石英砂是重要的工業(yè)礦物原料,廣泛用于濾料、玻璃、陶瓷及耐火材料、冶煉、建筑、化工和機(jī)械、填料、電子等工業(yè)。
1、玻璃工業(yè)用石英砂
石英砂作為玻璃工業(yè)的主要原料,其對石英砂的質(zhì)量要求,主要體現(xiàn)在化學(xué)成分、穩(wěn)定性、粒度組成三個方面。
2、機(jī)械工業(yè)
鑄造用的石英砂其二氧化硅含量要高,其他成分含量低,便于保證耐火度,故以二氧化硅的含量來作為鑄造用石英砂的主要驗(yàn)收依據(jù)。
鑄鋼用砂:二氧化硅的含量應(yīng)大于97%;
鑄鐵用砂:二氧化硅的含量應(yīng)大于85%;
有色合金鑄造用砂:二氧化硅的含量應(yīng)大于75%。
磨料用砂:粒磨圓度好,無棱角,粒度0.8-1.5mm,SiO2>98%,Al2O3<0.72%,F(xiàn)e2O3<0.18%。
化學(xué)工業(yè)清除銹噴砂:要求SiO2>99.6%,Al2O3<0.18%,F(xiàn)e2O3<0.02%,粒度50~70目,粒形為球形,莫氏硬7。
3、超硬材料
目前我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種。
黑碳化硅是以石英砂,石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。綠碳化硅是以石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料,添加食鹽作為添加劑,通過電阻爐高溫冶煉而成。
4、化工行業(yè)
在化學(xué)用品加工領(lǐng)域,石英砂是生產(chǎn)硅酸鉀、硅酸鈉和各種形態(tài)二氧化硅的主要原料。
生產(chǎn)硅酸鈉對石英砂要求純度較高,至少達(dá)到容器玻璃級石英砂標(biāo)準(zhǔn),比如鐵(Fe2O3)小于0.03%,重礦物含量應(yīng)小于5×10-6,不過其對Al2O3和CaO要求比較高,其含量均要小于0.1%,有些情況下,要求更高,其含量各為0.01%-0.02%。
隨著高科技及電子工業(yè)的迅速發(fā)展,半導(dǎo)體硅、沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅等需求也越來越多,其純度的要求也越來越高,如Na、Al、Mg、Cu、Ca、Mn、Ti、Cr、Cl的含量應(yīng)小于0.1×10-6,Th和U應(yīng)小于0.1×10-9。
二氧化硅生產(chǎn)方法主要分為火法和濕法,兩者都是以石英砂為原料,但生產(chǎn)工藝卻不同。火法是以石英砂為原料,先還原成金屬硅,再與氯化氫產(chǎn)出四氯化硅,四氯化硅高溫水解,產(chǎn)出氣相二氧化硅。濕法是以石英砂為原料,先生產(chǎn)出硅酸鈉,在與酸反應(yīng),產(chǎn)出沉底二氧化硅或者膠體二氧化硅。
化工領(lǐng)域所用石英砂量比玻璃業(yè)要少,但硅酸鈉和二氧化硅的應(yīng)用是十分廣泛的,因此今后的需求將不斷增長。各種形態(tài)的二氧化硅及其延續(xù)產(chǎn)品硅烷、硅酮等需求的上升,對石英砂的需求將更多,為石英砂這類大宗非金屬礦的精細(xì)加工和增值開辟廣闊前景。
5、填料領(lǐng)域
(1)塑料
石英砂作塑料填料,不僅可降低塑料生產(chǎn)成本,還能提高塑料的耐候性、阻燃性和硬度等,其特性對塑料的影響是多方面的,主要特性是其粒徑、硬度、化學(xué)組成等性質(zhì)。
一般來說,石英砂顆粒粒徑越小,塑料的力學(xué)性能越好,不過粒徑越小,需要的加工成本就越高,使其均勻分散也越困難,且將消耗更多的助劑。
故石英砂顆粒粒徑的大小,據(jù)使用情況來選擇,因?qū)λ芰闲阅芤约吧a(chǎn)工藝均有影響,是在塑料生產(chǎn)中,使用石英砂填料必須考慮的重要因素。
(2)橡膠
在橡膠中添加石英砂,可大幅度提高橡膠的力學(xué)性能、增加體積、降低成本、改善加工工藝性能,且來源豐富,價格低,是淺色和彩色橡膠制品的主要填料。
在橡膠生產(chǎn)中以石英砂作為填料時,石英砂顆粒粒徑是影響填充效果的重要因素。顆粒粒徑越小,比表面積越大,表面活性就越大,與有機(jī)分子界面作用就越強(qiáng),越有利于提高橡膠的撕裂強(qiáng)度、耐磨性、拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能。
但是石英砂粒徑越小,表面能也越大,粒子易凝聚使分散變得越困難,不利于填充。故橡膠生產(chǎn)中的填料粒徑大小,應(yīng)根據(jù)橡膠的性能來定。
(3)涂料
石英砂是涂料中應(yīng)用較廣泛的填料之一。由于石英砂在涂料中具有較好的遮蓋力,從而能部分替代鈦白粉等顏料,來降低漆料成本,同時對漆的光澤、儲存穩(wěn)定性的影響不大,另外石英砂能提高涂膜的牢固性,耐熱性和耐腐蝕性等。
6、水處理
水處理用石英砂要求:SiO2含量>98,密度2.55-2.65g/cm3,燒失量£0.7%,磨減量£3.0%,鹽酸可溶率£3.5%,粒徑0.3-2.0mm。
7、人造石英石板材用石英砂
(1)顏色一致,透則透,白則白;紅似血,黑如墨,黃如玉等,一般一個產(chǎn)品里面不能有第二種顏色在里面;
(2)粒度組成均勻,不能有太多過粗或過細(xì)的顆粒,影響顆粒大小不均的美觀度。追求顆粒趨于顆粒狀,使板材更接近自然板材;
(3)產(chǎn)品干凈清潔度好,無粉塵;
(4)水分含量要低于0.5%。
8、陶瓷釉料
石英砂在陶瓷釉料中是形成玻璃相的主要成分,可賦予釉面高的機(jī)械強(qiáng)度、硬度、耐磨性與抗化學(xué)侵蝕性能,同時可調(diào)節(jié)釉料光亮度(光亮釉、亞光釉)和釉料溫度,石英含量和粒度對釉料性能具有重要影響。一般陶瓷釉料用石英砂要求:SiO2>98.5%,Al2O3<0.05%,粒度-200目占98%。
9、光纖用石英砂
光纖用石英原料有合成砂和天然砂之分。選擇光纖用石英砂應(yīng)考慮的主要因素如下:
(1)光衰減性降低的潛力;
(2)折射率的可控制性;
(3)形狀的可控制性;
(4)光纖的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度以及制造成本等。
光纖衰耗的降低有利于各種較長中繼距離傳輸系統(tǒng)的建設(shè)。為了保證光纖的低衰耗,對于光纖用石英砂而言,要求過渡金屬離子的含量低于10-9,但是對于不導(dǎo)光部分的外包層材料,只需保證金屬離子的擴(kuò)散不會對預(yù)制棒的芯層和內(nèi)包層產(chǎn)生影響。
我國石英資源豐富,但多數(shù)只是用于玻璃、板材、濾料等領(lǐng)域,大口徑石英管、高質(zhì)量石英棒和石英錠以及光通信使用的石英玻璃等仍需要大量進(jìn)口,高純、低羥基石英產(chǎn)品將是未來研究和大力發(fā)展的重點(diǎn)。
技術(shù)資料
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石英砂在不同領(lǐng)域的作用及技術(shù)指標(biāo)
來源:皓泉水處理 作者:Admin 日期:20-07-08 瀏覽: