Все о кварцевом песке

Множество материалов, предназначенных для выполнения строительных работ, имеют в своем составе натуральные компоненты, которые обладают определенными свойствами, обеспечивая прочность и надежность изделий. В число таких компонентов входит минерал – кварцевый песок, который добывается карьерным методом.

Этот формовочный элемент применяется в стекольной промышленности, для изготовления силикатных кирпичей, входит в состав некоторых марок бетона, используется для водоочистки. Раздробленный кварц – это горная порода, и сегодня большинство промышленных производственных процессов невозможно себе представить без его применения.

Что это такое?

Наиболее распространенной по поверхности нашей планеты горной породой является кварц – ученые выяснили, что до 60% всей земной коры имеет в своем составе кварцевые песчаные фракции. Данная порода имеет магматическое происхождение, и ее главной составляющей считается диоксид кремния, который мы привыкли называть кварцем. Химическая формула выглядит как SiO2 и состоит из Si (кремния) и оксида кислорода. Помимо этих основных компонентов, состав может дополнительно включать в себя окислы железа или других металлов, примесь глины. Натуральный природный горный песок содержит в составе не менее 92-95% чистого кварца, он используется в строительстве и промышленности из-за своей высокой адсорбирующей способности и стойкости к механическим воздействиям. В составы различного назначения кварц добавляют с целью повышения адгезивности и повышения температурной стойкости.

Диоксид кремния является продуктом, который получается при измельчении гранитных горных пород. Песок может образовываться в природе естественным путем, либо его получают при искусственной обработке более крупных фракций.

Вне зависимости от того, каким способом он получен, перед применением его в обязательном порядке разделяют по размеру на фракции и подвергают очистке.

Наиболее мелкая фракция кварцевого песка составляет 0,05 мм. Внешне состав похож на мелкодисперсионную пыль. Самым крупным считается песок, размер фракции у которого достигает 3 мм. Наиболее высоко ценится материал, обладающий полупрозрачным или беловатым цветом, что является показателем большого содержания в нем кремния. Если в песке присутствуют какие-либо дополнительные примеси, он изменяет свою цветовую палитру.

По внешнему виду зерна песка могут быть округлыми или кубовидными, с шершавыми неровными углами, которые получаются при искусственном дроблении гранитной породы, но такая измельченная крошка имеет низкую эффективность и не подходит для промышленных и строительных нужд. Существуют стандарты, предъявляемые к кварцевому песку, который должен содержать не более 10% воды, а посторонние примеси не должны превышать 1%. Такой состав считается наиболее качественным, но требуется он не везде.

Например, для изготовления силикатных кирпичей состав диоксида кремния может содержать чистый кремний в переделах от 50 до 70% – все зависит от технологии и специфики производства, куда это сырье применяется.

Характеристики

Минеральный песок обладает определенным набором качеств, благодаря которым его можно определить в разряд уникальных природных материалов:

  • химически инертное вещество, которое не вступает в реакцию с другими элементами;
  • плотность материала обладает высокими показателями, его насыпной параметр составляет не менее 1500 кг/м³, а истинная плотность не менее 2700 кг/м³ – эти значения играют важную роль при вычислении объемов цементной смеси, которая получается при соединении необходимых компонентов;
  • имеет свойства устойчивости к истиранию и долговечности;
  • не излучает радиационный фон;
  • имеет высокую степень адсорбции;
  • легко подвергается окрашиванию;
  • теплопроводность материала составляет 0,32 Вт/ (м?°C), на этот показатель влияют размер песчинок и их форма – чем плотнее песчинки соприкасаются друг с другом, тем выше показатель уровня теплопроводности;
  • температура плавления составляет не менее 1050-1700°C;
  • удельный вес зависит от размера фракций, а также от того, в каком состоянии измеряют этот показатель – у рыхлого песка он может составлять 1600 кг/м³, а у уплотненного 1700 кг/м³.

Основным стандартом, который регламентирует показатели качества и свойства кварцевого песка, является ГОСТ 22551-77.

Чем кварцевый песок отличается от обычного?

Обычный речной песок традиционно намывается из рек, и размер фракции так же, как и цвет, зависит от места добычи. Чаще всего речной песок имеет среднюю фракцию и высокую степень натуральной природной очистки, кроме того, здесь не содержится глина. Что касается природного кварцевого песка, то он является продуктом, получаемым при дроблении гранитных пород, и отличаясь от речных аналогов, диоксид кварца имеет свойство однородности и состоит из одного вида минерала. По внешнему виду природный кварцевый песок выглядит однородным, без примесей и имеет приятный белый цвет. Песчинки у него неправильной квадратной формы или имеют неровные остроугольные кромки, тогда как у речного песка каждая песчинка имеет округлую форму, а при рассмотрении смеси можно увидеть примесь донных илистых компонентов.

Кварцевый песок имеет большую способность к впитыванию грязи, чем речной аналог, кроме того, прочность песчинок диоксида кварца намного выше, чем у остальных мелкофракционных аналогов иного происхождения. Ввиду прочности и стойкости к истиранию, кварцевый песок высоко ценится и является необходимым сырьем для различных производственных сфер. Поэтому стоимость кварца значительно превышает цену речного песка, который применяется только в строительных целях – для наполнения смесей, выравнивания поверхностей, засыпки траншей.

Классификация

Разновидности кварцевого песка определяют его назначение. В зависимости от формы песчинок и их размера из гранитного песка делают различные изделия бытового либо промышленного назначения. Помимо этого, классификация материала подразделяется по ряду признаков.

По месту нахождения

Чистый кварцевый минерал добывают на природных месторождениях, которые имеются не только в России, но и в других странах. Фракции мелких песчинок получаются путем естественного распада крупных частей гранитной породы. В нашей стране такие месторождения имеются на Урале, в Калужском регионе, Волгоградском и Брянском месторождениях и даже в Московской области. Кроме того, кварцевый песок находится в поймах уральских рек и на морском дне.

В зависимости от места добычи минеральный материал подразделяется на виды:

  • горный – месторождение расположено в горах, песчинки имеют остроугольные кромки и шероховатость;
  • речной – наиболее чистый, не содержит посторонних примесей;
  • морской – состав может включать в себя примеси глины и алевритовые обломочные компоненты;
  • овражный – остроугольные края песчинок обладают шероховатостью, а общая масса песка содержит иловые компоненты;
  • почвенный – залегает под слоем грунтовых и глинистых структур, имеет шершавую поверхность.

Наиболее ценным и дорогостоящим является речной вид кварцевого песка, так как он не нуждается в мерах по дополнительной очистке.

По методу добычи

Кварцевый песок добывают разными методами, кроме добычи существует еще и обогащение. Кварцевый обогащенный песок тщательно очищают от примесей глины и добавляют элементы гравия. Фракция у такого материала достигает 3 мм. Кварц в природной среде получается различными путями и в зависимости от происхождения, его разделяют на 2 вида.

  • Первичный – образуется вследствие естественного разрушения гранита и располагается под слоем почвы или глины. Такой разложенный материал залегает на одном месте в течение длительного времени без участия в процессе воды, кислорода и ультрафиолетовых лучей. Добыча песка происходит карьерным методом, после чего материал переправляют транспортными путями для дальнейшей переработки, где удаляют путем растворения в воде глинистые отложения, а затем и влагу. Сухой песок распределяют по фракциям и расфасовывают.

  • Вторичный – песок образуется в результате воздействия воды на гранитную породу. Потоки размывают гранит и переносят его мелкие частицы на дно рек, такой песок называют окатанный. Со дна реки его поднимают с помощью специального насоса драги, после чего насыпь песка развозят машинами для дальнейшей обработки.

Весь кварцевый песок подразделяют на природный и искусственный. Природный песок под воздействием воды имеет округлые частицы, а искусственный получается путем дробления горной породы с помощью взрыва, после чего острые мелкие осколки делят по размерным фракциям.

Дробленый кварц применяют для выполнения пескоструйных шлифовальных работ.

По размеру и форме зерен

По размерам фракции песка его также подразделяют на различные виды:

  • пылевидный – самый мелкий песок, который имеет размер меньше 0,1 мм;
  • мелкий – размер песчинок составляет от 0,1 до 0,25 мм;
  • средний – размер частиц песка варьируется от 0,25 до 0,5 мм;
  • крупный – частицы достигают от 1-2 до 3 мм.

В независимости от размера фракции кварцевый песок имеет отличную впитываемость, что дает возможность применять его для организации водной фильтрации и добавлять в состав смесей для строительных растворов.

По цвету

Природный гранитный кварц – прозрачный или чисто-белый. При наличии примесей кварцевый песок может быть окрашен в оттенки начиная от желтого и достигая коричневого цвета. Нередко кварцевый сыпучий материал можно увидеть и как окрашенный вид – это декоративный вариант, который применяется для дизайнерских целей. Цветной кварц окрашивают в любой необходимый цвет: черный, синий, голубой, красный, ярко-желтый и другие.

Особенности производства

Получить чистый натуральный кварцевый песок можно на местах его природного залегания. Чаще всего строительный материал делают из песка, залегающего в ближайшем его месторождении, что значительно удешевляет себестоимость этого материала. Если требуется песок, обладающий определенными свойствами, то, возможно, что взять его потребуется из дальних регионов, поэтому цена такого материала будет несколько выше. Песок привозят расфасованным в биг-бегах по 1 тонне или в мешках по 50 кг.

Если песок требуется для постройки небольшого дачного сооружения, то вполне можно обойтись обычным речным песком, тогда как производство силикатного кирпича или стекольной продукции потребует применения высококачественного кварцевого минерала, который не подлежит замене другими мелкофракционными аналогами той или иной породы.

Марки

В зависимости от химического состава песка и его назначения материал имеет следующую классификацию:

  • марка С – предназначена для изготовления прозрачного стекла;
  • марка ВС – нужна для стекла с высокой степенью прозрачности;
  • марки ОВС и ООВС – используют для ответственных изделий с высокой степенью прозрачности;
  • марка ПС – используют для изделий с пониженной степенью прозрачности;
  • марка Б – применяется для изделий без какого-либо цвета;
  • марка ПБ – нужна для изделий полубелого оттенка;
  • марка Т – требуется для изготовления стекла темного зеленого цвета.

Каждая маркировка имеет, кроме буквенного шифра, еще и номер фракции, а также принадлежность к категории.

Сфера применения

Обладая уникальными характеристиками, кварцевый песок нашел широкое применение в жизни человека и применяется в следующих сферах:

  • используется в строительстве для изготовления различных видов декоративных штукатурок, сухих смесей, а также для создания наливных полов;
  • для литьевых жаропрочных форм в металлургической сфере;
  • для бассейна в качестве фильтровального материала;
  • для футбольных полей в качестве покрытия;
  • при производстве стекла, стекловолокна;
  • в производстве строительных материалов – для изготовления силикатного кирпича, брусчатки, огнеупорного бетона;
  • в агропромышленной сфере в качестве добавки в корма животным;
  • при производстве электрических предохранителей, так как кварц является диэлектрическим материалом;
  • для творчества и рисования, в ландшафтном дизайне;
  • при составлении смесей для производства железобетона повышенной прочности.

Кварцевый песок входит в состав современных автодорожных покрытий, так как диоксид кремния обладает прочностью и устойчивостью к истиранию, что позволяет асфальтовому полотну быть долговечным и надежным, невзирая на огромную весовую нагрузку и высокий трафик проходимости. Большинство видов посуды, которая есть на прилавках, изготовлена с применением кварцевого песка. Минеральная добавка из мелкофракционного кварца позволяет добавлять его к фарфору, фаянсу и обычному стеклу, что придает этим материалам повышенную прочность и блеск. Кварц добавляют и при изготовлении технических стекол, а также оконных, автомобильных разновидностей, с его использованием выпускают устойчивую к нагреванию и химическим средам лабораторную посуду, а также добавляют в состав массы, предназначенной для производства керамической отделочной плитки.

Но и это еще не все. Кварцевый песок является неотъемлемым компонентом, используемым при выпуске оптических линз, благодаря чему эти изделия получаются гладкими, прозрачными и прочными в применении. Благодаря способности сохранять тепло кварцевый песок применяется для производственных и бытовых нужд. С его участием изготавливаются электрические нагревательные приборы – кварц входит с систему спирали накаливания, которая быстро нагревается и длительное время сохраняет необходимую температуру.

Гравировальные работы и шлифовка поверхностей, а также обработка камня, металла или прочных полимеров не обходится без применения кварцевого песка, который используют в пескоструйной методике обработки материалов. Суть процесса заключается в том, что остроугольные частицы горной породы, перемешиваясь с потоком воздуха, подаются под определенным давлением на обрабатываемую поверхность, которая полируется и становится идеально чистой и гладкой.

Хорошо известная способность песка из кварца впитывать в себя различные вещества используется для фильтрации воды в гидросооружениях различного типа и назначения. Кроме того, адсорбирующие свойства находят применение и в пищевой промышленности, а также при выпуске фильтровальной техники.

Помимо очистительных свойств, кварц обладает способностью насыщать воду полезными химическими микрокомпонентами, поэтому фильтры с кварцевым песком применяются не только для фильтрования воды в бассейнах, но и в аквариумах, а также в гидроочистных сооружениях и бытовых фильтрах.

О том, как правильно выбрать кварцевый песок для бассейна, смотрите в следующем видео.

Ссылка на основную публикацию