Кварцевый песок – классификация и эксплуатационные свойства. Кварцевый песок: сферы применения и производство Кварцевый песок назначение

Кварцевый песок - это природный материал с высоким содержанием оксида кремния, добываемые дроблением кварцевой жилы, или с карьеров и рек открытым или закрытым способом.

В отличие от обычного песка, данный материал отличается мономинеральностью, высокими сорбционными свойствами, низким содержанием примесей и металлов. Кроме того, кварцевый песок устойчив к любым воздействиям окружающей среды.

Где используется кварцевый песок?

Сфер использования кварцевого песка великое множество, но мы рассмотрим основные промышленные отрасли и узнаем где применяется кварцевый песок:
- водная промышленность - это водоканалы, бассейны, водоемы, все что связано с водоочисткой, водоподготовкой. Везде где есть нужда в очищении воды и используются фильтры, есть нужда в кварцевом песке;
- пескоструйная обработка поверхностей - пескоструят кварцевым песком абсолютно любой материал, как для защиты от коррозии и очищения от грязевых отложений, так и в декоративных целях;
- стекольная промышленность - производство стекла невозможно без нашего материала;
- литейная промышленность не обходится без формовочного песка;
- строительство спортивных сооружений - детские площадкий, футбольные поля, теннисные корты и так далее, все строится с использованием кварц.материала;
- нефтегазовая промышленность;
- производство сухих строительных смесей;
- декоративные интерьеры, дизайны;
- производство кварцевых плит;
- железнодорожная промышленность и так далее….

Из чего состоит кварцевый песок?

Кварцевый песок состоит преимущественно из оксида кремния, кварц имеет кристаллическую структуру, а получаемый из него песок обладает высокой устойчивость к щелочам и кислотам. Он обладает инертностью по отношению к большинству элементов периодической системы Менделеева.

В чем отличие кварцевого песка от обычного?

Как уже говорилось выше, обычный песок не является кварцевым ввиду низкого содержания кварца в своем составе. В обычном песке много различных элементов, начиная от глины, заканчивая металлами, а кварцевый песок характеризуется преимущественно высоким содержанием кварца, доходящим до 99% в общей массе.

Где добывают кварцевый песок?

Кварцевый песок добывают в карьерах открытым способом, т.е. просто выкапываю экскаваторами земляной грунт и разрабатывая залежи кварцевого песка. Также добывают его закрытым способом из водоемов, с помощью мощного насоса, установленного на плавучей передвижной платформе. Насос под давлением всасывает воду с песком, превращая их в отвалы, вода уходит назад в водоем, а песок остается на отвалах. И другой способ - это дробление кварцевой жилы, горной породы, которую взрывают, дробят в специальных дробилках до нужного размера.

Каких только чудес не приготовлено на Земле для человека! Вот, например, удивительное зрелище - песок белый. Издалека и не поймешь сразу: то ли это сугробы посреди лета, то ли горы а может быть, поваренной соли или другого химиката? И только приблизившись, взяв на ладонь и просыпая сквозь пальцы, понимаешь, что это белый песок, фото которого приводится в данной статье. И состоит он из кварца - распространенного на Земле минерала. Кварц входит в минеральный состав олигомиктовых и полимиктовых песков, слагающих барханы пустынь, дюны морских побережий, отмели водных объектов.

Природный песок белый

Месторождения встречаются в долинах рек. Песок белый речной наиболее чистый, обычно он не содержит загрязняющих веществ, так же как и горный кварцевый песок, выветрелых жильных обнажений. Вполне вероятно встретить в залежах природного кварцевого песка самородки драгоценных металлов или их минералы. Бывает песок белый погребенным под толщами других осадочных пород и добываемый карьерным способом. В нем обычно содержатся загрязняющие вещества в виде примеси глин, супесей, суглинков, полимиктовых песков, которые встречаются в толще кварцевых песков в виде прослоек и линз.

Творение природы и рук человеческих

Белый песок, состоящий на 90-95% из кварца, встречается не так часто и очень ценится в качестве сырья для многих Недостаток природного песка можно восполнить - получить искусственный кварцевый песок, применяя дробильно-сортировочное оборудование. Для производства песка используют монолитные блоки молочно-белого кварца, дробя которые и просеивая разрушенную породу, получают песок с определенными и нужными размерами (фракциями) частиц. От природного песка искусственный отличается исключительной мономинеральностью, остроугольностью песчинок.

Где применяется кварцевый песок

Песок белый используется для производства стекла. К нему предъявляются такие требования: на 95% он состоит из кварца, должен быть среднезернистым (диаметр песчинок 0,25-0,5 мм), без примеси веществ, труднорастворимых в стекольной массе, без вредных примесей минералов, содержащих железо, хрома, титана (они окрашивают стекло и увеличивают его светопоглощение). Хорошим стекольным песком считается тот, который на 98,5% состоит из кварца и включает окись железа не более 0,1%.

Нужно для изготовления химической посуды, в приборостроении - оно выдерживает значительные перепады температур. Для форм и стержней в литейном производстве из черных и цветных металлов применяют также кварцевый песок, называемый в металлургии формовочным. Качество этого песка определяют его и форма частиц, влияющих на газопроницаемость, и количество примесей, снижающих огнеупорность песков. Необходимо, чтобы в песках не было минералов с большим содержанием серы и фосфора, которые вредны для металлического литья. Применяют кварцевый песок для производства и "наждачки" - для этого песок плавят с графитом и получают карборунд, уступающий по твердости только алмазу. Исключительную грязеемкость (сорбционную способность) кварцевого песка используют в фильтрах для очистки воды от окисей железа и марганца. Применяют этот песок в строительстве для оштукатуривания поверхностей и для производства отделочных панелей, Используют в ландшафтном дизайне. И даже кофе, подогретый в мармите, наполненном белым кварцевым песком, восхитит ароматным вкусом.

Кварцевым песком называется разновидность формовочного песка. Это раздробленный кварц, который применяется в разных областях. Его добывают разными способами. В нашей статье можно посмотреть фото кварцевого песка, чтобы далее понимать, о чем собственно идет речь.

Классификация

Кварцевый песок подразделяется на:

• речной (является самым чистым и дорогим);
• морской (частички смешаны с глиняными и алевритовыми элементами. Спрос на него меньше, чем на речной);
• почвенный (погребной, находится под слоем глины, грунта. Для него характерна остроугольная форма и шероховатость. Применяется в строительных работах);
• овражный (имеет примеси ила. Это шершавые фракции остроугольной формы. Входят в состав растворов штукатурки, бетона);
• горный (зарождение расположено в горной местности. По характеристикам близок с овражным).

Кварцевый песок подразделяется на естественный и искусственный. В первом случае окатанный, натуральный песок появляется в результате воздействия воды и воздуха. Кварцевые зёрна становятся гладкими и круглыми.

Во втором случае дробят жилу из кварца, получая дроблёный песок. Породу взрывают, получая остроугольные элементы, которые подразделяют на фракции. Искусственному песку присуща мономинеральность.

К его преимуществам можно отнести следующее:

• Оксид кремния IV составляет 98%.
• В составе нет примесей органических веществ.
• Устойчив к механическим, химическим воздействиям.
• Высокие температуры выдерживает легко.

Применение

Этот неорганический минерал обладает рядом свойств, которые выводят его в ряд уникальных материалов. Кварцевый песок:

• не вступает в реакцию с другими химическими веществами;
• обладает высокой насыпной плотностью;
• долговечен (зёрна почти не подвергаются истиранию);
• радиационно безопасен;
• является хорошим сорбентом;
• может быть подвержен окрашиванию.

Благодаря своим характеристикам, минерал стал необходимым материалом во многих сферах. Как применяют кварцевый песок? Его используют в:

• лёгкой и тяжёлой промышленности (фракционным песком наполняют строительные смеси высокого качества. Он является одной из составляющих наливного пола, декоративных штукатурок);
• металлургии (формовочный песок участвует в создании форм для литья. Полученные изделия обладают огнеупорными свойствами, отличаются высокой прочностью);
• стекольном производстве (участвует в изготовлении стеклотары, стекловолокна, других материалов. Магнитная очистка избавляет материал от железных примесей);
• строительстве (участвует в создании силикатных кирпичей, бетона с огнеупорными свойствами);
• жилищно-коммунальных хозяйствах;
• транспортных службах;
• водоочистке (входит в состав фильтров, благодаря абсорбирующим характеристикам);
• животноводстве (добавляется в корма);
• производстве составных электрических предохранителей (применяется благодаря диэлектрическим свойствам).

Месторождения минерала

Где найти кварцевый песок? Этот неорганический минерал часто находится на дне, берегах природных водоёмов, в карьерах. Известны его месторождения в России, Индии, Швейцарии, Бирме, других странах. Образуется в результате распада гранита. В России его добывают в Брянской, Московской, Волгоградской, Калужской областях. Также, под Оренбургом, на Урале. Существуют залежи в руслах рек Самары, Урал.

Особенности добычи

Кварц можно разделить на первичный и вторичный. Первая разновидность образуется непосредственно при распаде гранита, находится под пластом глины, смесей. Это разложенный гранит, который лежит в одном месте долгий срок, не подвергаясь воздействиям воды, солнца, воздуха.

Вторичный кварц это минерал, на который воздействует вода. Потоки воды размывают и переносят его в другие места. Как правило, скопления образуются на дне рек.

Добыча первичного кварца

Его добывают из мест залегания, транспортируют на переработку. Затем глину растворяют, кварц обезвоживают, прокаливают. Материал подразделяют на фракции, фасуют.

Добыча вторичного кварца

Из водоёмов сырьё собирают насосом. Затем смесь переносится в места накопления. На земле образуют карьер, собирают залежи при помощи экскаватора, другой техники.

Кварц дроблёный

Получают в результате взрыва. Затем перерабатывают в молотый кварцевый песок. Применяется для пескоструйных работ. Его рассев является оптимальным, а состав гранулометрический. Это позволяет сделать пескоструйную обработку поверхностей эффективной. Дроблёным кварцем можно очистить металлические, деревянные, пластиковые, стеклянные, бетонные и кирпичные поверхности.

Как подобрать песок

Для каждого вида работ нужно подобрать песок соответствующей толщины. Кварцевый песок может быть мелким, крупнозернистым, средним по величине. Чем более крупной будет фракция, тем более грубой будет обработка.

Материал стоит дороже, чем обычный песок. Его обработка не относится к лёгким и дешёвым. Минерал очень прочен, служит долгий срок.

Фото кварцевого песка

Основу большинства строительных материалов составляют природные компоненты, которые обладают необходимыми свойствами и находятся в достаточном количестве для промышленной добычи. Кварцевый песок относится к одному из самых распространенных природных минералов и применяется во всех сферах строительной деятельности.

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.

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.

Способы классификации кварцевого песка

Отправной точкой в системе классификации являются свойства материала и способы его подготовки. Выделяют следующие направления классификации кварцевого песка:

По крупности (фракционному составу)

Численное выражение является средним значением размеров частиц или диапазоном их размеров (фракцией):

1. пылевидный кварц – представляет фракцию менее 0,1 мм (просеивается в сито с диаметром пор 0,1 мм) и обычно встречается при дроблении кристаллов кварца;
2. мелкозернистый песок – фракция 0,1-0,25 мм;
3. средний песок – фракция 0,25-0,5 мм;
4. крупнозернистый песок – фракция 0,5-1 (редко до 3) мм.

По обогащению

Кварцевый песок подразделяется на необогащенный и обогащенный песок:

• необогащенный песок представляет собой исходный минерал, который не подвергали обработке с целью увеличения содержание диоксида кремния;
• обогащенный песок содержит увеличенное на несколько процентов содержание кварца, полученное за счет удаления большинства примесей. Так, белый кварцевый песок очищен от органических соединений, оксидов железа и примесей глины путем просеивания, промывки и сушки.

Из-за особенностей производства различаются и основные технические характеристики полученного материала. Это в свою очередь влияет на возможности дальнейшего .

Технология обогащения

Высокая чистота кварцевой смеси является необходимым требованием в ряде технологических процессов. Начальная ступень обогащения включает фракционирование и промывку – с их помощью удаляются наиболее грубые примеси.

Следующим этапом является использование специальных технологий, таких как:

• гравитационное обогащение – основной способ, сущность которого заключается в разделении компонентов смеси по плотности. Более легкие частицы уносятся водным потоком, тогда как тяжелые оседают на дно аппарата. Гравитационное воздействие можно усилить центрифугированием или добавлением химических реагентов, изменяющих смачиваемость компонентов песка;
• электрическая и магнитная сепарация – представляет собой воздействие электрическим током и магнитным полем, приводящим к отделению некоторых примесей. Так, магнитное воздействие особо эффективно при очистке от частиц железа, обладающих магнитными свойствами.

Параметры обогащенного песка принципиально влияют на качество выполняемых работ. Наилучшие по свойствам песчаные смеси производят только сертифицированные предприятия, использующие стандартные технологии.

По окраске

Бывает природный и окрашенный. Природный кварцевый песок имеет цвет от бледно-желтого до коричневато-желтого. Искусственное окрашивание проводится устойчивыми красками на основе синтетических связующих, позволяя создавать из песка оригинальные многоцветные орнаменты. Такой песок может быть цветным и белым.

По степени подготовки

В зависимости от технологических требований, песок может выпускаться в следующих разновидностях:

1. фракционированный – представляет собой конкретную фракцию песка, размеры которой ограничены техническим регламентом;
2. сухой – высушенный до воздушно-сухого состояния. Вместе с фракционированным песком может применяться в качестве рабочего тела пескоструйных аппаратов;
3. прокаленный песок – полностью обезвоженный путем прокаливания. Нагревание существенно выше 100 °С обеспечивает десорбцию влаги даже из глубоких пор кварца. Такой песок применяется в готовых строительных смесях, хранящихся длительное время – даже незначительное содержание влаги может привести в негодность всю смесь;
4. окатанный кварцевый песок – обладает менее абразивными свойствами, поэтому подходит для деликатного применения, например, песочниц на детских площадках;
5. формовочный кварцевый песок – применяется для получения литых кварцевых изделий и отличается высокой степенью обогащения.

Производство и добыча кварцевого песка

На территории России существует значительное количество крупных месторождений кварцевого песка. К наиболее известным относятся Чулковское (Московская обл.), Козловское (Брянская обл.), Елшанское (Волгоградская обл.), Березичское (Калужская обл.) месторождения и ряд других.

Отличия кварцевого строительного песок, добываемого из этих мест, заключаются в изначально высоких параметрах качества и большей стоимости. Важно понимать, что свойства песка из ближайшего карьера будут вполне достаточны для строительства небольших дачных сооружений, поэтому не стоит переплачивать. Если же целью является постройка крупного особняка, то экономия на качестве песка может негативно отразиться на долговечности дома.

Так происходит добыча кварцевого песка на специальной производственной линии:

Чем нормируются характеристики песка

Основным регулирующим документом является ГОСТ 2138-91, также существуют и другие нормативные документы (гост 22551 77, гост 51641 2000, 8736 93) . В них отражены требования к основным параметрам качества и свойствам, а именно:

1. содержание глинистой составляющей. Выделяют 5 групп с установленными количествами глины от 0,2 до 2,0 %;
2. содержание диоксида кремния – от 99 % до 93 %, соответствующих группам от К1 до К5;
3. коэффициент однородности, отражающий вариацию размеров частиц относительно среднего (в %). Чем больше значение, тем однороднее песчаная смесь. Всего существует пять групп (от О1 до О5), отличающихся коэффициентом однородности (от 80 до 50 %);
4. фракционный состав. Данный параметр отражает средние размеры частиц кварцевого песка: до 0,14 мм; 0,14-0,18 мм, 0,19-0,23 мм, 0,24-0,28 мм, более 0,28 мм;
5. влажность. Сухие пески содержат не более 0,5 % влаги, влажные – не более 4,0 %, сырые – не более 6,0 %;
6. в составе песка также нормируется содержание оксидов металлов, площадь поверхности зерен, их форма, газопроницаемость, а также потеря массы при прокаливании.

Качественный песок обязательно должен иметь сертификат соответствия указанным нормам.

Эксплуатационные свойства кварцевого песка

К параметрам материала, влияющим на качество работы и определяющим сферу применения, относятся:

• насыпная плотность – составляет порядка 1300-1500 кг/м3;
• истинная плотность – находится в диапазоне 2600-2700 кг/м3. Значение истинной плотности применяется при расчетах объема цементного или бетонного раствора, получаемого при смешивании компонентов;
• теплопроводность кварцевого песка – около 0,30 Вт/(м?°С). Значительное влияние на теплоизолирующие свойства оказывает форма и размеры песчаных гранул – чем плотнее их расположение и меньше зазоры, тем коэффициент теплопроводности выше;
• температура плавления — максимальная рабочая температура кварцевого песка оценивается в 1050 °С, что вполне достаточно для любых строительных работ. При литье кварцевых изделий используются температуры 1700 °С и выше.
• обычный кварцевый песок в рыхлом состоянии имеет объемный вес 1 500 кг/м3, а объемныйвес составляет 1600 кг/м3.

Достоинства и недостатки материала – общая оценка

Кварцевый песок является практически незаменимым компонентом во множестве областей применения, а технологии с его участием отработаны до совершенства. За практичность материал получает «5».

Внешний вид песка знаком с детства, а песочные площадки часто ассоциируются с пляжем и отдыхом – за внешний вид также ставим твердую «5».

Несмотря на массовое применение песка, его мелкая пыль может приводить к хроническим болезням у строителей. За экологичность материал получает «4».

Стоимость песка сравнима со стоимостью других строительных материалов. Не обладая особыми преимуществами в цене, кварцевый песок вполне заслуживает оценки «4».

Примерная стоимость различных фракций кварцевого песка приведена в таблице:

Наименование	Стоимость, руб
Кварцевый песок ВС-050-1	3000
Кварцевый песок фр.0,1-0,63	3200
Кварцевый песок фр.0,5-0,8	3750
Кварцевый песок фр.0,5-1,0	3750
Кварцевый песок фр.0,8-1,4	3950
Кварцевый песок фр.0,8-2,0	3950
Кварцевый песок фр.1,2-3,0	3950

Наряду с глиной и известняком, кварцевый песок относится к числу важнейших и необходимых компонентов для производства и быта. Разнообразие свойств материала обеспечивает широкий спектр применения. Наличие песчаных карьеров недалеко от места строительства значительно снижает затраты на возведение дома.