[אנציקלופדיה להטבת חול הואטה] הבהירו את הסיווג, היישום והדרישות של "חול קוורץ" בבת אחת

חול קוורץ הוא חומר גלם תעשייתי חשוב למינרליים, בעל מגוון רחב של שימושים, כולל זכוכית, יציקה, קרמיקה וחומרים עקשן, מטלורגיה, בנייה, כימיה, פלסטיק, גומי, שוחקים ותעשיות אחרות. יתרה מכך, חול קוורץ יוקרתי ממלא תפקיד חשוב גם בתעשיות מידע אלקטרוני, סיבים אופטיים, פוטו-וולטאיות ותעשיות אחרות, כמו גם בתעשיות הביטחון והצבא, התעופה והחלל ותחומים אחרים. ניתן לומר שגרגרי חול קטנים תומכים בתעשיות גדולות. (מפריד מגנטי טבעתי אנכי בעל גרדיאנט גבוה)

נכון לעכשיו, אילו סוגי חול קוורץ אתה מכיר?

01 חול קוורץ במפרטים שונים
מפרטים נפוצים של חול קוורץ כוללים: 0.5-1 מ"מ, 1-2 מ"מ, 2-4 מ"מ, 4-8 מ"מ, 8-16 מ"מ, 16-32 מ"מ, 10-20, 20-40, 40-80, 80-120, 100-200, 200 ו-325.
מספר הרשת של חול קוורץ מתייחס למעשה לגודל הגרגירים או למידת הדקיקות של חול הקוורץ. באופן כללי, הוא מתייחס למסנן בשטח של אינץ' אחד X אינץ' אחד. מספר חורי הרשת שיכולים לעבור דרך המסנן מוגדר כמספר הרשת. ככל שמספר הרשת של חול הקוורץ גדול יותר, כך גודל הגרגירים של חול הקוורץ דק יותר. ככל שמספר הרשת קטן יותר, כך גודל הגרגירים של חול הקוורץ גדול יותר.
02 חול קוורץ באיכות שונה

באופן כללי, חול קוורץ יכול להיקרא חול קוורץ רק אם הוא מכיל לפחות 98.5% סיליקון דיאוקסיד, בעוד שתכולה מתחת ל-98.5% נקראת בדרך כלל סיליקה.
התקן המקומי של מחוז אנחווי DB34/T1056-2009 "חול קוורץ" חל על חול קוורץ תעשייתי (למעט חול סיליקה ליציקה) המיוצר מאבן קוורץ באמצעות טחינה.

לאחר שנים של פיתוח, כיום, חול קוורץ מחולק לעתים קרובות בתעשייה לחול קוורץ רגיל, חול קוורץ מזוקק, חול קוורץ טוהר גבוה, חול קוורץ מותך ואבקת סיליקה.

חול קוורץ רגיל
באופן כללי, זהו חומר סינון לטיפול במים העשוי מעפרת קוורץ טבעית לאחר ריסוק, שטיפה, ייבוש וסינון משני; SiO2 ≥ 90-99%, Fe2O3 ≤ 0.06-0.02%. חומר הסינון מאופיין בכך שאין צורך בתיקון זווית, צפיפות גבוהה, חוזק מכני גבוה וחיי שירות ארוכים של קו קיבולת נשיאת מזהמים. זהו חומר לטיפול כימי במים. ניתן להשתמש בו במטלורגיה, סיליקון קרביד גרפיט, זכוכית ומוצרי זכוכית, אמייל, פלדה יצוקה, סודה קאוסטית, כימיקלים, רעש סילון ותעשיות אחרות.

חול קוורץ מזוקק
SiO2 ≥ 99-99.5%, Fe2O3 ≤ 0.005%, עשוי מחול קוורץ טבעי איכותי, שנבחר ומעובד בקפידה. מטרתו העיקרית היא לייצר בטון וטיט עמידים בחומצה על ידי ייצור זכוכית, חומרים חסיני אש, התכת פרוסיליקון, שטף מתכות, קרמיקה, חומרים שוחקים, חול קוורץ ליציקה ועוד. לפעמים חול קוורץ מזוקק נקרא גם חול קוורץ שטוף חומצה בתעשייה.

חול זכוכית
חול קוורץ טוהר גבוה עשוי מאבן קוורץ איכותית באמצעות סדרה של תהליכים. נכון לעכשיו, התעשייה לא קבעה תקן תעשייתי אחיד לחול קוורץ טוהר גבוה, והגדרתו אינה ברורה במיוחד, אך באופן כללי, חול קוורץ טוהר גבוה מתייחס לחול קוורץ עם תכולת SiO2 של יותר מ-99.95% ומעלה, תכולת Fe2O3 של פחות מ-0.0001% ותכולת Al2O3 של פחות מ-0.01%. חול קוורץ טוהר גבוה נמצא בשימוש נרחב במקורות אור חשמליים, תקשורת סיבים אופטיים, תאים סולאריים, מעגלים משולבים מוליכים למחצה, מכשירים אופטיים מדויקים, כלי רפואה, תעופה וחלל ותעשיות היי-טק אחרות.

מיקרוסיליקה
מיקרו-אבקת סיליקון היא אבקת סיליקון דיאוקסיד, לא רעילה, חסרת ריח וללא מזהם, העשויה מקוורץ גבישי, קוורץ מותך וחומרי גלם אחרים באמצעות טחינה, דירוג מדויק, הסרת זיהומים, ספרואידיזציה בטמפרטורה גבוהה ותהליכים אחרים. זהו חומר אנאורגני לא מתכתי בעל תכונות מצוינות כגון עמידות גבוהה בחום, בידוד גבוה, מקדם התפשטות ליניארי נמוך ומוליכות תרמית טובה.

חול קוורץ התמזג
חול קוורץ מותך הוא אמורפי (במצב זכוכיתי) של SiO2. זוהי צורה של זכוכית בעלת חדירות, והמבנה האטומי שלה ארוך ולא מסודר. הוא משפר את הטמפרטורה שלו ואת מקדם ההתפשטות התרמית הנמוך שלו באמצעות קישור צולב של מבנה תלת-ממדי. חומר הגלם SiO2> 99%, חומר גלם סיליקה איכותי שנבחר, מותך בתנור קשת חשמלי או תנור התנגדות בטמפרטורת התכה של 1695-1720 ℃. בשל הצמיגות הגבוהה של ה-SiO2 המותך, שהיא 10 בחזקת 7 בפסקל לשנייה ב-1900 ℃, לא ניתן ליצור אותו באמצעות יציקה. לאחר הקירור, גוף הזכוכית עובר עיבוד, הפרדה מגנטית, הסרת זיהומים וסינון לייצור חול קוורץ גרגירי מותך בעל מפרטים ושימושים שונים.
לחול קוורץ התמזג יתרונות של יציבות תרמית טובה, טוהר גבוה, תכונות כימיות יציבות, פיזור חלקיקים אחיד וקצב התפשטות תרמית קרוב ל-0. ניתן להשתמש בו כמילוי בתעשיות כימיות כגון ציפויים וציפויים, והוא גם חומר הגלם העיקרי ליציקת שרף אפוקסי, חומרי איטום אלקטרוניים, חומרי יציקה, חומרים עקשן, זכוכית קרמית ותעשיות אחרות.

03 חול קוורץ למטרות שונות

חול דל ברזל לזכוכית פוטו-וולטאית (מפריד מגנטי תוף מגנטי)
זכוכית פוטו-וולטאית משמשת בדרך כלל כפאנל אריזה של מודולים פוטו-וולטאיים, הנמצאים במגע ישיר עם הסביבה החיצונית. עמידותה לפגעי מזג האוויר, חוזקה, העברת האור ומדדים אחרים ממלאים תפקיד מפתח באורך החיים וביעילות ייצור החשמל לטווח ארוך של מודולים פוטו-וולטאיים. יוני הברזל בחול קוורץ קלים לצביעה. על מנת להבטיח העברת אור גבוהה של הזכוכית המקורית, תכולת הברזל של זכוכית פוטו-וולטאית נדרשת להיות נמוכה מזו של זכוכית רגילה, ויש להשתמש בחול קוורץ דל ברזל עם טוהר סיליקון גבוה ותכולת זיהומים נמוכה.

חול קוורץ טהור במיוחד לפוטו-וולטאית
ייצור חשמל פוטו-וולטאי סולארי הפך לכיוון המועדף של ניצול אנרגיה סולארית, ולחול קוורץ בעל טוהר גבוה יש יישום חשוב בתעשייה הפוטו-וולטאית. התקני קוורץ המשמשים בתעשייה הפוטו-וולטאית כוללים כורי היתוך קרמיים מקוורץ למטילי סיליקון סולאריים, כמו גם סירות קוורץ, צינורות תנור קוורץ ותושבות סירה המשמשים בתהליך הפיזור והחמצון של ייצור פוטו-וולטאי, ותהליך PECVD. ביניהם, כורי היתוך קוורץ מחולקים לכורי היתוך קוורץ מרובעים לגידול סיליקון פוליקריסטלי וכורי היתוך קוורץ עגולים לגידול סיליקון חד-קריסטלי. הם החומרים המתכלים במהלך גידול מטילי סיליקון והם התקני הקוורץ בעלי הביקוש הגדול ביותר בתעשייה הפוטו-וולטאית. חומר הגלם העיקרי של כורי היתוך קוורץ הוא חול קוורץ בעל טוהר גבוה.

חול צלחת
לאבן קוורץ יש תכונות של עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני שריטות, עמידות בחום, עמידות בפני קורוזיה ועמידות. יש לה פלסטיות חזקה והיא נמצאת בשימוש נרחב. זהו מוצר ייחוס בהיסטוריה של פיתוח חומרי בניין מלאכותיים. היא גם הפכה בהדרגה למועדפת חדשה בשוק עיצוב הבית והיא פופולרית בקרב הצרכנים. באופן כללי, 95% ~ 99% חול קוורץ או אבקת קוורץ מודבקים ומתמצקים על ידי שרף, פיגמנט ותוספים אחרים, כך שאיכות חול הקוורץ או אבקת הקוורץ קובעת במידה מסוימת את ביצועי לוח אבן הקוורץ המלאכותי.
אבקת חול הקוורץ המשמשת בתעשיית לוחות הקוורץ מתקבלת בדרך כלל מעורקי קוורץ איכותיים ועפרות קוורץ באמצעות ריסוק, סינון, הפרדה מגנטית ותהליכים אחרים. איכות חומרי הגלם משפיעה ישירות על איכות הקוורץ. באופן כללי, הקוורץ המשמש ללוחות אבן קוורץ מחולק לאבקת חול קוורץ עדינה (5-100 רשת, המשמשת כאגרגט, האגרגט דורש בדרך כלל תכולת סיליקון של ≥ 98%) וחול קוורץ גס (320-2500 רשת, המשמשת למילוי וחיזוק). ישנן דרישות מסוימות לקשיות, צבע, זיהומים, לחות, לובן וכו'.

חול יציקה
מכיוון שלקוורץ עמידות גבוהה באש וקשיות, והביצועים הטכנולוגיים המצוינים שלו יכולים לעמוד בדרישות בסיסיות שונות של ייצור יציקות, ניתן להשתמש בו לא רק ליציקת חול חרס מסורתית, אלא גם לתהליכי יציקה מתקדמים וייצור ליבות כגון חול שרף וחול מצופה, ולכן חול קוורץ נמצא בשימוש נרחב בייצור יציקות.
חול שטוף במיםזהו חול גולמי ליציקה לאחר שטיפה ודירוג של חול סיליקה טבעי.
חול משפשףחול גולמי ליציקה. חול הסיליקה הטבעי עבר שפשוף, שטיפה, דירוג וייבוש, ותכולת הבוץ בו נמוכה מ-0.5%.
חול יבשחול יבש בעל תכולת מים נמוכה ופחות זיהומים מיוצר באמצעות מי תהום עמוקים ונקיים כמקור מים, לאחר שלוש פעמים של הסרת סליים ושש פעמים של קרצוף, ולאחר מכן ייבוש בטמפרטורה של 300 ℃ - 450 ℃. הוא משמש בעיקר לייצור חול מצופה באיכות גבוהה, כמו גם לתעשיות כימיות, ציפוי, טחינה, אלקטרוניקה ותעשיות אחרות.
חול מצופה: שכבת סרט שרף מצופה בשרף פנולי על פני חול השפשוף.
חול סיליקה המשמש ליציקה הוא 97.5%~99.6% (פלוס מינוס 0.5%), Fe2O3 <1%. החול חלק ונקי, עם תכולת סחף <0.2~0.3%, מקדם זווית <1.35~1.47, ותכולת מים <6%.

חול קוורץ למטרות אחרות
תחום הקרמיקה: חול הקוורץ SiO2 המשמש לייצור קרמיקה הוא יותר מ-90%, Fe2O3 ∈ 0.06~0.02%, ועמידות האש מגיעה ל-1750 ℃. טווח גודל החלקיקים הוא 1~0.005 מ"מ.
חומרים חסיני אש: SiO2 ≥ 97.5%, Al2O3 ∈ 0.7~0.3%, Fe2O3 ∈ 0.4~0.1%, H2O ≤ 0.5%, צפיפות צובר 1.9~2.1 גרם/מ"ק, צפיפות צובר של הציפוי 1.75~1.8 גרם/מ"ק, גודל חלקיקים 5.1~0.021 מ"מ.
תחום מטלורגיה:
① חול שוחק: לחול יש עגלגלות טובה, ללא קצוות ופינות, גודל החלקיקים הוא 0.8~1.5 מ"מ, SiO2 ＞ 98%, Al2O3 ＜ 0.72%, Fe2O3 ＜ 0.18%.
② התזת חול: התעשייה הכימית משתמשת לעתים קרובות בהתזת חול להסרת חלודה. SiO2 > 99.6%, Al2O3 < 0.18%, Fe2O3 < 0.02%, גודל חלקיקים 50~70 רשת, צורת חלקיקים כדורית, קשיות מוס 7.
תחום שיוף: דרישות האיכות של חול קוורץ המשמש כחומר שיוף הן SiO2 ≤ 98%, Al2O3 ≤ 0.94%, Fe2O3 ≤ 0.24%, CaO ≤ 0.26%, וגודל חלקיקים של 0.5~0.8 מ"מ.