Для чего нужен кварцевый песок? Что такое кварцевый песок В чем отличие кварцевого песка от обычного

Кварцевый песок представляет собой материал, который имеет природное происхождение и отличается такими характеристиками, как химическая инертность, устойчивость к разрушению, прочность, а также возможность сорбирования. Чаще всего его используют при фильтрации нефтепродуктов и воды, для производства отделочных и строительных материалов, а также при создании бассейнов. Теперь обо всём подробнее.

Фильтрующая способность

Кварцевый песок для фильтров используется гораздо чаще, чем любой другой природный материал. Дело в том, что его пористость по сравнению с обычным дроблёным песком является намного большей. Это, в свою очередь, обеспечивает ему высшую грязеемкость и сорбционную способность, благодаря чему из воды выводятся даже такие элементы, как марганец и растворённое железо. По этой же причине кварцевый песок для бассейна, искусственного пруда или озера, а точнее, для их системы фильтрации, применяют практически всегда. Рекомендованные фракции в этих случаях находятся в пределах от 0,4 до 6,0 миллиметров.

Использование в строительстве

Широкое применение кварцевый песок имеет в строительной сфере, в частности, при создании полиуретановых и эпоксидных полов. В данном случае он должен иметь крупнозернистую фракцию. Использование этого материала при изготовлении штукатурки и обусловлено его высокой химической устойчивостью, механической устойчивостью к дроблению и стиранию, а также цветовой стабильностью. Мелкие фракции хорошо подходят для проведения пескоструйных работ при бетона и металла. Материал применяется также и при производстве искусственного камня.

Прочие сферы

Всем вышеперечисленным использование кварцевого песка не ограничивается. Он зачастую применяется при строительстве тепличных систем дренажа, бурении водных скважин, в качестве подкормки для домашней птицы, а также в виде наполнителя для электрических изоляторов и В последнее время эту можно встретить в аквариумном и ландшафтном дизайне.

Производство

Будучи довольно распространённым природным материалом, кварцевый песок прямо из карьера в фильтры, строительные материалы либо прочие сферы применения напрямую не попадает. Это можно в первую очередь объяснить тем нюансом, что для решения определённых задач необходимо подбирать подходящую фракцию. Помимо этого, в песке обычно имеется большое количество разнообразных примесей, в связи с чем материал нуждается в предварительной обработке, которая представляет собой довольно сложный процесс.

Особенности применения

Появлению готового к использованию кварцевого песка предшествует сразу несколько операций, среди которых очистка сырья от примесей, сушка, фракционирование, дозировка и фасовка. При этом ни в коем случае нельзя недооценивать важность фракции для этого материала, ведь в отдельных отраслях промышленности (к примеру, при производстве стекла) она играет ключевую роль. Еще одним важным критерием, которым характеризуется кварцевый песок, является отсутствие у него химической реакции. Это касается, прежде всего, строительства, ведь после затвердевания цементных растворов или бетона могут наступить нежелательные последствия.

Кварцевый песок – минерал с высоким содержанием кварца. Существует два вида данного песка: природный и искусственный.

Природный кварцевый песок образовался естественным дроблением кварцевых пород, его добывают из разработанных месторождений. В зависимости от места добывания песка его делят на: горный, речной, барханный и погребной. Для получения чистого кварцевого песка добытый в карьерах песок сначала промывают и очищают от примесей, затем обогащают, используя специальные электрохимические установки.

Для получения песка искусственным путем кварц дробят, затем измельчают и просеивают, фильтруя полученный песок по размеру зерна. Диапазон размеров крупиц песка варьирует от 0,1 до 1 мм.

Отличительной чертой кварцевого песка является однородность его структуры, он состоит из единственного минерала – кварца. Это свойство песка является определяющим фактором при изготовлении стекла, прозрачность которого напрямую зависит от количества примесей.

Еще одним определяющим свойством дробленого кварца является остроугольная форма его частиц. Анизотропия частиц способствует образованию прочной связи с цементом, что активно используется при создании строительных смесей.

Большая межзерновая пористость кварцевого песка способствует его высокой грязеемкости, позволяющей использовать минерал в качестве фильтрующего вещества. Вода, очищенная с помощью кварцевого песка становится мягкой, чистой и приятной на вкус.

Кварцевый песок устойчив к агрессивным средам и высоким температурам, не реагирует на атмосферные перепады, невосприимчив к физическим и химическим воздействиям. Поэтому он широко используется при изготовлении цемента, кирпича, производстве асфальта, его добавляют в бетон для получения матовой поверхности. Кварцевый песок применяют в фаянсовой, фарфоровой и химической промышленности.

Невзирая на все свои достоинства, кварцевый песок имеет вполне приемлемую цену, что еще более повышает его востребованность.

Кварцевый песок – популярный строительный материал и сырье для стекольной промышленности. По сравнению с другими видами инертного сырья, кварц отличается чистотой, прочностью и фильтрующей способностью. Он имеет уникальный состав и высокие характеристики, благодаря чему широко применяется в разных хозяйственных направлениях. Рассмотрим, из чего состоит , какими свойствами он обладает и где используется.

Кварцевый песок - состав и особенности

Кварцевый песок представляет собой инертный материал природного происхождения . Он образуется в результате естественного разрушения твердых горных пород и широко распространен в природе.

Размер песчинок составляет от 0,1 до 3,0 мм . В состав кварца часто входят примеси других минералов. Это могут быть глинистые карбонаты, полевые шпаты, оксид железа. В зависимости от разновидности и количества примесей может приобретать различные оттенки – от светло-желтого до бурого, в то время как чистый материал является прозрачным или имеет белый цвет.

Формула природного кварца - SiO2 . Чистая субстанция на 99,0% состоит из кремнезема и практически не содержит других компонентов.

По происхождению различают такие виды кварца:

По форме зерна различают окатанный вид – с круглыми и гладкими гранулами, и дробленый – с частицами неправильной геометрической формы и шероховатой поверхностью.

Основной особенностью такого является его мономинеральность, т.е. он состоит из одного вещества. Однородность состава делает его ценным материалом для строительства и востребованным сырьем для металлургической и стекольной промышленности.

Также он отличается высоким показателем пористости и грязеемкости , поэтому широко применяется в качестве наполнителя для гидрофильтров. Благодаря кристаллической структуре, обладает высокой прочностью, устойчивостью к химическим щелочам и кислотам. Также он обладает диэлектрическими свойствами и инертностью по отношению ко многим веществам.

Основные направления использования:

• очистка воды в бассейнах;
• производство блоков, плитки, стекла, литейных форм;
• приготовление штукатурных растворов;
• ландшафтный дизайн.

Качество сырья, которое применяется в различных сферах, регламентируется положениями ГОСТ.

Основу большинства строительных материалов составляют природные компоненты, которые обладают необходимыми свойствами и находятся в достаточном количестве для промышленной добычи. Кварцевый песок относится к одному из самых распространенных природных минералов и применяется во всех сферах строительной деятельности.

Чем обеспечиваются химические свойства материала

Главным компонентом кварцевого песка является диоксид кремния (кварц). Его формула – SiO2. В его составе также могут содержаться органические примеси, глина, оксиды железа и ряда других металлов. Содержание кварца в исходном минерале обычно не менее 93-95 %.

Принцип действия строительных смесей, применяющихся для получения строительных блоков и плит, основан на химическом взаимодействии компонентов. Образующиеся в его результате неорганические цепочки обеспечивают требуемые параметры материала.

Диоксид кремния является кислотным оксидом, поэтому вступает в реакцию с соединениями кальция и алюминия, содержащимися в известняке и глине. Взаимодействие может протекать как при высыхании влажной смеси, так и при термическом запекании.

Разновидности кварцевого песка и его добыча

Выделяют естественную и искусственную разновидности песка, отличающиеся способом добычи.

Естественный природный

Этот вид песка повсеместно распространен в природе и находится на дне водных бассейнов и в составе толщи грунта. Размеры большей части его зерен составляют от 0,2 до 1 мм.

Существуют несколько путей добычи кварцевого песка:

• разработка карьеров – является основным способом. Если добыча проводится над уровнем моря, то полученный песок называется горным. Разновидности почвенного песка извлекаются при разработке грунта на равнинах. Внешний вид карьерного песка отличается заостренными формами и часто – шершавой поверхностью, что делает данный его ценным строительным материалом. Извлеченный песок может подвергаться дополнительной обработке – просеиванию, промыванию и просушке. Чем строже требования к свойствам песка в какой-либо отрасли, тем тщательнее требуется подготовка. В строительстве небольших сооружений песок обычно не подвергают никакому воздействию и поставляют прямо с места его добычи;
• разработка водных бассейнов – песок вымывается земснарядом и характеризуется высокой чистотой, обеспечиваемой естественной промывкой. Добыча ведется в руслах рек, озерах, а также морских акваториях. Морской песок несколько менее ценен из-за большего содержания минеральных примесей. Речной песок отличается гладкой формой – под увеличением микроскопа песчинки напоминают морскую гальку. Использование гладких (окатанных) песков распространено в самовыравнивающихся смесях – песчинки не цепляются друг за друга.

Так на фото выглядит природный кварцевый песок

Искусственный песок

Несмотря на название, минерал имеет естественное происхождение, однако изначально находится в виде крупных кристаллов. Для превращения кристаллов кварца в песок применяют механическое воздействие (взрыв), после чего осколки подвергаются дроблению.

Способы классификации кварцевого песка

Отправной точкой в системе классификации являются свойства материала и способы его подготовки. Выделяют следующие направления классификации кварцевого песка:

По крупности (фракционному составу)

Численное выражение является средним значением размеров частиц или диапазоном их размеров (фракцией):

1. пылевидный кварц – представляет фракцию менее 0,1 мм (просеивается в сито с диаметром пор 0,1 мм) и обычно встречается при дроблении кристаллов кварца;
2. мелкозернистый песок – фракция 0,1-0,25 мм;
3. средний песок – фракция 0,25-0,5 мм;
4. крупнозернистый песок – фракция 0,5-1 (редко до 3) мм.

По обогащению

Кварцевый песок подразделяется на необогащенный и обогащенный песок:

• необогащенный песок представляет собой исходный минерал, который не подвергали обработке с целью увеличения содержание диоксида кремния;
• обогащенный песок содержит увеличенное на несколько процентов содержание кварца, полученное за счет удаления большинства примесей. Так, белый кварцевый песок очищен от органических соединений, оксидов железа и примесей глины путем просеивания, промывки и сушки.

Из-за особенностей производства различаются и основные технические характеристики полученного материала. Это в свою очередь влияет на возможности дальнейшего .

Технология обогащения

Высокая чистота кварцевой смеси является необходимым требованием в ряде технологических процессов. Начальная ступень обогащения включает фракционирование и промывку – с их помощью удаляются наиболее грубые примеси.

Следующим этапом является использование специальных технологий, таких как:

• гравитационное обогащение – основной способ, сущность которого заключается в разделении компонентов смеси по плотности. Более легкие частицы уносятся водным потоком, тогда как тяжелые оседают на дно аппарата. Гравитационное воздействие можно усилить центрифугированием или добавлением химических реагентов, изменяющих смачиваемость компонентов песка;
• электрическая и магнитная сепарация – представляет собой воздействие электрическим током и магнитным полем, приводящим к отделению некоторых примесей. Так, магнитное воздействие особо эффективно при очистке от частиц железа, обладающих магнитными свойствами.

Параметры обогащенного песка принципиально влияют на качество выполняемых работ. Наилучшие по свойствам песчаные смеси производят только сертифицированные предприятия, использующие стандартные технологии.

По окраске

Бывает природный и окрашенный. Природный кварцевый песок имеет цвет от бледно-желтого до коричневато-желтого. Искусственное окрашивание проводится устойчивыми красками на основе синтетических связующих, позволяя создавать из песка оригинальные многоцветные орнаменты. Такой песок может быть цветным и белым.

По степени подготовки

В зависимости от технологических требований, песок может выпускаться в следующих разновидностях:

1. фракционированный – представляет собой конкретную фракцию песка, размеры которой ограничены техническим регламентом;
2. сухой – высушенный до воздушно-сухого состояния. Вместе с фракционированным песком может применяться в качестве рабочего тела пескоструйных аппаратов;
3. прокаленный песок – полностью обезвоженный путем прокаливания. Нагревание существенно выше 100 °С обеспечивает десорбцию влаги даже из глубоких пор кварца. Такой песок применяется в готовых строительных смесях, хранящихся длительное время – даже незначительное содержание влаги может привести в негодность всю смесь;
4. окатанный кварцевый песок – обладает менее абразивными свойствами, поэтому подходит для деликатного применения, например, песочниц на детских площадках;
5. формовочный кварцевый песок – применяется для получения литых кварцевых изделий и отличается высокой степенью обогащения.

Производство и добыча кварцевого песка

На территории России существует значительное количество крупных месторождений кварцевого песка. К наиболее известным относятся Чулковское (Московская обл.), Козловское (Брянская обл.), Елшанское (Волгоградская обл.), Березичское (Калужская обл.) месторождения и ряд других.

Отличия кварцевого строительного песок, добываемого из этих мест, заключаются в изначально высоких параметрах качества и большей стоимости. Важно понимать, что свойства песка из ближайшего карьера будут вполне достаточны для строительства небольших дачных сооружений, поэтому не стоит переплачивать. Если же целью является постройка крупного особняка, то экономия на качестве песка может негативно отразиться на долговечности дома.

Так происходит добыча кварцевого песка на специальной производственной линии:

Чем нормируются характеристики песка

Основным регулирующим документом является ГОСТ 2138-91, также существуют и другие нормативные документы (гост 22551 77, гост 51641 2000, 8736 93) . В них отражены требования к основным параметрам качества и свойствам, а именно:

1. содержание глинистой составляющей. Выделяют 5 групп с установленными количествами глины от 0,2 до 2,0 %;
2. содержание диоксида кремния – от 99 % до 93 %, соответствующих группам от К1 до К5;
3. коэффициент однородности, отражающий вариацию размеров частиц относительно среднего (в %). Чем больше значение, тем однороднее песчаная смесь. Всего существует пять групп (от О1 до О5), отличающихся коэффициентом однородности (от 80 до 50 %);
4. фракционный состав. Данный параметр отражает средние размеры частиц кварцевого песка: до 0,14 мм; 0,14-0,18 мм, 0,19-0,23 мм, 0,24-0,28 мм, более 0,28 мм;
5. влажность. Сухие пески содержат не более 0,5 % влаги, влажные – не более 4,0 %, сырые – не более 6,0 %;
6. в составе песка также нормируется содержание оксидов металлов, площадь поверхности зерен, их форма, газопроницаемость, а также потеря массы при прокаливании.

Качественный песок обязательно должен иметь сертификат соответствия указанным нормам.

Эксплуатационные свойства кварцевого песка

К параметрам материала, влияющим на качество работы и определяющим сферу применения, относятся:

• насыпная плотность – составляет порядка 1300-1500 кг/м3;
• истинная плотность – находится в диапазоне 2600-2700 кг/м3. Значение истинной плотности применяется при расчетах объема цементного или бетонного раствора, получаемого при смешивании компонентов;
• теплопроводность кварцевого песка – около 0,30 Вт/(м?°С). Значительное влияние на теплоизолирующие свойства оказывает форма и размеры песчаных гранул – чем плотнее их расположение и меньше зазоры, тем коэффициент теплопроводности выше;
• температура плавления — максимальная рабочая температура кварцевого песка оценивается в 1050 °С, что вполне достаточно для любых строительных работ. При литье кварцевых изделий используются температуры 1700 °С и выше.
• обычный кварцевый песок в рыхлом состоянии имеет объемный вес 1 500 кг/м3, а объемныйвес составляет 1600 кг/м3.

Достоинства и недостатки материала – общая оценка

Кварцевый песок является практически незаменимым компонентом во множестве областей применения, а технологии с его участием отработаны до совершенства. За практичность материал получает «5».

Внешний вид песка знаком с детства, а песочные площадки часто ассоциируются с пляжем и отдыхом – за внешний вид также ставим твердую «5».

Несмотря на массовое применение песка, его мелкая пыль может приводить к хроническим болезням у строителей. За экологичность материал получает «4».

Стоимость песка сравнима со стоимостью других строительных материалов. Не обладая особыми преимуществами в цене, кварцевый песок вполне заслуживает оценки «4».

Примерная стоимость различных фракций кварцевого песка приведена в таблице:

Наряду с глиной и известняком, кварцевый песок относится к числу важнейших и необходимых компонентов для производства и быта. Разнообразие свойств материала обеспечивает широкий спектр применения. Наличие песчаных карьеров недалеко от места строительства значительно снижает затраты на возведение дома.

Кварцевый песок – материал с уникальными свойствами , который применяется в самых различных отраслях и сферах. Перед тем, как рассмотреть, для чего нужен кварцевый песок, выясним, какими свойствами он обладает.

К основным характеристикам кварца относится:

• однородный состав, отсутствие примесей;
• прочность зерна, устойчивость к механическому воздействию;
• высокий показатель пористости;
• высокая очищающая способность;
• химическая инертность;
• податливость окрашиванию.

По происхождению неорганический материал классифицируется на такие разновидности:

• – самый качественный, чистый и дорогой;
• морской песок – может содержать частицы глины и примеси алеврита;
• горный песок – имеет шероховатую поверхность;
• овражный песок – с неправильной формой зерна;
• почвенный песок – имеет неровную форму с острыми углами и шероховатые гранулы.

В зависимости от обработки различают сухой, формовочный, фракционированный, окатанный, прокаленный вид.

Прочность гранул, устойчивость к воздействию различных негативных факторов, способность очищать жидкости от радионуклидов, микроорганизмов, тяжелых металлов и твердых примесей обусловили широкое использование кварца в гидрофильтрах , а также при проведении различных строительных и отделочных работ.

Применение материала в строительстве

Рассмотрим свойства и применение в строительной сфере . Он имеет ценные характеристики для разных строительно-ремонтных работ, в числе которых однородный состав, отсутствие глинистых примесей, плотность 1,5 тонны/куб. метр.

Материал используют при производстве блоков , которые имеют высокую прочность и привлекательный внешний вид. Их применяют для облицовки фасадов зданий, а также для создания объектов ландшафтного дизайна. Огнеупорные и прочные кирпичи для печей также производят с использованием этого наполнителя.

В состав самого качественного цемента также входит кварц, который обеспечивает высокую адгезию раствора с поверхностью. Он применяется при строительстве автомагистралей, рассчитанных на высокую нагрузку.

Также материал входит в состав штукатурных смесей , предназначенных для чистовой отделки стен. Благодаря однородности массы, получается гладкое и долговечное покрытие.

Где еще используют кварцевый песок?

Химические и физические параметры материала позволяют широко использовать его и в таких направлениях:

• Фильтрация воды . Использование аквафильтров с кварцевым наполнителем является самым эффективным способом очистки воды в гидротехнических сооружениях. Такой наполнитель способен задерживать обычные твердые загрязнения, хлор, алюминий, вирусы и бактерии, нитраты.
• Пескоструйная обработка поверхностей . Абразив под высоким давлением направляется на участок, который необходимо очистить, в результате чего удаляются все виды загрязнений. Таким методом ликвидируют признаки коррозии, жировые пятна, очищают бетон и камень, делают поверхность шероховатой, матируют стекло и зеркало, создают интересные узоры.
• Наливной пол . Технология позволяет создать долговечную, устойчивую к износу, ровную основу. в данном случае играет роль наполнителя и обеспечивает снижение себестоимости производства полимерного покрытия.
• Металлургическая отрасль . Формовочный песок является сырьем для создания литейных форм и стержней. От других видов кварца он отличается повышенным показателем прочности и однородностью, которая составляет 80%.
• Стекольное производство . Предприятия этой сферы являются основными потребителями песка. Он является основным сырьем для производства стекловолокна, стекла для медицинских, лабораторных и других целей.