[موسوعة معالجة هواتي] توضح تصنيف واستخدامات ومتطلبات "رمل الكوارتز" في وقت واحد

يُعدّ رمل الكوارتز مادة خام معدنية صناعية هامة ذات استخدامات واسعة النطاق، تشمل الزجاج، والصب، والسيراميك، والمواد المقاومة للحرارة، والتعدين، والبناء، والصناعات الكيميائية، والبلاستيكية، والمطاطية، والمواد الكاشطة، وغيرها. كما يلعب رمل الكوارتز عالي الجودة دورًا هامًا في صناعات المعلومات الإلكترونية، والألياف الضوئية، والخلايا الكهروضوئية، وغيرها، فضلًا عن الصناعات الدفاعية والعسكرية، والفضاء، وغيرها. ويمكن القول إن حبيبات الرمل الصغيرة تدعم الصناعات الكبيرة. (فاصل مغناطيسي عالي التدرج ذو حلقة رأسية)

ما هي أنواع رمال الكوارتز التي تعرفها حالياً؟

01 رمل كوارتز بمواصفات مختلفة
تشمل المواصفات الشائعة لرمل الكوارتز ما يلي: 0.5-1 مم، 1-2 مم، 2-4 مم، 4-8 مم، 8-16 مم، 16-32 مم، 10-20، 20-40، 40-80، 80-120، 100-200، 200 و 325.
يشير رقم الشبكة لرمل الكوارتز إلى حجم حبيباته أو نعومتها. ويُقصد به عادةً حجم فتحات المنخل ضمن مساحة بوصة واحدة × بوصة واحدة. ويُعرف رقم الشبكة بأنه عدد الفتحات التي يمكن تمريرها عبر المنخل. كلما زاد رقم الشبكة، كان حجم حبيبات رمل الكوارتز أدق، والعكس صحيح.
02 رمل كوارتز بجودات مختلفة

بشكل عام، لا يمكن تسمية رمل الكوارتز برمل الكوارتز إلا إذا كان يحتوي على 98.5% على الأقل من ثاني أكسيد السيليكون، بينما يُطلق على المحتوى الأقل من 98.5% اسم السيليكا بشكل عام.
ينطبق المعيار المحلي لمقاطعة آنهوي DB34/T1056-2009 "رمل الكوارتز" على رمل الكوارتز الصناعي (باستثناء رمل السيليكا المستخدم في الصب) المصنوع من حجر الكوارتز عن طريق الطحن.

بعد سنوات من التطوير، يتم تقسيم رمل الكوارتز في الوقت الحاضر إلى رمل كوارتز عادي، ورمل كوارتز مكرر، ورمل كوارتز عالي النقاء، ورمل كوارتز منصهر، ومسحوق السيليكا في الصناعة.

رمل كوارتز عادي
بشكل عام، هي مادة ترشيح لمعالجة المياه مصنوعة من خام الكوارتز الطبيعي بعد سحقه وغسله وتجفيفه وغربلته الثانوي؛ بنسبة SiO2 ≥ 90-99%، وFe2O3 ≤ 0.06-0.02%. تتميز هذه المادة بسهولة استخدامها، وكثافتها العالية، وقوتها الميكانيكية العالية، وعمرها التشغيلي الطويل في نقل الملوثات. وهي مادة مناسبة لمعالجة المياه كيميائيًا، ويمكن استخدامها في صناعات التعدين، والجرافيت، وكربيد السيليكون، والزجاج ومنتجاته، والمينا، والصلب المصبوب، والصودا الكاوية، والصناعات الكيميائية، وأنظمة معالجة ضوضاء الطائرات النفاثة، وغيرها.

رمل كوارتز مكرر
رمل كوارتز طبيعي عالي الجودة، مُنتقى بعناية ومُعالج بدقة، بنسبة نقاء SiO2 ≥ 99-99.5% و Fe2O3 ≤ 0.005%. يُستخدم بشكل أساسي في إنتاج الخرسانة والملاط المقاوم للأحماض، وصناعة الزجاج، والمواد الحرارية، وصهر الفيروسليكون، والصهر المعدني، والسيراميك، والمواد الكاشطة، وقوالب الصب، وغيرها. يُطلق على رمل الكوارتز المُكرر أحيانًا اسم "رمل الكوارتز المغسول بالحمض" في الصناعة.

رمل زجاجي
يُصنع رمل الكوارتز عالي النقاء من حجر الكوارتز عالي الجودة عبر سلسلة من العمليات. وحتى الآن، لم يضع القطاع معيارًا صناعيًا موحدًا لرمل الكوارتز عالي النقاء، كما أن تعريفه غير واضح تمامًا، ولكن بشكل عام، يُشير رمل الكوارتز عالي النقاء إلى رمل الكوارتز الذي يحتوي على نسبة SiO2 تزيد عن 99.95% أو أعلى، ونسبة Fe2O3 أقل من 0.0001%، ونسبة Al2O3 أقل من 0.01%. ويُستخدم رمل الكوارتز عالي النقاء على نطاق واسع في مصادر الإضاءة الكهربائية، واتصالات الألياف الضوئية، والخلايا الشمسية، والدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات، والأجهزة البصرية الدقيقة، والأدوات الطبية، وصناعة الطيران والفضاء، وغيرها من الصناعات التقنية المتقدمة.

السيليكا الميكروية
مسحوق السيليكون الدقيق هو مسحوق ثاني أكسيد السيليكون غير سام، عديم الرائحة، وخالٍ من التلوث، يُصنع من الكوارتز البلوري والكوارتز المنصهر ومواد خام أخرى من خلال عمليات الطحن والتصنيف الدقيق وإزالة الشوائب والتكوير الحراري وغيرها. وهو مادة غير عضوية وغير معدنية ذات خصائص ممتازة، مثل مقاومة عالية للحرارة، وعزل حراري عالٍ، ومعامل تمدد خطي منخفض، وموصلية حرارية جيدة.

رمل الكوارتز المنصهر
رمل الكوارتز المنصهر هو مادة غير متبلورة (في الحالة الزجاجية) من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2). وهو شكل من أشكال الزجاج يتميز بنفاذية عالية، وبنية ذرية طويلة وغير منتظمة. ويُحسّن من درجة حرارته ومعامل تمدده الحراري المنخفض من خلال الترابط المتشابك لبنيته ثلاثية الأبعاد. يتم صهر مادة السيليكا الخام عالية الجودة (SiO2 > 99%) في فرن القوس الكهربائي أو فرن المقاومة عند درجة حرارة انصهار تتراوح بين 1695 و1720 درجة مئوية. ونظرًا للزوجة العالية لمصهور SiO2، والتي تبلغ 10 أس 7 باسكال.ثانية عند 1900 درجة مئوية، لا يمكن تشكيله بالصب. بعد التبريد، تتم معالجة الكتلة الزجاجية، وفصلها مغناطيسيًا، وإزالة الشوائب منها، وغربلتها لإنتاج رمل كوارتز منصهر حبيبي بمواصفات واستخدامات مختلفة.
يتميز رمل الكوارتز المنصهر بمزايا عديدة، منها الاستقرار الحراري الجيد، والنقاء العالي، والخصائص الكيميائية المستقرة، وتوزيع الجسيمات المنتظم، ومعدل التمدد الحراري القريب من الصفر. ويمكن استخدامه كحشو في الصناعات الكيميائية مثل الطلاءات، كما أنه المادة الخام الرئيسية لصب راتنجات الإيبوكسي، ومواد منع التسرب الإلكترونية، ومواد الصب، والمواد المقاومة للحرارة، والزجاج الخزفي، وغيرها من الصناعات.

03 رمل كوارتز لأغراض مختلفة

رمل منخفض الحديد للزجاج الكهروضوئي (فاصل مغناطيسي أسطواني)
يُستخدم الزجاج الكهروضوئي عادةً كغلاف للوحدات الكهروضوئية، وهو على اتصال مباشر بالبيئة الخارجية. وتلعب خصائصه، مثل مقاومته للعوامل الجوية، وقوته، ونفاذيته للضوء، دورًا محوريًا في عمر هذه الوحدات وكفاءتها في توليد الطاقة على المدى الطويل. يُسهل وجود أيونات الحديد في رمل الكوارتز عملية التلوين. ولضمان نفاذية عالية للضوء الشمسي، يجب أن يكون محتوى الحديد في الزجاج الكهروضوئي أقل من محتواه في الزجاج العادي، كما يجب استخدام رمل كوارتز منخفض الحديد، عالي النقاء السيليكوني، ومنخفض الشوائب.

رمل كوارتز عالي النقاء للخلايا الكهروضوئية
أصبح توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية الخيار الأمثل لاستخدام الطاقة الشمسية، ويُستخدم رمل الكوارتز عالي النقاء على نطاق واسع في صناعة الخلايا الكهروضوئية. تشمل مكونات الكوارتز المستخدمة في هذه الصناعة بوتقات الكوارتز الخزفية لإنتاج سبائك السيليكون الشمسية، بالإضافة إلى قوارب الكوارتز، وأنابيب أفران الكوارتز، وحوامل القوارب المستخدمة في عمليات الانتشار والأكسدة في تصنيع الخلايا الكهروضوئية، وعملية الترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما (PECVD). تُقسم بوتقات الكوارتز إلى بوتقات مربعة لإنتاج السيليكون متعدد البلورات، وبوتقات دائرية لإنتاج السيليكون أحادي البلورة. تُعد هذه المكونات من المواد الاستهلاكية خلال عملية إنتاج سبائك السيليكون، وهي الأكثر طلبًا في صناعة الخلايا الكهروضوئية. المادة الخام الرئيسية لبوتقات الكوارتز هي رمل الكوارتز عالي النقاء.

رمل الألواح
يتميز حجر الكوارتز بمقاومته للتآكل والخدوش والحرارة والتآكل، فضلاً عن متانته. كما يتمتع بمرونة عالية، مما يجعله واسع الاستخدام. ويُعدّ حجر الكوارتز منتجًا رائدًا في تاريخ تطوير مواد البناء الاصطناعية، وقد أصبح تدريجيًا خيارًا مفضلًا في سوق الديكور المنزلي، ويحظى بشعبية كبيرة بين المستهلكين. يتكون حجر الكوارتز عادةً من 95% إلى 99% من رمل الكوارتز أو مسحوق الكوارتز، حيث يتم ربطهما وتصليدهما باستخدام الراتنج والأصباغ ومواد مضافة أخرى، ولذلك فإن جودة رمل الكوارتز أو مسحوق الكوارتز تُحدد إلى حد كبير أداء ألواح حجر الكوارتز الاصطناعي.
يُستخلص مسحوق رمل الكوارتز المستخدم في صناعة ألواح الكوارتز عادةً من عروق الكوارتز وخام الكوارتزيت عالي الجودة، وذلك من خلال عمليات التكسير والغربلة والفصل المغناطيسي وغيرها. وتؤثر جودة المواد الخام بشكل مباشر على جودة الكوارتز. وبشكل عام، يُقسم الكوارتز المستخدم في ألواح حجر الكوارتز إلى مسحوق رمل كوارتز ناعم (5-100 مش، يُستخدم كركام، ويتطلب الركام عادةً محتوى سيليكون لا يقل عن 98%) ورمل كوارتز خشن (320-2500 مش، يُستخدم للحشو والتدعيم). وتوجد متطلبات محددة للصلابة واللون والشوائب والرطوبة والبياض، وغيرها.

رمل المسابك
نظراً لأن الكوارتز يتمتع بمقاومة عالية للحريق وصلابة، ويمكن أن تلبي خصائصه التكنولوجية الممتازة مختلف المتطلبات الأساسية لإنتاج المسبوكات، فإنه لا يُستخدم فقط في قوالب رمل الطين التقليدية، ولكن أيضاً في عمليات التشكيل المتقدمة وصنع القوالب مثل رمل الراتنج والرمل المطلي، لذلك يُستخدم رمل الكوارتز على نطاق واسع في إنتاج المسبوكات.
رمال مغسولة بالماء: إنه الرمل الخام المستخدم في عملية الصب بعد غسل رمل السيليكا الطبيعي وتصنيفه.
تنظيف الرمالنوع من الرمل الخام المستخدم في عمليات الصب. تم تنظيف رمل السيليكا الطبيعي وغسله وتصنيفه وتجفيفه، ونسبة الطين فيه أقل من 0.5%.
رمل جافيتم إنتاج الرمل الجاف ذي المحتوى المائي المنخفض والشوائب القليلة باستخدام المياه الجوفية العميقة النظيفة كمصدر للمياه، وذلك بعد ثلاث عمليات إزالة للطمي وست عمليات تنظيف، ثم تجفيفه عند درجة حرارة تتراوح بين 300 و450 درجة مئوية. ويُستخدم هذا الرمل بشكل أساسي في إنتاج الرمل المطلي عالي الجودة، بالإضافة إلى استخدامه في الصناعات الكيميائية والطلاء والطحن والإلكترونيات وغيرها.
الرمل المغلف: يتم تغليف سطح رمل التنظيف بطبقة من غشاء الراتنج باستخدام راتنج فينولي.
تتكون رمال السيليكا المستخدمة في الصب من 97.5% إلى 99.6% (بزيادة أو نقصان 0.5%)، ونسبة Fe2O3 أقل من 1%. تتميز هذه الرمال بنعومتها ونظافتها، حيث تقل نسبة الطمي فيها عن 0.2% إلى 0.3%، ومعامل الزاوية فيها أقل من 1.35% إلى 1.47، ونسبة الماء فيها أقل من 6%.

رمل الكوارتز لأغراض أخرى
في مجال السيراميك: يحتوي رمل الكوارتز المستخدم في إنتاج السيراميك على نسبة SiO2 تزيد عن 90%، ونسبة Fe2O3 تتراوح بين 0.06 و0.02%، وتصل مقاومته للحريق إلى 1750 درجة مئوية. ويتراوح حجم الجسيمات بين 1 و0.005 ملم.
المواد المقاومة للحرارة: SiO2 ≥ 97.5%، Al2O3 ∈ 0.7~0.3%، Fe2O3 ∈ 0.4~0.1%، H2O ≤ 0.5%، الكثافة الظاهرية 1.9~2.1 جم/م3، الكثافة الظاهرية للبطانة 1.75~1.8 جم/م3، حجم الجسيمات 5.1~0.021 مم.
المجال المعدني:
① الرمل الكاشط: يتميز الرمل باستدارة جيدة، بدون حواف أو زوايا، وحجم الجسيمات من 0.8 إلى 1.5 مم، SiO2 > 98%، Al2O3 < 0.72%، Fe2O3 < 0.18%.
٢- السفع الرملي: تستخدم الصناعات الكيميائية السفع الرملي غالبًا لإزالة الصدأ. SiO2 > 99.6%، Al2O3 < 0.18%، Fe2O3 < 0.02%، حجم الجسيمات 50-70 مش، شكل الجسيمات كروي، صلابة موس 7.
مجال المواد الكاشطة: متطلبات جودة رمل الكوارتز المستخدم كمادة كاشطة هي SiO2 > 98%، Al2O3 < 0.94%، Fe2O3 < 0.24%، CaO < 0.26%، وحجم الجسيمات من 0.5 إلى 0.8 مم.