رمل الكوارتز هو عنصر صناعي رئيسي المعدنيةيستخدم على نطاق واسع في معالجة المياه. كما يستخدم في الزجاج والسيراميك والمعادن. كما يستخدم في الحشو والمواد شديدة الصلابة والمواد الكيميائية والبترول. ويستخدم في الألياف الزجاجية وألواح سيليكات الكالسيوم والطاقة الكهروضوئية. كما يستخدم في أشباه الموصلات والإضاءة والألياف الضوئية والفضاء الجوي والبصريات.
ومن بينها الخلايا الكهروضوئية، وأشباه الموصلات، والإضاءة، وكابلات الألياف الضوئية، والفضاء، والبصريات. هذه هي المجالات الراقية. المواد الخام هي في الأساس رمل الكوارتز عالي النقاء وفائق النقاء.
بلدي لديه الكثير من الكوارتز. لكننا نستخدمه بشكل أساسي في المجالات التقليدية مثل الزجاج والألواح والحشوات. العرض والطلب على الكوارتز العادي متوازنان. الطلب أعلى قليلا. يمكن أن يكون الكوارتز عالي الجودة وحتى النقي إلى حد ما مكتفيًا ذاتيًا. هذه الصناعات استراتيجية. وهي تشمل الخلايا الكهروضوئية وأشباه الموصلات ومصادر الضوء. ما زالوا بحاجة إلى استيراد الكثير من رمل الكوارتز النقي جدًا. إنه عالي النقاء وفائق النقاء.
مجالات التطبيق التقليدية لرمل الكوارتز
صناعة معالجة المياه
رمل الكوارتز هو أقدم مادة ترشيح. كما أنه الأكثر استخدامًا على نطاق واسع لمعالجة مياه الصرف الصحي. يستخدم رمل الكوارتز بشكل رئيسي كوسيلة ترشيح في صناعة معالجة المياه. يمكنه تصفية الشوائب العضوية وغير العضوية من بئر الماء. كما أنه رائع في إيقاف الملوثات.
حجم وسمك جزيئات رمل الكوارتز أمر حيوي. أنها تؤثر بشكل كبير على جودة الترشيح. رمل الكوارتز العادي مناسب لمعظم أغراض تنقية المياه. ولكن في محطات توليد الطاقة، يتم تكرير رمل الكوارتز المستخدم وتنقيته بدرجة عالية. ويجب أن تكون بيضاء نقية وخالية من الغبار وقوية. تم تعديل مرشح رمل الكوارتز لمياه الصرف الصحي التي يصعب معالجتها. هذا يحسن الترشيح.
زجاج
ثاني أكسيد السيليكون هو الهيكل الرئيسي للزجاج. إنه يتأكد من أن الزجاج يتمتع بقوة عالية وثبات جيد. لذا فإن رمل الكوارتز هو المعدن الصناعي الأكثر أهمية. وهي مادة خام تدخل في صناعة الزجاج. ويشمل ذلك الزجاج المسطح والزجاج اليومي والزجاج الأبيض الفائق والزجاج الكهروضوئي وزجاج الكوارتز.
يشكل رمل الكوارتز لزجاج السيليكات أكثر من 40% من جميع رمل الكوارتز. يشكل رمل الزجاج المسطح حوالي 20%. المنتجات الزجاجية المختلفة لها متطلبات مختلفة لتكوين رمل الكوارتز.
صب ميكانيكي
رمل السيليكا (رمل الكوارتز) هو الأكثر استخدامًا وأكبر كمية من رمل المسبك. رمل السيليكا المسبك هو جسيم مقاوم للحرارة. وهي مصنوعة من الكوارتز (SiO2) ويبلغ حجمها 0.020 مم - 3.350 مم. رمل السيليكا يأتي في نوعين. يوجد رمل السيليكا بشكل طبيعي، مثل الرمل المغسول والمنقى والمختار. ويوجد رمل السيليكا الصناعي.
يستخدم الناس بشكل رئيسي رمل السيليكا الطبيعي لقولبة الرمل والرمل الأساسي. يستخدمونها في السبائك غير الحديدية والحديد والمسبوكات الفولاذية الصغيرة والمتوسطة. نحن نستخدم بشكل رئيسي رمل السيليكا الطبيعي المختار. نستخدمها لصنع قوالب ونوى مختلفة. تستخدم هذه الرمال المواد العضوية كمواد رابطة. يستخدم رمل السيليكا الاصطناعي بشكل رئيسي في صب الرمل والرمل الأساسي للمسبوكات الفولاذية.
حجر الكوارتز الاصطناعي
حجر الكوارتز الاصطناعي مصنوع من حجر الكوارتز الطبيعي. ويشمل ذلك الرمل والمسحوق والمواد غير العضوية الأخرى. هذه المواد هي في الغالب من ثاني أكسيد السيليكون. هم المواد الخام الرئيسية. تعتبر البوليمرات الجزيئية العالية أو الأسمنت، أو مزيج من الاثنين، مواد ربط. ويسمى حجر الكوارتز أو حجر الكوارتز الاصطناعي. عادة ما يطلق عليه الناس اسم الكوارتز. إنه حجر من صنع الإنسان يستخدم للزينة.
حجر الكوارتز الاصطناعي هو رمل الكوارتز الطبيعي 90%. ويتكون الباقي من الملونات والراتنجات والمواد المضافة الأخرى. هم لضبط الترابط والعلاج. لا يوجد معيار موحد لمتطلبات المواد الخام للكوارتز. طالما أنه خام كوارتز، فإنه يمكن استخدامه لأحجار الكوارتز الاصطناعية. وهذا يشمل الكوارتز الوريدي، والكوارتز الرملي، والكوارتز المتعرض للتجوية، وغيرها. في الوقت الحاضر، الكوارتز الوريدي هو المادة الرئيسية في السوق.
الصناعة المعدنية
في علم المعادن، يمكن للكوارتز أن يصنع مواد حرارية تسمى طوب السيليكون. ويمكنه أيضًا صهر سبائك السيليكون. وتشمل هذه الفيروسيليكون، ومنغنيز السيليكون، وكروم السيليكون. يمكن استخدامه أيضًا كتدفق. يحتوي الكوارتز على الكثير من ثاني أكسيد السيليكون. ويمكن استخدامه لصنع السيليكون الصناعي. لذلك، يمكن تقسيم السيليكا (الكوارتز) المستخدمة في علم المعادن عن قصد. ويمكن تقسيمها إلى السيليكا للمواد المقاومة للحرارة. أيضا، السيليكا للسبائك الحديدية والسيليكون الصناعي. يزيد محتوى SiO2 في صهر فيروسيليكون السيليكا عن 97%. يجب أن تكون قادرة على تحمل الانفجارات ذات درجات الحرارة العالية بشكل فعال.
سيراميك
الكوارتز هو أحد المواد الخام الرئيسية لإنتاج السيراميك. إنه أمر حيوي في الفراغات الخزفية والزجاج. ويشمل ذلك السيراميك للاستخدام اليومي والبورسلين عالي السيليكا. الحد الأقصى لاستخدام الكوارتز في الفراغات الخزفية والزجاج هو 40%. بشكل عام، يتم الحصول عليه محليًا، ونادرا ما يتم استخدام رمل الكوارتز التجاري. الزجاج الملون يحتاج إلى بعض المكونات الأساسية. إنهم بحاجة إليها لأن الصيغة لها متطلبات صارمة. أحد العناصر الضرورية هو رمل الكوارتز. يجب أن يكون لها تكوين نقي. لذلك، يستخدم الناس عمومًا رمل الكوارتز في طلاء السيراميك والفراغات. هذه المتطلبات لديها معايير أعلى. يتراوح استخدام رمل الكوارتز في الزجاج من 10% إلى 30%.
تستخدم صناعة السيراميك مواد خام شائعة. وتشمل هذه المواد الكوارتز الوريدي، والكوارتزيت، والكوارتز المسحوق، وغيرها. وفي صناعة السيراميك، تعد نقاء الكوارتز ومستويات الحديد والتيتانيوم من العناصر الأساسية. وكذلك الحال بالنسبة للمواد الخام الأخرى. حجم الجسيمات وشكلها.
الحشوات الوظيفية
يتم طحن رمل الكوارتز إلى مسحوق السيليكون الدقيق. يمكن أن تملأ شرائح النحاس المكسوة. كما أنها تستخدم في مركبات صب الايبوكسي. إنه موجود في العزل والمطاط والبلاستيك والطلاءات والمواد اللاصقة ومستحضرات التجميل والمزيد.
على سبيل المثال، تعد صناعة التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) السوق الرئيسي لكرات السيليكون الدقيقة. هذا هو سوق التطبيقات التقليدية. يستخدم حشو EMC بشكل أساسي مسحوق السيليكون الدقيق، بكمية تعبئة تتراوح من 60% إلى 90%. حاليًا، أعلى معدل ملء لمسحوق السيليكون الكروي الدقيق في مركب صب الإيبوكسي (EMC) يزيد عن 90%. إنها الأعلى في العالم.
مواد فائقة الصلابة
والآن، تنتج بلدي كربيد السيليكون صناعيًا. ويأتي في نوعين: الأسود والأخضر. يتكون كربيد السيليكون الأسود من رمل الكوارتز وفحم الكوك. كما أنها تستخدم السيليكا عالية الجودة كمادة خام رئيسية. ويتم صهره عند درجات حرارة عالية في فرن المقاومة. يتكون كربيد السيليكون الأخضر من فحم الكوك البترولي والسيليكا عالية الجودة. يضاف الملح كمادة مضافة. ويتم صهره عند درجات حرارة عالية في فرن المقاومة.
الصناعة الكيميائية
في المواد الكيميائية معالجة المنتج، رمل الكوارتز هو المادة الخام الرئيسية. يتم استخدامه لصنع سيليكات البوتاسيوم وسيليكات الصوديوم. كما يستخدم لصنع أشكال مختلفة من ثاني أكسيد السيليكون. تُعرف سيليكات الصوديوم أيضًا باسم زجاج الماء. إنها سيليكات قابلة للذوبان مصنوعة من خلط الرمل والقلويات بنسبة معينة. ثم تذوب عند درجة حرارة عالية. في الوقت الحاضر، تعد سيليكات الصوديوم المنتج الرئيسي لسلسلة السيليكون. يزيد إنتاجها عن 90% من جميع السيليكات القابلة للذوبان. سيليكات الصوديوم هي السيليكات غير العضوية الرئيسية. إنها مادة كيميائية خام أساسية لجميع الصناعات، تذوب.
يتطلب سيليكات الصوديوم رمل كوارتز نقي جدًا. يجب أن تفي على الأقل بمعايير الرمل الزجاجي للحاوية. على سبيل المثال، يجب أن تحتوي على أقل من 0.03% من الحديد (Fe2O3) ومعادن ثقيلة أقل من 5×10-6. ولكن، لديها حدود صارمة لAl2O3 وCaO. يجب أن تكون أقل من 0.1%. وفي بعض الحالات تكون المتطلبات أعلى ومحتوياتها تتراوح بين 0.01% و0.02%.
صناعة النفط
الآن، تستخدم صناعة النفط في الغالب رمل الكوارتز الطبيعي. كما أنها تستخدم السيراميك الاصطناعي والدعامات المغلفة. يتكون رمل الكوارتز من 80%، والسيراميت 10%، والراتنج المطلي 10%.
الآن، تستخدم شركة PetroChina بشكل أساسي دعامات رمل الكوارتز. وفي عام 2022، استخدمت الشركة 8.34 مليون طن من الدعامات. وبلغت كمية رمل الكوارتز 7.14 مليون طن، أو 85.6%. ومن بينها، ارتفعت حصة رمل الكوارتز في الغاز الصخري الضحل تحت عمق 3500 متر من 34% إلى 75%. يحتوي زيت الصخر الزيتي Daqing Gulong وXinjiang على ما يقرب من 100% من رمل الكوارتز.
الألياف الزجاجية
الألياف الزجاجية مصنوعة من مواد غير عضوية. وتشمل هذه المواد البيروفيليت ورمل الكوارتز والحجر الجيري والدولوميت والكوليمانيت والبوراكسيت ومعادن أخرى. كما يتم استخدام المواد الخام الكيميائية، مثل حمض البوريك ورماد الصودا. ويستخدم على نطاق واسع في مواد البناء والإلكترونيات. وأيضًا في السكك الحديدية والمواد الكيميائية والسيارات والطائرات وطاقة الرياح. يتم استخدامه للمرشحات، والهندسة البيئية والبحرية، وأكثر من ذلك.
تبلغ تكلفة تصنيع الألياف الزجاجية 21.7% مادة خام. وتشمل هذه المواد البيروفيليت ورمل الكوارتز والحجر الجيري. ويشكل البيروفيلايت حوالي ثلث هذه الكمية. يعتبر رمل الكوارتز والحجر الجيري معًا جزءًا مهمًا أيضًا.
لوح سيليكات الكالسيوم
لوح سيليكات الكالسيوم هو لوح بناء غير عضوي. لديها قوة عالية ومستقرة للغاية. وهي مصنوعة من السيليكا والكالسيوم والألياف. هم المواد الخام الرئيسية. يتم تشكيلها إلى ملاط، وضغطها في بلاطة، ثم يتم تعقيمها. يمكن استخدامه على نطاق واسع لتزيين الجدران العازلة للحرارة. وهذا يشمل كلا من داخل المنازل وخارجها. ويشمل الأسقف، وفواصل الكابينة، واللوحات الإعلانية، والمزيد. يعتبر رمل الكوارتز مادة خام رئيسية لمنتجات سيليكات الكالسيوم. إنه يشكل 40% من المواد الخام لألواح سيليكات الكالسيوم.
مجالات التطبيق الراقية من رمل الكوارتز
الصناعة الكهروضوئية
في الصناعة الكهروضوئية، يتم استخدام رمل الكوارتز النقي بشكل رئيسي لمنتجات الكوارتز. وتشمل هذه أنابيب الانتشار، والناقلات، والبوتقات القوسية. وهي مخصصة لصنع الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات وأحادية البلورية.
أحدث الأسعار لبوتقات الكوارتز المحلية هي: الرمل الخارجي، 50000 يوان/طن؛ الرمال المتوسطة، 100.000-120.000 يوان/طن؛ والرمال الداخلية 190,000-220,000 يوان/طن. أحدث عرض للرمل المستورد هو 600000 يوان/طن.
إن سحب السيليكون البلوري الأحادي له متطلبات صارمة بشأن محتوى الشوائب المعدنية في رمل الكوارتز. بوتقات الكوارتز مصنوعة من رمل الكوارتز عالي النقاء. لديهم مقاومة جيدة للحرارة. كل من بوتقات الكوارتز والسيليكون البلوري عبارة عن مواد سيليسية. في عملية تكرير بلورات السيليكون بدرجة حرارة عالية، يمكن للبوتقة تجنب تلوث بلورات السيليكون.
مجال أشباه الموصلات
في أشباه الموصلات، يستخدمون بشكل رئيسي رمل الكوارتز عالي النقاء. يستخدمونه لصنع أنابيب الكوارتز القياسية والقضبان والبوتقات. كما أنها تستخدم لصنع أنابيب وقضبان كوارتز عالية النقاء من فئة أشباه الموصلات.
يستخدم الرمل لأشباه الموصلات. إنه عالي النقاء ومستورد بشكل أساسي. السعر حوالي مليون يوان/طن.
يحتاج رمل الكوارتز عالي النقاء من فئة أشباه الموصلات إلى نسبة منخفضة من الحديد والمعادن القلوية. هذه هي ميزاته الرئيسية. يحتوي رمل الكوارتز على توزيع مركز لحجم الجسيمات ومحتوى منخفض من الهيدروكسيل. هذا النوع من رمل الكوارتز يصنع زجاج الكوارتز. الزجاج الذي تصنعه به عيوب قليلة جدًا. وتشمل هذه الفقاعات وخطوط الغاز وخطوط الألوان.
صناعة الإضاءة
ينقل زجاج الكوارتز الضوء بشكل جيد. ينقل الضوء فوق البنفسجي والمرئي والأشعة تحت الحمراء (160 نانومتر ~ 4500 نانومتر). إنها مادة خام رئيسية للإضاءة الصناعية. عادةً ما تنتج المصابيح الكهربائية تفريغًا شديدًا للغاز. لذلك، يجب أن يتحمل سطح مادة اللمبة الحرارة والضغط العاليين. من أجل ضمان جودة أنبوب المصباح، يستخدم غلاف المصباح عمومًا أنبوب الكوارتز. وتشمل المنتجات المحددة مصابيح الهالوجين ومصابيح HID. وهي تشمل أيضًا مصابيح السيارات ومنتجات الإضاءة الأخرى. كما تشتمل على مصابيح تدفئة بالأشعة تحت الحمراء. لديهم مصابيح تعقيم بالأشعة فوق البنفسجية وأضواء خاصة أخرى.
IOTA6، IOTASTD، وIOTACG عبارة عن سلسلة من رمل الكوارتز عالي النقاء. إنهم من Sibelco (Unimin سابقًا) في الولايات المتحدة. إنها المواد الخام الرئيسية لصنع معدات الإضاءة. يتم استخدام هذه المعدات لإنتاج مصابيح زينون للسيارات. كما أنها تصنع مصابيح الهالوجين، ومصابيح تفريغ الغاز عالية الكثافة، ومصابيح فائقة الأداء.
كابل الألياف البصرية
الرمال نقية جدا. يتم استخدامه بشكل رئيسي في الاتصالات البصرية. يتم استخدامه لصنع التشكيلات والمواد للألياف الضوئية. يتراوح سعر الرمل عالي النقاء لإنتاج الألياف الضوئية بين 45000-55000 يوان/طن.
تعتبر قوالب الألياف الضوئية هي المواد الخام الأساسية لتصنيع كابلات الألياف الضوئية. إنها "جواهر التاج" لصناعة الألياف الضوئية. هم 70% من قيمته. تُعد أكمام الكوارتز عالية النقاء مادة الجلد الخارجية الأساسية لتشكيلات الألياف الضوئية. قضبان الهدف الكوارتز، وقضبان الذيل، وما إلى ذلك هي المواد الداعمة لسحب الألياف. القضبان الأساسية وأكمام الكوارتز لها متطلبات صارمة. هذه مخصصة للمعايير الفنية مثل نقاء المواد ومحتوى الهيدروكسيل.
الفضاء الجوي
قام معهد أبحاث علوم مواد البناء الصيني بتطوير زجاج الكوارتز الذي يقاوم الإشعاع. كما صنعوا زجاج الكوارتز عالي النقاء. الزجاج له خصائص بصرية محددة. يقاوم إشعاع الأشعة الكونية والصدمة الحرارية. لقد أصبح مكونًا بصريًا لا يمكن الاستغناء عنه. يتم استخدامه في أجهزة الاستشعار الشمسية لأنظمة التحكم في موقف المركبات الفضائية. أصبح رمل الكوارتز عالي النقاء المادة الخام الرئيسية الآن. يحل محل خام الكريستال ويستخدم لصهر زجاج الكوارتز.
ألياف الكوارتز هي ألياف غير عضوية. وهي مصنوعة من رمل الكوارتز النقي من خلال عملية خاصة. ويستخدم على نطاق واسع في الصواريخ والطائرات والأقمار الصناعية. يتم أيضًا تغطية الرادار وهوائيات السفن الحربية والنوافذ الكهرومغناطيسية. هذه لمنع التدخل ومكافحة التدخل. كما أنها تستخدم في مواد تكنولوجيا التخفي للطائرات والسفن الحربية والغواصات.
المجال البصري
يتم تصنيع زجاج الكوارتز من خلال الصهر الكهربائي وتكرير الغاز. يستخدم رمل الكوارتز عالي النقاء كمواد خام.
يعد زجاج الكوارتز مكونًا مهمًا للأجهزة البصرية. يتمتع زجاج الكوارتز الشفاف بخصائص بصرية جيدة ومعامل انكسار منخفض. يمكنها تلبية أي نطاق نقل ضوئي في نطاق 185-3500mμ. لذلك، يمكن استخدامه للأغراض الشفافة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. هذا بالنسبة للأجهزة البصرية المنتجات الرئيسية هي تصنيع أجهزة قياس الطيف، وكاميرات الأشعة تحت الحمراء، والمنشورات، والعدسات. وفي الوقت نفسه، يتمتع زجاج الكوارتز بثبات حراري قوي، بقيمة تتراوح بين 800 إلى 1000 درجة مئوية. يستخدم زجاج الكوارتز أيضًا في التصوير الفوتوغرافي على ارتفاعات عالية. هذا مخصص للنوافذ ذات درجة الحرارة العالية وأجهزة تحديد المدى والتلسكوبات.