[دایره‌المعارف غنی‌سازی هوآت] طبقه‌بندی، کاربرد و الزامات «ماسه کوارتز» را به‌طور خلاصه توضیح دهید

شن کوارتز یک ماده خام معدنی صنعتی مهم با طیف وسیعی از کاربردها، از جمله شیشه، ریخته‌گری، سرامیک و مواد نسوز، متالورژی، ساخت و ساز، شیمیایی، پلاستیک، لاستیک، ساینده و سایر صنایع است. علاوه بر این، شن کوارتز مرغوب همچنین نقش مهمی در صنایع اطلاعات الکترونیکی، فیبر نوری، فتوولتائیک و سایر صنایع و همچنین در صنایع دفاعی و نظامی، هوافضا و سایر زمینه‌ها ایفا می‌کند. می‌توان گفت که دانه‌های کوچک شن از صنایع بزرگ پشتیبانی می‌کنند. (جداکننده مغناطیسی با گرادیان حلقه عمودی)

در حال حاضر، چه نوع ماسه کوارتزی را می‌شناسید؟

01 شن کوارتز با مشخصات مختلف
مشخصات رایج ماسه کوارتز عبارتند از: 0.5-1 میلی‌متر، 1-2 میلی‌متر، 2-4 میلی‌متر، 4-8 میلی‌متر، 8-16 میلی‌متر، 16-32 میلی‌متر، 10-20، 20-40، 40-80، 80-120، 100-200، 200 و 325.
عدد مش ماسه کوارتز در واقع به اندازه یا ظرافت دانه‌های ماسه کوارتز اشاره دارد. عموماً به الکی در مساحت ۱ اینچ در ۱ اینچ اشاره دارد. تعداد سوراخ‌های توری که می‌توانند از الک عبور کنند، به عنوان عدد مش تعریف می‌شود. هرچه عدد مش ماسه کوارتز بزرگتر باشد، اندازه دانه‌های ماسه کوارتز ریزتر است. هرچه عدد مش کوچکتر باشد، اندازه دانه‌های ماسه کوارتز بزرگتر است.
02 شن کوارتز با کیفیت متفاوت

به طور کلی، ماسه کوارتز را می‌توان ماسه کوارتز نامید، تنها در صورتی که حاوی حداقل ۹۸.۵٪ دی اکسید سیلیکون باشد، در حالی که محتوای کمتر از ۹۸.۵٪ معمولاً سیلیس نامیده می‌شود.
استاندارد محلی استان آنهویی DB34/T1056-2009 «ماسه کوارتز» برای ماسه کوارتز صنعتی (به استثنای ماسه سیلیس ریخته‌گری) که از سنگ کوارتز با سنگ‌زنی ساخته می‌شود، قابل اجرا است.

پس از سال‌ها توسعه، در حال حاضر، شن کوارتز اغلب در صنعت به شن کوارتز معمولی، شن کوارتز تصفیه شده، شن کوارتز با خلوص بالا، شن کوارتز ذوب شده و پودر سیلیس تقسیم می‌شود.

شن کوارتز معمولی
به طور کلی، این یک ماده فیلتر تصفیه آب است که از سنگ معدن کوارتز طبیعی پس از خرد کردن، شستشو، خشک کردن و غربالگری ثانویه ساخته شده است. SiO2 ≥ 90-99٪، Fe2O3 ≤ 0.06-0.02٪. این ماده فیلتر با عدم اصلاح زاویه، چگالی بالا، استحکام مکانیکی بالا و عمر طولانی خط ظرفیت حمل آلاینده مشخص می‌شود. این ماده برای تصفیه شیمیایی آب است. می‌توان از آن در متالورژی، کاربید سیلیکون گرافیتی، شیشه و محصولات شیشه‌ای، مینا، فولاد ریخته‌گری، سود سوزآور، صنایع شیمیایی، جت نویز و سایر صنایع استفاده کرد.

شن کوارتز تصفیه شده
SiO2 ≥ 99-99.5%، Fe2O3 ≤ 0.005%، ساخته شده از ماسه کوارتز طبیعی با کیفیت بالا، با دقت انتخاب و فرآوری شده. هدف اصلی آن تولید بتن و ملات مقاوم در برابر اسید با ساخت شیشه، مواد نسوز، ذوب فروسیلیسیم، فلاکس متالورژی، سرامیک، مواد ساینده، ماسه کوارتز ریخته گری و غیره است. گاهی اوقات ماسه کوارتز تصفیه شده در صنعت، ماسه کوارتز شسته شده با اسید نیز نامیده می‌شود.

شن شیشه ای
شن کوارتز با خلوص بالا از سنگ کوارتز درجه یک و طی یک سری فرآیند ساخته می‌شود. در حال حاضر، صنعت استاندارد صنعتی واحدی برای شن کوارتز با خلوص بالا تعیین نکرده است و تعریف آن چندان واضح نیست، اما به طور کلی، شن کوارتز با خلوص بالا به شن کوارتزی اطلاق می‌شود که محتوای SiO2 آن بیش از 99.95٪ یا بالاتر، محتوای Fe2O3 آن کمتر از 0.0001٪ و محتوای Al2O3 آن کمتر از 0.01٪ باشد. شن کوارتز با خلوص بالا به طور گسترده در منابع نور الکتریکی، ارتباطات فیبر نوری، سلول‌های خورشیدی، مدارهای مجتمع نیمه‌هادی، ابزارهای نوری دقیق، ظروف پزشکی، هوافضا و سایر صنایع با فناوری پیشرفته استفاده می‌شود.

میکروسیلیس
میکروپودر سیلیکون یک پودر دی اکسید سیلیکون غیرسمی، بی‌بو و بدون آلودگی است که از کوارتز کریستالی، کوارتز ذوب شده و سایر مواد اولیه از طریق سنگ زنی، درجه بندی دقیق، حذف ناخالصی، کروی سازی در دمای بالا و سایر فرآیندها ساخته می‌شود. این یک ماده غیرفلزی معدنی با خواص عالی مانند مقاومت در برابر حرارت بالا، عایق بندی بالا، ضریب انبساط خطی کم و رسانایی حرارتی خوب است.

شن کوارتز ذوب شده
ماسه کوارتز مذاب، آمورف (حالت شیشه‌ای) از SiO2 است. این نوعی شیشه با نفوذپذیری است و ساختار اتمی آن طویل و نامنظم است. این ماسه از طریق ایجاد پیوند عرضی در ساختار سه‌بعدی، دما و ضریب انبساط حرارتی پایین خود را بهبود می‌بخشد. ماده اولیه سیلیس با کیفیت بالای SiO2>99% انتخاب شده در کوره قوس الکتریکی یا کوره مقاومتی در دمای ذوب 1695-1720 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود. به دلیل ویسکوزیته بالای مذاب SiO2 که در دمای 1900 درجه سانتیگراد 10 به توان 7 پاسکال ثانیه است، نمی‌توان آن را با ریخته‌گری شکل داد. پس از خنک شدن، بدنه شیشه‌ای پردازش، جداسازی مغناطیسی، حذف ناخالصی و غربالگری می‌شود تا ماسه کوارتز ذوب شده دانه‌ای با مشخصات و کاربردهای مختلف تولید شود.
ماسه کوارتز ذوب شده دارای مزایای پایداری حرارتی خوب، خلوص بالا، خواص شیمیایی پایدار، توزیع یکنواخت ذرات و نرخ انبساط حرارتی نزدیک به 0 است. می توان از آن به عنوان پرکننده در صنایع شیمیایی مانند پوشش ها و روکش ها استفاده کرد و همچنین ماده اولیه اصلی برای ریخته گری رزین اپوکسی، مواد آب بندی الکترونیکی، مواد ریخته گری، مواد نسوز، شیشه سرامیکی و سایر صنایع است.

03 شن کوارتز برای مقاصد مختلف

شن و ماسه کم آهن برای شیشه فتوولتائیک (جداکننده مغناطیسی درام مغناطیسی)
شیشه فتوولتائیک عموماً به عنوان پنل بسته‌بندی ماژول‌های فتوولتائیک استفاده می‌شود که در تماس مستقیم با محیط خارجی هستند. مقاومت در برابر آب و هوا، استحکام، انتقال نور و سایر شاخص‌های آن نقش کلیدی در طول عمر و راندمان تولید برق بلندمدت ماژول‌های فتوولتائیک دارند. یون آهن موجود در ماسه کوارتز به راحتی رنگ می‌شود. برای اطمینان از انتقال بالای نور خورشید در شیشه اصلی، لازم است میزان آهن شیشه فتوولتائیک کمتر از شیشه معمولی باشد و باید از ماسه کوارتز کم آهن با خلوص سیلیکون بالا و ناخالصی کم استفاده شود.

شن کوارتز با خلوص بالا برای فتوولتائیک
تولید برق فتوولتائیک خورشیدی به جهت ترجیحی استفاده از انرژی خورشیدی تبدیل شده است و شن کوارتز با خلوص بالا کاربرد مهمی در صنعت فتوولتائیک دارد. دستگاه‌های کوارتز مورد استفاده در صنعت فتوولتائیک شامل بوته‌های سرامیکی کوارتز برای شمش‌های سیلیکون خورشیدی و همچنین قایق‌های کوارتز، لوله‌های کوره کوارتز و براکت‌های قایقی مورد استفاده در فرآیند انتشار و اکسیداسیون فتوولتائیک و فرآیند PECVD است. در میان آنها، بوته‌های کوارتز به بوته‌های کوارتز مربعی برای رشد سیلیکون پلی کریستالی و بوته‌های کوارتز گرد برای رشد سیلیکون تک کریستالی تقسیم می‌شوند. آنها مواد مصرفی در طول رشد شمش‌های سیلیکون هستند و دستگاه‌های کوارتزی با بیشترین تقاضا در صنعت فتوولتائیک هستند. ماده اولیه اصلی بوته کوارتز، شن کوارتز با خلوص بالا است.

شن بشقابی
سنگ کوارتز دارای خواص مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خراش، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خوردگی و دوام است. این سنگ دارای خاصیت انعطاف‌پذیری قوی است و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این محصول معیاری در تاریخ توسعه مصالح ساختمانی مصنوعی است. همچنین به تدریج به یک محصول محبوب جدید در بازار دکوراسیون منزل تبدیل شده و در بین مصرف‌کنندگان محبوب است. به طور کلی، 95٪ تا 99٪ ماسه کوارتز یا پودر کوارتز توسط رزین، رنگدانه و سایر افزودنی‌ها به هم متصل و جامد می‌شوند، بنابراین کیفیت ماسه کوارتز یا پودر کوارتز تا حدودی عملکرد صفحه سنگ کوارتز مصنوعی را تعیین می‌کند.
پودر شن کوارتز مورد استفاده در صنعت صفحات کوارتز معمولاً از رگه کوارتز با کیفیت بالا و سنگ معدن کوارتزیت از طریق خرد کردن، غربالگری، جداسازی مغناطیسی و سایر فرآیندها به دست می‌آید. کیفیت مواد اولیه مستقیماً بر کیفیت کوارتز تأثیر می‌گذارد. به طور کلی، کوارتز مورد استفاده برای تخته سنگ کوارتز به پودر شن کوارتز ریز (5-100 مش، به عنوان سنگدانه استفاده می‌شود، سنگدانه معمولاً به ≥ 98٪ محتوای سیلیکون نیاز دارد) و شن کوارتز درشت (320-2500 مش، برای پر کردن و تقویت استفاده می‌شود) تقسیم می‌شود. الزامات خاصی برای سختی، رنگ، ناخالصی‌ها، رطوبت، سفیدی و غیره وجود دارد.

ماسه ریخته‌گری
از آنجا که کوارتز از مقاومت و سختی بالایی در برابر آتش برخوردار است و عملکرد عالی فن آوری آن می تواند نیازهای اساسی مختلف تولید ریخته گری را برآورده کند، می توان از آن نه تنها برای قالب گیری سنتی ماسه رسی، بلکه برای فرآیندهای قالب گیری پیشرفته و ساخت هسته مانند ماسه رزین و ماسه پوشش داده شده نیز استفاده کرد، بنابراین ماسه کوارتز به طور گسترده در تولید ریخته گری استفاده می شود.
ماسه شسته شده با آب: این ماسه خام برای ریخته‌گری پس از شسته شدن و دانه‌بندی ماسه سیلیس طبیعی است.
ماسه شویینوعی ماسه خام برای ریخته‌گری. ماسه سیلیس طبیعی سابیده، شسته، دانه‌بندی و خشک شده است و میزان گل آن کمتر از 0.5٪ است.
شن و ماسه خشکشن و ماسه خشک با محتوای آب کمتر و ناخالصی کمتر با استفاده از آب‌های زیرزمینی عمیق و تمیز به عنوان منبع آب، پس از سه بار رسوب‌زدایی و شش بار شستشو و سپس خشک کردن در دمای 300 تا 450 درجه سانتیگراد تولید می‌شود. این محصول عمدتاً برای تولید شن و ماسه پوشش داده شده با درجه بالا و همچنین صنایع شیمیایی، پوشش‌دهی، سنگ‌زنی، الکترونیک و سایر صنایع استفاده می‌شود.
ماسه پوشش داده شده: یک لایه از فیلم رزین با رزین فنولیک روی سطح ماسه اسکراب پوشانده شده است.
ماسه سیلیسی مورد استفاده برای ریخته‌گری دارای عیار ۹۷.۵٪ تا ۹۹.۶٪ (به علاوه یا منهای ۰.۵٪) و Fe2O3<1٪ است. ماسه صاف و تمیز است، با میزان گل و لای <0.2~0.3٪، ضریب زاویه‌ای <1.35~1.47 و میزان آب <6٪.

شن کوارتز برای مقاصد دیگر
زمینه سرامیک: ماسه کوارتز SiO2 مورد استفاده در تولید سرامیک بیش از 90٪، Fe2O3 ∈ 0.06 ~ 0.02٪، مقاومت در برابر آتش تا 1750 درجه سانتیگراد و محدوده اندازه ذرات 1 تا 0.005 میلی متر است.
مواد نسوز: SiO2 ≥ 97.5%، Al2O3 ∈ 0.7~0.3%، Fe2O3 ∈ 0.4~0.1%، H2O ≤ 0.5%، چگالی ظاهری 1.9~2.1g/m3، چگالی ظاهری آستر 1.75~1.8g/m3، اندازه ذرات 5.1~0.021mm.
رشته متالورژی:
① ماسه ساینده: ماسه دارای گردی خوبی است، لبه و گوشه ندارد، اندازه ذرات 0.8 تا 1.5 میلی‌متر، SiO2 > 98%، Al2O3 < 0.72%، Fe2O3 < 0.18% است.
② سندبلاست: صنایع شیمیایی اغلب از سندبلاست برای از بین بردن زنگ‌زدگی استفاده می‌کنند. SiO2 > 99.6%، Al2O3 < 0.18%، Fe2O3 < 0.02%، اندازه ذرات 50 تا 70 مش، شکل ذرات کروی، سختی موهس 7.
زمینه ساینده: الزامات کیفی ماسه کوارتز مورد استفاده به عنوان ساینده عبارتند از: SiO2 > 98%، Al2O3 < 0.94%، Fe2O3 < 0.24%، CaO < 0.26% و اندازه ذرات 0.5 تا 0.8 میلی‌متر.