости от химического состава и физических характеристик подразделяют на отдельные категории. Для каждого вида установлен свой стандарт ГОСТ, определена возможность применения в той или иной промышленности. Сыпучий материал с высоким содержанием кремния служит сырьем для строительной, стекольной, металлургической, пищевой и других видов промышленности.
Виды песка в зависимости от применения
Стекольный. Здесь в полной мере задействовано такое качество породы, как хорошая огнеупорность, инертность к щелочам и кислотам. Гранулометрический состав (чем меньше — тем лучше), от чего зависит скорость провара стекломассы. Карьерный песок применяют для производства посуды, хрусталя, стеклотары, стеклоблоков, окон, фасадной и облицовочной плитки, стекловолокна для электроники, строительства и др.
После обработки сырье становится пригодно для сигнального и светотехнического стекла, изделий для электронной техники. Обогащенный материал для изготовления прозрачных высококачественных стекол (ВС-50).
Формовочный. Для этих целей подходит песок невысокого качества, мелкозернистый (0,6—2 мм), содержащий глинистые, пылеватые вещества. Такое сырье используют для устройства площадок, дорожек, в качестве обратной засыпки, абразивного материала. Зернистый минерал можно окрашивать в любые цвета, поэтому он часто применяется в ландшафтном дизайне.
Производство керамики, асфальта, абразивов —и здесь необходим кварцевый песок. Для чего используется в строительстве этот материал? Он незаменим при изготовлении газоблоков, силикатного кирпича, пластмасс, клея, отделочных материалов, наполнителя для наливных полов. Наиболее часто его задействуют для производства строительных смесей, огнеупорного цемента, штукатурки, затирок, бетонов.
Чтобы получить состав с определенными свойствами и густотой, подбирают песчаные зерна нужной фракции. Круглые частицы одинакового размера позволяют сформировать эластичный, самовыравнивающийся состав. В итоге получается тонкослойное качественное покрытие для любых оснований.
Стойкость к высоким температурам, хорошая газопроницаемость обеспечивают возможность применения кварцевой смеси для чугунного и стального литья (изготовления стержневых и формовочных смесей), мелкого цветного литья. При этом не должно быть примесей в виде сульфида серы, угля, торфа, растительных включений.
Фильтрующий. Кварц с отличной сорбционной способностью — удаляет из воды взвешенные вещества, марганец, окисленное железо. Поэтому он подходит для изготовления фильтров. У него хорошая пористость, небольшая насыпная плотность. Зернистый материал применяют для очистки воды в бассейнах, питьевой, использующейся для бытовых нужд. В пищевой промышленности песок используют при изготовлении напитков, соков, молока.
Как часто менять песок в фильтре
Насыпной материал из кварца относится к расходным элементам в фильтрах для бассейна. Этот наполнитель требует периодической замены. Грязь, ил, жировой и известковый налет обволакивают частицы горной породы, снижают эффективность очистки.
С течением времени посторонние включения накапливаются в толще песка, перестают удаляться во время обратной промывки. Частицы сцепляются между собой, образуя плотный комок.
Периодичность замены фильтра зависит не только от количества наполнителя, но также от жесткости воды, размера бассейна, интенсивности эксплуатации. В среднем фильтр меняют в общественном бассейне 1 раз в 2—3 года, в частном — 1 раз в 3–4 года. В детских водоемах песок не используются.
View this post on Instagram
Особенности материала
Как и все пески, кварцевый обладает хорошей сыпучестью, но при этом отличается от других однородностью, химическим составом, высокой межзерновой пористостью и грязеемкостью. Это самый ценный вид песка. И прежде всего потому, что является мономером — состоит практически полностью из одного вещества — диоксида кремния.
Примеси существуют, но в небольших количествах. На некоторых месторождениях содержание (SiO2) составляет 99,9 %. Гранулометрический состав сырья отличается высокой однородностью, с преобладанием частиц размером 0,1 и 0,2 мм.
Кварцевый песок стоек к атмосферным, химическим, механическим и УФ-воздействиям, не вступает в реакцию с другими веществами. Его удельный вес составляет 1300–1500 кг/м3. Плотность зависит от состава, размера фракции.
Кварц имеет кристаллическую структуру, поэтому дробленый минерал прочный. Его песчинки почти не подвержены истиранию. Критерии оценки прочности: дробимость (0,3), твердость (7 по шкале Мооса), истираемость (0,1). Твердость алмаза 10, кварц немногим ему уступает.
Химическая природа
На 80—99% эта осадочная порода состоит из диоксида кремния (Si — кремний и О2 — оксид кислорода). Порода содержит в небольших количествах железо, алюминий, окись хрома, титана, пылеватые вещества, глинозем и др. Большую часть примесей составляет глина, окислы железа, алюминий. Пески с содержанием SiO2 от 90 до 98 % называют глинистыми, больше 98% — чисто кварцевыми.
Цвет песка от прозрачного, молочно-белого до бледно-желтого (чем больше SiO2, тем светлее). Окраска зависит от вида включений. Чистый кварц — всегда белый. Наличие темных (коричнево-черных) пятен говорит о наличии включений гумуса. Такие дефекты устраняются обогащением.
Технологическую схему обработки породы подбирают в зависимости от состава. Обогатительные фабрики выпускают насыпной минерал с постоянными характеристиками. Глинистые, гумусовые, органические, карбонатные примеси и химически связанная вода удаляются, оставляя только чистую породу.
Процесс включает несколько этапов, начинается с промывки и сушки. Затем устраняют крупные частицы, глину, полевые шпаты, снимают окисные пленки металла с зерен, выполняют разделение на фракции. В заключении — окончательная промывка и сушка. В результате получают однородный чистый кварцевый песок с высоким содержанием SiO2, массовой долей влаги всего 0,5 % (сырье из карьера содержит до 7% воды).
Фракции
Осадочная порода из карьера, как правило, не бывает однородной. В ней присутствуют частицы разной величины. Кварцевый песок в чистом виде без разделения на фракции для нужд производства не используют. Поэтому его калибруют по величине зерен:
- мелкий — от 0,05 до 0,25 мм;
- средний — от 0,25 до 0,5 мм;
- крупный — от 0,5 до 3 мм.
Форма и размер фракций в карьерном сырье могут значительно отличаться: от круглых пылевидных частиц до угловатых, имеющих размер более 10 мм. В этом случае помогает промывка и другие виды очистки при обогащении: глинистые и другие частицы удаляются, и зерна приобретают сглаженные очертания.
Кварц для пескоструйных работ
Благодаря высокой твердости, стойкости песчинок к истиранию, сыпучий кварцевый материал подходит для удаления ржавчины, грязи, старой краски, пятен. Для этого применяют метод пескоструйной очистки с помощью сжатого воздуха мокрым или сухим способом. Это технология используется на протяжении многих лет для реставрации разных видов поверхностей: дерева, бетона, кирпича, стали и пр.
Зерна песка обеспечивают ровный постоянный поток в воздушной струе. Ускорение, придаваемое твердым минеральным крупинкам, обеспечивает хорошую очистку. Песок разбивается о поверхность, освободившаяся при этом энергия передается частицам ржавчины или другим посторонним включениям, которые теряют точку опоры, приходят в движение и выпадают в виде пыли.
Фракция породы для обработки подбирается в зависимости от вида поверхности, степени загрязнения. Очистка с помощью песка, полученного искусственным путем, делает процесс более эффективным за счет острых граней зерен. Мелкие фракции используют для художественного оформления стекла, фарфора, пластика. С помощью пескоструйных работ оформляют декоративные элементы, украшают посуду, мебель, предметы искусства.
Наливные полы и кварц
Какой материал выбрать для отделки полов? Осадочная горная порода, идеально сохраняющаяся в условиях природы и почти не меняющая своих свойств с течением времени, образует высокопрочное покрытие.
Кварцевые наливные полы не подвержены воздействию агрессивных веществ, не скользят, обладают стойкостью к ударам, не образуют трещин и вмятин. Покрытие из природного минерала выдерживает большие нагрузки.
С помощью осадочной породы придается наливному полу любую фактуру. Шероховатость, зернистость или эффект глянца достигается подбором определенной фракции частиц. Окатанный песок из кварца выступает в роли наполнителя. Основа — эпоксидная смола с добавками.
Состав в сочетании с отвердителем обеспечивает хорошую растекаемость и ровную поверхность без дефектов. Он применяется в качестве промежуточного или самостоятельного слоя для полов в общественных зданиях, супермаркетах, на парковках, в гаражах.