Kwartszand is een belangrijk industrieel mineraal. Het wordt veel gebruikt in waterbehandeling. Het wordt ook gebruikt in glas, keramiek en metallurgie. Het wordt ook gebruikt in vulstoffen, superharde materialen, chemicaliën en aardolie. Het wordt gebruikt in glasvezel, calciumsilicaatplaat en fotovoltaïsche cellen. Het wordt ook gebruikt in halfgeleiders, verlichting, glasvezel, lucht- en ruimtevaart en optica.
Hiertoe behoren fotovoltaïsche energie, halfgeleiders, verlichting, glasvezelkabels, ruimtevaart en optica. Dit zijn hoogwaardige velden. De grondstoffen zijn voornamelijk kwartszand met een hoge zuiverheid en ultrazuiverheid.
Mijn land heeft veel kwarts. Maar we gebruiken het vooral op traditionele gebieden zoals glas, platen en vulstoffen. Vraag en aanbod van gewoon kwarts zijn in evenwicht. De vraag is iets hoger. Hoogwaardig en zelfs enigszins zuiver kwarts kan zelfvoorzienend zijn. Deze industrieën zijn van strategisch belang. Ze omvatten fotovoltaïsche zonne-energie, halfgeleiders en lichtbronnen. Ze moeten nog steeds veel zeer zuiver kwartszand importeren. Het is zowel hoge zuiverheid als ultrahoge zuiverheid.
Traditionele toepassingsgebieden van kwartszand
Waterbehandelingsindustrie
Kwartszand is het vroegste filtermateriaal. Het wordt ook het meest gebruikt voor de behandeling van afvalwater. Kwartszand wordt voornamelijk gebruikt als filtermedium in de waterbehandelingsindustrie. Het kan anorganische en organische onzuiverheden uit de waterput filteren. Het is ook geweldig in het tegenhouden van vervuilende stoffen.
De grootte en dikte van kwartszanddeeltjes zijn van cruciaal belang. Ze hebben een grote invloed op de filtratiekwaliteit. Gewoon kwartszand is geschikt voor de meeste waterfiltratiedoeleinden. Maar in energiecentrales is het gebruikte kwartszand zeer verfijnd en gezuiverd. Het moet puur wit, stofvrij en sterk zijn. Het kwartszandfilter is aangepast voor moeilijker te behandelen afvalwater. Dit verbetert de filtratie.
Glas
Siliciumdioxide is de hoofdstructuur van glas. Het zorgt ervoor dat het glas een hoge sterkte en goede stabiliteit heeft. Kwartszand is dus het belangrijkste industriële mineraal. Het is een grondstof in de glasindustrie. Dit omvat vlakglas, dagglas, ultrawit glas, fotovoltaïsch glas en kwartsglas.
Kwartszand voor silicaatglas maakt ruim 40% uit van al het kwartszand. Zand voor vlakglas bedraagt ongeveer 20%. Verschillende glasproducten stellen verschillende eisen aan de samenstelling van kwartszand.
Mechanisch gieten
Kiezelzand (kwartszand) is het meest gebruikte en de grootste hoeveelheid gieterijzand. Gieterij-kiezelzand is een hittebestendig deeltje. Het is gemaakt van kwarts (SiO2) en is 0,020 mm - 3,350 mm groot. Silicazand is er in twee soorten. Er is natuurlijk kwartszand, zoals gewassen, geschrobd en geselecteerd zand. En er is kunstmatig kwartszand.
Voor vormzand en kernzand wordt vooral natuurlijk kwartszand gebruikt. Ze gebruiken het voor non-ferrolegeringen, ijzer en kleine tot middelgrote stalen gietstukken. Wij gebruiken hoofdzakelijk geselecteerd natuurlijk kwartszand. We gebruiken het om verschillende mallen en kernen te maken. Deze zandsoorten gebruiken organisch materiaal als bindmiddel. Kunstmatig kwartszand wordt voornamelijk gebruikt voor het vormen van zand en kernzand van gietstaal.
Kunstmatige kwartssteen
Kunstmatige kwartssteen is gemaakt van natuurlijke kwartssteen. Dit omvat zand, poeder en andere anorganische materialen. Deze materialen bestaan voornamelijk uit siliciumdioxide. Het zijn de belangrijkste grondstoffen. Hoogmoleculaire polymeren of cement, of een mix van beide, zijn verbindingsmaterialen. Het wordt kwartssteen of een kunstmatige kwartssteen genoemd. Mensen noemen het meestal kwarts. Het is een door de mens gemaakte steen die wordt gebruikt voor decoratie.
Kunstmatige kwartssteen is 90% natuurlijk kwartszand. De rest bestaat uit kleurstoffen, harsen en andere additieven. Ze zijn bedoeld voor het aanpassen van de hechting en uitharding. Er bestaat geen uniforme norm voor de vereisten voor kwartsgrondstoffen. Zolang het een kwartserts is, kan het worden gebruikt voor kunstmatige kwartsstenen. Dit omvat aderkwarts, zandkwarts, verweerd kwarts en andere. Momenteel is aderkwarts het belangrijkste materiaal op de markt.
Metallurgische industrie
In de metallurgie kan kwarts vuurvaste materialen maken, siliciumstenen genoemd. Het kan ook siliciumlegeringen smelten. Deze omvatten ferrosilicium, siliciummangaan en siliciumchroom. Het kan ook als vloeimiddel worden gebruikt. Kwarts bevat veel siliciumdioxide. Het kan worden gebruikt om industrieel silicium te maken. Silica (kwarts) voor de metallurgie kan dus met opzet worden gesplitst. Het kan worden gesplitst in silica voor vuurvaste materialen. Ook silica voor ferrolegeringen en industrieel silicium. Het SiO2-gehalte van het smelten van ferrosiliciumsilicium bedraagt meer dan 97%. Het moet explosies bij hoge temperaturen effectief kunnen weerstaan.
Keramiek
Kwarts is een van de belangrijkste grondstoffen voor de productie van keramiek. Het is van vitaal belang in keramische plano's en glazuren. Dit omvat keramiek voor dagelijks gebruik en porselein met een hoog silicagehalte. Het maximale gebruik van kwarts in keramische plano's en glazuren is 40%. Over het algemeen wordt het lokaal gewonnen en wordt er zelden commercieel kwartszand gebruikt. Gekleurde glazuren hebben enkele basisingrediënten nodig. Deze hebben ze nodig omdat de formule strenge eisen stelt. Een noodzakelijk ingrediënt is kwartszand. Het moet een zuivere samenstelling hebben. Mensen gebruiken dus over het algemeen kwartszand in keramische glazuren en plano's. Deze eisen hebben hogere normen. Het gebruik van kwartszand in glazuren is 10% tot 30%.
De keramische industrie gebruikt gangbare grondstoffen. Deze omvatten aderkwarts, kwartsiet, poederkwarts en andere. In keramiek zijn de zuiverheid van kwarts, ijzer en titaniumgehaltes van belang. Dat geldt ook voor de deeltjesgrootte en vorm.
Functionele vulstoffen
Kwartszand wordt vermalen tot siliciummicropoeder. Het kan met koper beklede laminaten vullen. Het wordt ook gebruikt in epoxyvormmassa's. Het zit in isolatie, rubber, kunststoffen, coatings, lijmen, cosmetica en meer.
De EMC-industrie is bijvoorbeeld de belangrijkste markt voor siliciummicrosferen. Dit is de traditionele applicatiemarkt. De filler van EMC maakt voornamelijk gebruik van silicium micropoeder, met een vulhoeveelheid van 60% tot 90%. Momenteel bedraagt de hoogste vulgraad van bolvormig siliciummicropoeder in een epoxyvormmassa (EMC) meer dan 90%. Het is de hoogste ter wereld.
Superharde materialen
Nu produceert mijn land op industriële schaal siliciumcarbide. Het is verkrijgbaar in twee soorten: zwart en groen. Zwart siliciumcarbide wordt gemaakt uit kwartszand en petroleumcokes. Het maakt ook gebruik van hoogwaardige silica als belangrijkste grondstof. Het wordt bij hoge temperaturen gesmolten in een weerstandsoven. Groen siliciumcarbide wordt gemaakt uit petroleumcokes en hoogwaardig silica. Zout wordt als additief toegevoegd. Het wordt bij hoge temperaturen gesmolten in een weerstandsoven.
Chemische industrie
In chemisch productverwerking, kwartszand is de belangrijkste grondstof. Het wordt gebruikt om kaliumsilicaat en natriumsilicaat te maken. Het wordt ook gebruikt om verschillende vormen van siliciumdioxide te maken. Natriumsilicaat is ook bekend als waterglas. Het is een oplosbaar silicaat dat wordt gemaakt door zand en alkali in een bepaalde verhouding te mengen. Vervolgens smelt het bij een hoge temperatuur. Op dit moment is natriumsilicaat het belangrijkste product van de siliciumserie. De output is meer dan 90% van alle oplosbare silicaten. Natriumsilicaat is het belangrijkste anorganische silicaat. Het is een essentiële chemische grondstof voor alle industrieën, het smelt.
Natriumsilicaat vereist zeer zuiver kwartszand. Het moet minimaal voldoen aan de normen voor containerzand van glaskwaliteit. Het moet bijvoorbeeld minder dan 0,03% ijzer (Fe2O3) en zware mineralen minder dan 5×10-6 bevatten. Maar het heeft strikte limieten voor Al2O3 en CaO. Ze moeten kleiner zijn dan 0,1%. In sommige gevallen zijn de eisen hoger en ligt de inhoud tussen 0,01% en 0,02%.
Olie industrie
Nu maakt de olie-industrie vooral gebruik van natuurlijk kwartszand. Er wordt ook gebruik gemaakt van kunstmatige keramiek en gecoate proppants. Kwartszand bestaat uit 80%, ceramsiet 10% en gecoate hars 10%.
Nu gebruikt PetroChina voornamelijk kwartszandsteunmiddelen. In 2022 gebruikte het bedrijf 8,34 miljoen ton proppants. Kwartszand was goed voor 7,14 miljoen ton, oftewel 85,6%. Onder hen steeg het aandeel kwartszand in ondiep schaliegas onder de 3.500 meter van 34% naar 75%. Daqing Gulong en Xinjiang schalieolie zijn bijna 100% kwartszand.
Glasvezel
Glasvezel is gemaakt van anorganische materialen. Deze materialen omvatten pyrofylliet, kwartszand, kalksteen, dolomiet, colemaniet, boraxiet en andere mineralen. Ook worden chemische grondstoffen, zoals boorzuur en natriumcarbonaat, gebruikt. Het wordt veel gebruikt in materialen voor de bouw en elektronica. Ook op het gebied van spoorwegen, chemicaliën, auto's, vliegtuigen en windenergie. Het wordt gebruikt voor filters, milieu- en scheepsbouwkunde en meer.
De kosten voor het maken van glasvezel bedragen 21,7% grondstoffen. Deze materialen omvatten pyrofylliet, kwartszand en kalksteen. Pyrofylliet is ongeveer een derde van deze hoeveelheid. Kwartszand en kalksteen vormen samen ook een belangrijk onderdeel.
Calciumsilicaatplaat
Calciumsilicaatplaat is een anorganische bouwplaat. Het heeft een hoge sterkte en is zeer stabiel. Het is gemaakt van silica, calcium en vezels. Het zijn de belangrijkste grondstoffen. Ze worden gevormd tot een slurry, samengeperst tot een plaat en vervolgens geautoclaveerd. Het kan op grote schaal worden gebruikt voor thermische isolatiedecoratie van muren. Dit omvat zowel binnen- als buitenhuizen. Het omvat plafonds, cabinewanden, reclameborden en meer. Kwartszand is een belangrijke grondstof voor calciumsilicaatproducten. Het vormt 40% van de grondstof voor calciumsilicaatplaat.
Hoogwaardige toepassingsgebieden van kwartszand
Fotovoltaïsche industrie
In de fotovoltaïsche industrie wordt puur kwartszand voornamelijk gebruikt voor kwartsproducten. Deze omvatten diffusiebuizen, dragers en boogkroezen. Ze zijn bedoeld voor het maken van polykristallijne en monokristallijne siliciumzonnecellen.
De meest recente prijzen voor binnenlandse kwartskroezen zijn: buitenzand, 50.000 yuan/ton; middenzand, 100.000-120.000 yuan/ton; en binnenzand, 190.000-220.000 yuan/ton. De meest recente prijsopgave voor geïmporteerd zand bedraagt 600.000 yuan/ton.
Het trekken van monokristallijn silicium stelt strenge eisen aan het gehalte aan metaalonzuiverheden in kwartszand. Kwartskroezen zijn gemaakt van zeer zuiver kwartszand. Ze hebben een goede hittebestendigheid. Zowel kwartskroezen als kristallijn silicium zijn kiezelhoudende materialen. Tijdens het raffineren van siliciumkristallen bij hoge temperatuur kan de smeltkroes verontreiniging van siliciumkristallen voorkomen.
Halfgeleiderveld
In halfgeleiders wordt vooral kwartszand met een hoge zuiverheid gebruikt. Ze gebruiken het om standaard kwartsbuizen, staven en smeltkroezen te maken. Het wordt ook gebruikt om kwartsbuizen en -staven van halfgeleiderkwaliteit met ultrahoge zuiverheid te maken.
Zand wordt gebruikt voor halfgeleiders. Het is van hoge zuiverheid en wordt voornamelijk geïmporteerd. De prijs bedraagt ongeveer 1 miljoen yuan/ton.
Kwartszand van halfgeleiderkwaliteit heeft een laag ijzer- en alkalimetaalgehalte nodig. Dit zijn de belangrijkste kenmerken. Kwartszand heeft een geconcentreerde deeltjesgrootteverdeling en een laag hydroxylgehalte. Dit type kwartszand maakt kwartsglas. Het glas dat het maakt vertoont zeer weinig gebreken. Deze omvatten bellen, gasleidingen en kleurlijnen.
Verlichtingsindustrie
Kwartsglas laat het licht goed door. Het zendt ultraviolet, zichtbaar en infrarood licht uit (160 nm ~ 4500 nm). Het is een belangrijke grondstof voor industriële verlichting. Elektrische lampen produceren meestal een intense gasontlading. Het materiaaloppervlak van de lamp moet dus bestand zijn tegen hoge hitte en druk. Om de kwaliteit van de lampbuis te garanderen, wordt voor de lampbehuizing doorgaans een kwartsbuis gebruikt. Specifieke producten zijn onder meer halogeenlampen en HID-lampen. Ze omvatten ook autoverlichting en andere verlichtingsproducten. Ze bevatten ook infraroodverwarmingslampen. Ze hebben ultraviolette sterilisatielampen en andere speciale lampen.
IOTA6, IOTASTD en IOTACG zijn series kwartszand met een hoge zuiverheidsgraad. Ze komen van Sibelco (voorheen Unimin) in de Verenigde Staten. Het zijn de belangrijkste grondstoffen voor het maken van verlichtingsapparatuur. Deze apparatuur wordt gebruikt voor de productie van xenonlampen voor auto's. Het maakt ook halogeenlampen, gasontladingslampen met hoge intensiteit en lampen met ultrahoge prestaties.
Glasvezelkabel
Het zand is heel puur. Het wordt voornamelijk gebruikt in optische communicatie. Het wordt gebruikt om preforms en materialen voor optische vezels te maken. De prijs van hoogzuiver zand voor de productie van optische vezels ligt tussen de 45.000 en 55.000 yuan/ton.
Voorvormen voor optische vezels zijn de belangrijkste grondstoffen voor de productie van glasvezelkabels. Het zijn de “kroonjuwelen” van de glasvezelindustrie. Ze zijn 70% van hun waarde. Hoogzuivere kwartshulzen zijn het essentiële buitenhuidmateriaal voor preforms van optische vezels. Kwartsdoelstaven, staartstaven, etc. zijn de ondersteunende materialen voor het trekken van vezels. Aan de kernstaven en kwartshulzen worden strenge eisen gesteld. Deze zijn voor technische parameters zoals materiaalzuiverheid en hydroxylgehalte.
Lucht- en ruimtevaart
Het China Building Materials Science Research Institute heeft kwartsglas ontwikkeld dat bestand is tegen straling. Ze maakten ook kwartsglas van hoge zuiverheid. Het glas heeft specifieke optische eigenschappen. Het is bestand tegen kosmische straling en thermische schokken. Het is een onvervangbaar optisch onderdeel geworden. Het wordt gebruikt in de zonnesensor voor standcontrolesystemen van ruimtevaartuigen. Hoogzuiver kwartszand is nu de belangrijkste grondstof. Het vervangt kristalerts en wordt gebruikt om kwartsglas te smelten.
Kwartsvezel is een anorganische vezel. Het wordt via een speciaal proces gemaakt van puur kwartszand. Het wordt veel gebruikt in raketten, vliegtuigen en satellieten. Radar, antennes van oorlogsschepen en elektromagnetische ramen komen ook aan bod. Deze zijn bedoeld om interferentie te voorkomen en interferentie tegen te gaan. Het wordt ook gebruikt in stealth-technologiematerialen voor vliegtuigen, oorlogsschepen en onderzeeërs.
Optisch veld
Kwartsglas wordt gemaakt door middel van elektrisch smelten en gasraffinage. Het gebruikt zeer zuiver kwartszand als grondstof.
Kwartsglas is een cruciaal onderdeel van optische instrumenten. Transparant kwartsglas heeft goede optische eigenschappen en een lage brekingsindex. Het kan voldoen aan elke lichttransmissieband in het bereik van 185-3500 mμ. Daarom kan het worden gebruikt voor zowel ultraviolette als infraroodtransparante doeleinden. Dit is voor optische instrumenten. De belangrijkste producten zijn de vervaardiging van spectrografen, infraroodcamera's, prisma's en lenzen. Tegelijkertijd heeft kwartsglas een sterke thermische stabiliteit, met een waarde tussen 800 ~ 1000 ℃. Kwartsglas wordt ook gebruikt bij fotografie op grote hoogte. Dit is voor kijkvensters voor hoge temperaturen, afstandsmeters en telescopen.