ماسه کوارتز یک صنعت کلیدی است معدنی. به طور گسترده ای در تصفیه آب استفاده می شود. همچنین در شیشه، سرامیک و متالورژی استفاده می شود. همچنین در پرکننده ها، مواد فوق سخت، مواد شیمیایی و نفت استفاده می شود. در الیاف شیشه، تخته سیلیکات کلسیم و فتوولتائیک استفاده می شود. همچنین در نیمه هادی ها، نورپردازی، فیبر نوری، هوافضا و نوری استفاده می شود.
از این میان می توان به فتوولتائیک، نیمه هادی ها، روشنایی، کابل های فیبر نوری، هوافضا و اپتیک اشاره کرد. اینها رشته های سطح بالایی هستند. مواد اولیه عمدتاً ماسه کوارتز با خلوص بالا و ماسه با خلوص فوق العاده بالا است.
کشور من کوارتز زیادی دارد. اما، ما در درجه اول از آن در زمینه های سنتی مانند شیشه، بشقاب و پرکننده ها استفاده می کنیم. عرضه و تقاضا برای کوارتز معمولی متعادل است. تقاضا کمی بالاتر است. کوارتز با کیفیت بالا و حتی تا حدودی خالص می تواند خودکفا باشد. این صنایع استراتژیک هستند. آنها شامل فتوولتائیک ها، نیمه هادی ها و منابع نور هستند. آنها هنوز باید مقدار زیادی شن کوارتز بسیار خالص وارد کنند. هم خلوص بالا و هم فوق العاده بالاست.
مناطق کاربرد سنتی ماسه کوارتز
صنعت تصفیه آب
ماسه کوارتز اولین ماده فیلتر است. همچنین بیشترین کاربرد را برای تصفیه فاضلاب دارد. ماسه کوارتز عمدتاً به عنوان یک محیط فیلتر در صنعت تصفیه آب استفاده می شود. این می تواند ناخالصی های معدنی و آلی را از چاه آب فیلتر کند. همچنین در جلوگیری از آلاینده ها عالی است.
اندازه و ضخامت ذرات ماسه کوارتز حیاتی است. آنها تا حد زیادی بر کیفیت فیلتراسیون تأثیر می گذارند. ماسه کوارتز معمولی برای اکثر اهداف تصفیه آب مناسب است. اما، در نیروگاه ها، ماسه کوارتز مورد استفاده بسیار تصفیه و تصفیه می شود. باید سفید خالص، عاری از گرد و غبار و قوی باشد. فیلتر شنی کوارتز برای تصفیه فاضلاب سخت تر اصلاح شده است. این باعث بهبود فیلتراسیون آن می شود.
شیشه
دی اکسید سیلیکون ساختار اصلی شیشه است. این اطمینان حاصل می کند که شیشه از استحکام بالا و پایداری خوبی برخوردار است. بنابراین ماسه کوارتز مهمترین ماده معدنی صنعتی است. این ماده خام در صنعت شیشه است. این شامل شیشه تخت، شیشه روزانه، شیشه فوق سفید، شیشه فتوولتائیک و شیشه کوارتز است.
ماسه کوارتز برای شیشه های سیلیکات بیش از 40% از کل ماسه کوارتز را تشکیل می دهد. ماسه برای شیشه های تخت حدود 20% را تشکیل می دهد. محصولات شیشه ای مختلف برای ترکیب ماسه کوارتز الزامات متفاوتی دارند.
ریخته گری مکانیکی
ماسه سیلیسی (ماسه کوارتز) پرمصرف ترین و بیشترین مقدار ماسه ریخته گری است. ماسه سیلیس ریخته گری یک ذره مقاوم در برابر حرارت است. از کوارتز (SiO2) ساخته شده است و اندازه آن 0.020 تا 3.350 میلی متر است. شن و ماسه سیلیس در دو نوع وجود دارد. به طور طبیعی شن و ماسه سیلیس وجود دارد، مانند شن و ماسه شسته، شسته شده و انتخاب شده. و ماسه سیلیس مصنوعی وجود دارد.
مردم عمدتاً از ماسه سیلیس طبیعی برای قالب گیری ماسه و ماسه هسته استفاده می کنند. آنها از آن برای آلیاژهای غیر آهنی، آهن و ریخته گری های فولادی کوچک تا متوسط استفاده می کنند. ما عمدتا از شن و ماسه سیلیس طبیعی انتخاب شده استفاده می کنیم. از آن برای ساختن قالب ها و هسته های مختلف استفاده می کنیم. این ماسه ها از مواد آلی به عنوان چسب استفاده می کنند. ماسه سیلیس مصنوعی عمدتاً برای قالب گیری ماسه و ماسه هسته ریخته گری فولاد استفاده می شود.
سنگ کوارتز مصنوعی
سنگ کوارتز مصنوعی از سنگ کوارتز طبیعی ساخته شده است. این شامل ماسه، پودر و سایر مواد معدنی است. این مواد بیشتر از دی اکسید سیلیکون هستند. آنها مواد اولیه اصلی هستند. پلیمرهای مولکولی بالا یا سیمان، یا ترکیبی از این دو، مواد پیوند دهنده هستند. به آن سنگ کوارتز یا سنگ کوارتز مصنوعی می گویند. مردم معمولا آن را کوارتز می نامند. این سنگ ساخته دست بشر است که برای تزئین استفاده می شود.
سنگ کوارتز مصنوعی 90% ماسه کوارتز طبیعی است. بقیه شامل رنگ‌ها، رزین‌ها و سایر مواد افزودنی است. آنها برای تنظیم باندینگ و پخت هستند. هیچ استاندارد واحدی برای الزامات مواد خام کوارتز وجود ندارد. تا زمانی که سنگ معدن کوارتز باشد، می توان از آن برای سنگ های کوارتز مصنوعی استفاده کرد. این شامل کوارتز رگه ای، کوارتز شنی، کوارتز هوازده و غیره است. در حال حاضر، کوارتز رگه ای ماده اصلی در بازار است.
صنعت متالورژی
در متالورژی، کوارتز می تواند مواد نسوز به نام آجر سیلیکونی بسازد. همچنین می تواند آلیاژهای سیلیکون را ذوب کند. اینها عبارتند از فروسیلیس، سیلیسیم منگنز و سیلیکون کروم. همچنین می توان از آن به عنوان شار استفاده کرد. کوارتز دارای مقدار زیادی دی اکسید سیلیکون است. می توان از آن برای ساخت سیلیکون صنعتی استفاده کرد. بنابراین، سیلیس (کوارتز) برای متالورژی را می توان به طور عمدی تقسیم کرد. می توان آن را به سیلیس برای مواد نسوز تقسیم کرد. همچنین سیلیس برای فروآلیاژها و سیلیکون صنعتی. محتوای SiO2 سیلیس فروسیلیس ذوب بیش از 97% است. باید بتواند به طور موثر در برابر انفجارهای با دمای بالا مقاومت کند.
سرامیک
کوارتز یکی از مواد اولیه اصلی برای تولید سرامیک است. در لعاب ها و لعاب های سرامیکی حیاتی است. این شامل سرامیک های روزانه و ظروف چینی با سیلیس بالا می باشد. حداکثر استفاده از کوارتز در بلنک ها و لعاب های سرامیکی 40% است. به طور کلی، منبع آن محلی است و ماسه کوارتز تجاری به ندرت استفاده می شود. لعاب های رنگی به برخی مواد اولیه نیاز دارند. آنها به اینها نیاز دارند زیرا فرمول الزامات سختگیرانه ای دارد. یکی از مواد ضروری ماسه کوارتز است. باید ترکیب خالصی داشته باشد. بنابراین، مردم به طور کلی از ماسه کوارتز در لعاب‌ها و لعاب‌های سرامیکی استفاده می‌کنند. این الزامات دارای استانداردهای بالاتری هستند. میزان استفاده از ماسه کوارتز در لعاب ها 10% تا 30% می باشد.
در صنعت سرامیک از مواد اولیه رایج استفاده می شود. آنها شامل کوارتز ورید، کوارتزیت، کوارتز پودری و غیره هستند. در سرامیک، درجه خلوص کوارتز، آهن و تیتانیوم کلیدی است. همینطور هستند اندازه ذرات و شکل
پرکننده های کاربردی
ماسه کوارتز به ریز پودر سیلیکونی تبدیل می شود. می تواند لمینت های روکش مسی را پر کند. همچنین در ترکیبات قالب گیری اپوکسی استفاده می شود. این در عایق، لاستیک، پلاستیک، پوشش، چسب، لوازم آرایشی و غیره است.
به عنوان مثال، صنعت EMC بازار اصلی میکروسفرهای سیلیکونی است. این بازار اپلیکیشن سنتی است. فیلر EMC عمدتا از میکروپودر سیلیکون با مقدار پرکننده 60% تا 90% استفاده می کند. در حال حاضر، بالاترین نرخ پر شدن میکروپودر سیلیکون کروی در یک ترکیب قالب‌گیری اپوکسی (EMC) بیش از 90% است. این بالاترین در جهان است.
مواد فوق سخت
اکنون کشور من کاربید سیلیکون را به صورت صنعتی تولید می کند. در دو نوع سیاه و سبز وجود دارد. کاربید سیلیکون سیاه از ماسه کوارتز و کک نفتی ساخته شده است. همچنین از سیلیس با کیفیت بالا به عنوان ماده اولیه اصلی استفاده می کند. در دمای بالا در کوره مقاومت ذوب می شود. کاربید سیلیکون سبز از کک نفتی و سیلیس با کیفیت بالا ساخته شده است. نمک به عنوان افزودنی اضافه می شود. در دمای بالا در کوره مقاومت ذوب می شود.
صنایع شیمیایی
در شیمیایی پردازش محصول، شن و ماسه کوارتز ماده خام اصلی است. از آن برای ساخت سیلیکات پتاسیم و سیلیکات سدیم استفاده می شود. همچنین برای ساخت اشکال مختلف دی اکسید سیلیکون استفاده می شود. سیلیکات سدیم به شیشه آب نیز معروف است. این یک سیلیکات محلول است که از مخلوط ماسه و قلیایی به نسبت معینی به دست می آید. سپس در دمای بالا ذوب می شود. در حال حاضر سیلیکات سدیم محصول اصلی سری سیلیکون است. خروجی آن بیش از 90% تمام سیلیکات های محلول است. سیلیکات سدیم سیلیکات معدنی اصلی است. این یک ماده شیمیایی خام ضروری برای همه صنایع است، ذوب می شود.
سیلیکات سدیم به ماسه کوارتز بسیار خالص نیاز دارد. حداقل باید استانداردهای شن و ماسه درجه شیشه ظرف را رعایت کند. به عنوان مثال، باید کمتر از 0.03% آهن (Fe2O3) و مواد معدنی سنگین کمتر از 5×10-6 داشته باشد. اما محدودیت های سختی برای Al2O3 و CaO دارد. آنها باید کمتر از 0.1% باشند. در برخی موارد، الزامات بیشتر است و محتوای آنها بین 0.01% و 0.02% است.
صنعت نفت
در حال حاضر، صنعت نفت بیشتر از ماسه کوارتز طبیعی استفاده می کند. همچنین از سرامیک های مصنوعی و محافظ های پوشش داده شده استفاده می کند. ماسه کوارتز 80%، سرامزیت 10% و رزین پوشش داده شده 10% را تشکیل می دهد.
در حال حاضر، پتروچاینا عمدتاً از ماسه کوارتز استفاده می کند. در سال 2022، این شرکت از 8.34 میلیون تن پروپانت استفاده کرد. ماسه کوارتز 7.14 میلیون تن یا 85.6% را تشکیل می دهد. در میان آنها، سهم ماسه کوارتز در گاز شیل کم عمق زیر 3500 متر از 34% به 75% افزایش یافت. نفت شیل داکینگ گولونگ و سین کیانگ تقریباً 1001 TP3T ماسه کوارتز هستند.
الیاف شیشه
الیاف شیشه از مواد معدنی ساخته شده است. این مواد عبارتند از پیروفیلیت، ماسه کوارتز، سنگ آهک، دولومیت، کلمنیت، بوراکسیت و سایر کانی ها. از مواد خام شیمیایی مانند اسید بوریک و خاکستر سودا نیز استفاده می شود. به طور گسترده ای در مصالح ساختمانی و الکترونیک استفاده می شود. همچنین در راه آهن، مواد شیمیایی، اتومبیل، هواپیما و نیروی باد. برای فیلترها، مهندسی محیط زیست و دریا و غیره استفاده می شود.
هزینه ساخت الیاف شیشه مواد اولیه 21.7% می باشد. این مواد عبارتند از پیروفیلیت، ماسه کوارتز و سنگ آهک. پیروفیلیت حدود یک سوم این مقدار است. شن و ماسه کوارتز و سنگ آهک با هم نیز بخش مهمی هستند.
تخته سیلیکات کلسیم
تخته سیلیکات کلسیم یک تخته ساختمانی غیر آلی است. استحکام بالایی دارد و بسیار پایدار است. از سیلیس، کلسیم و الیاف ساخته شده است. آنها مواد اولیه اصلی هستند. آنها به صورت دوغاب در می آیند، به صورت دال فشرده می شوند و سپس اتوکلاو می شوند. می توان آن را به طور گسترده برای دکوراسیون عایق حرارتی دیوار استفاده کرد. این شامل داخل و خارج خانه می شود. این شامل سقف، پارتیشن کابین، بیلبورد و غیره است. ماسه کوارتز یک ماده خام کلیدی برای محصولات سیلیکات کلسیم است. این ماده 40% از مواد اولیه تخته سیلیکات کلسیم را تشکیل می دهد.
زمینه های کاربردی پیشرفته شن کوارتز
صنعت فتوولتائیک
در صنعت فتوولتائیک، ماسه کوارتز خالص عمدتاً برای محصولات کوارتز استفاده می شود. اینها شامل لوله های انتشار، حامل ها و بوته های قوسی می باشد. آنها برای ساخت سلول های خورشیدی سیلیکونی چند کریستالی و تک کریستالی هستند.
آخرین قیمت برای بوته کوارتز داخلی عبارتند از: ماسه بیرونی، 50000 یوان/تن. شن و ماسه میانی، 100000-120000 یوان/تن؛ و ماسه داخلی، 190000-220000 یوان/تن. آخرین قیمت شن و ماسه وارداتی 600000 یوان در تن است.
کشش سیلیکون تک کریستال الزامات سختگیرانه ای در مورد محتوای ناخالصی های فلزی در ماسه کوارتز دارد. بوته های کوارتز از ماسه کوارتز با خلوص بالا ساخته می شوند. مقاومت حرارتی خوبی دارند. هم بوته های کوارتز و هم سیلیکون کریستالی مواد سیلیسی هستند. در فرآیند تصفیه کریستال های سیلیکون در دمای بالا، بوته می تواند از آلودگی کریستال های سیلیکون جلوگیری کند.
میدان نیمه هادی
در نیمه هادی ها عمدتا از ماسه کوارتز با خلوص بالا استفاده می کنند. آنها از آن برای ساخت لوله های کوارتز استاندارد، میله ها و بوته ها استفاده می کنند. همچنین برای ساخت لوله ها و میله های کوارتز درجه نیمه هادی با خلوص فوق العاده بالا استفاده می شود.
ماسه برای نیمه هادی ها استفاده می شود. خلوص بالایی دارد و عمدتا وارداتی است. قیمت حدود 1 میلیون یوان / تن است.
ماسه کوارتز با درجه خلوص نیمه هادی به آهن و فلز قلیایی کم نیاز دارد. اینها ویژگی های کلیدی آن هستند. ماسه کوارتز دارای توزیع اندازه ذرات متمرکز و محتوای هیدروکسیل کم است. این نوع ماسه کوارتز شیشه کوارتز را می سازد. شیشه ای که می سازد ایرادات بسیار کمی دارد. اینها شامل حباب ها، خطوط گاز و خطوط رنگ است.
صنعت روشنایی
شیشه کوارتز نور را به خوبی منتقل می کند. نور ماوراء بنفش، مرئی و مادون قرمز (160 نانومتر تا 4500 نانومتر) را منتقل می کند. این یک ماده خام کلیدی برای روشنایی صنعتی است. چراغ های الکتریکی معمولاً تخلیه شدید گاز تولید می کنند. بنابراین، سطح مواد لامپ باید گرما و فشار بالا را تحمل کند. به منظور اطمینان از کیفیت لوله لامپ، پوسته لامپ به طور کلی از یک لوله کوارتز استفاده می کند. محصولات خاص شامل لامپ های هالوژن و لامپ های HID است. آنها همچنین شامل چراغ های خودرو و سایر محصولات روشنایی هستند. آنها همچنین شامل لامپ های گرمایش مادون قرمز هستند. آنها دارای لامپ های ضدعفونی کننده فرابنفش و سایر چراغ های مخصوص هستند.
IOTA6، IOTASTD و IOTACG از سری ماسه های کوارتز با خلوص بالا هستند. آنها از Sibelco (سابق Unimin) در ایالات متحده هستند. آنها مواد اولیه اصلی برای ساخت تجهیزات روشنایی هستند. از این تجهیزات برای تولید لامپ زنون خودرو استفاده می شود. همچنین لامپ های هالوژن، لامپ های تخلیه گاز با شدت بالا و لامپ های با عملکرد فوق العاده بالا تولید می کند.
کابل فیبر نوری
ماسه بسیار خالص است. این عمدتا در ارتباطات نوری استفاده می شود. برای ساخت پریفرم ها و مواد برای فیبرهای نوری استفاده می شود. قیمت ماسه با خلوص بالا برای تولید فیبر نوری بین 45000-55000 یوان در تن است.
پریفرم های فیبر نوری مواد اولیه اصلی برای تولید کابل های فیبر نوری هستند. آنها "جواهرات تاج" صنعت فیبر نوری هستند. آنها 70% از ارزش آن هستند. آستین های کوارتز با خلوص بالا مواد ضروری پوست بیرونی برای پریفرم های فیبر نوری هستند. میله های هدف کوارتز، میله های دم و غیره مواد پشتیبان برای کشیدن الیاف هستند. میله های هسته و آستین های کوارتز الزامات سختی دارند. اینها برای پارامترهای فنی مانند خلوص مواد و محتوای هیدروکسیل هستند.
هوافضا
مؤسسه تحقیقاتی علوم مصالح ساختمانی چین شیشه کوارتز را ساخته است که در برابر تشعشعات مقاومت می کند. آنها همچنین شیشه کوارتز با خلوص بالا ساختند. شیشه خواص نوری خاصی دارد. در برابر تشعشعات پرتوهای کیهانی و شوک حرارتی مقاومت می کند. به یک جزء نوری غیر قابل تعویض تبدیل شده است. این در سنسور خورشیدی برای سیستم های کنترل وضعیت فضاپیما استفاده می شود. ماسه کوارتز با خلوص بالا در حال حاضر ماده اولیه اصلی است. جایگزین سنگ معدن کریستال می شود و برای ذوب شیشه کوارتز استفاده می شود.
فیبر کوارتز یک الیاف معدنی است. از شن و ماسه کوارتز خالص طی فرآیند خاصی ساخته شده است. به طور گسترده ای در موشک ها، هواپیماها و ماهواره ها استفاده می شود. رادار، آنتن کشتی های جنگی و پنجره های الکترومغناطیسی نیز پوشش داده شده است. اینها برای جلوگیری از تداخل و ضد تداخل هستند. همچنین در مواد فناوری رادارگریز برای هواپیماها، کشتی های جنگی و زیردریایی ها استفاده می شود.
میدان نوری
شیشه کوارتز از طریق ذوب الکتریکی و پالایش گاز ساخته می شود. از ماسه کوارتز با خلوص بالا به عنوان ماده اولیه خود استفاده می کند.
شیشه کوارتز یکی از اجزای مهم ابزارهای نوری است. شیشه کوارتز شفاف دارای خواص نوری خوب و ضریب شکست کم است. این می تواند هر باند انتقال نور را در محدوده 185-3500 میلیمتر برآورده کند. بنابراین، می توان از آن برای اهداف شفاف ماوراء بنفش و مادون قرمز استفاده کرد. این برای ابزارهای نوری است. محصولات اصلی تولید طیف نگار، دوربین های مادون قرمز، منشورها و لنزها هستند. در عین حال، شیشه کوارتز دارای ثبات حرارتی قوی، با مقدار بین 800 ~ 1000 ℃ است. شیشه کوارتز در عکاسی در ارتفاعات نیز کاربرد دارد. این برای پنجره‌های پیپ با دمای بالا، فاصله‌یاب‌ها و تلسکوپ‌ها است.