Предприятия добычи и обогащения кварцевого песка

Кварцевый песок – что это такое, из чего состоит, области применения, плюсы и минусы

Распространенный минерал в толще земли – кварц. Его местонахождения находятся по всему миру. Самый популярный вариант – белый кварц, его используют в изготовлении технических сортов стекла. После его измельчения формируют кварцевый песок – сырье, которое применяют в разных сферах.

Что такое кварцевый песок?

Материал являет собой популярный минерал, содержащийся в глубоких слоях земли. В природном варианте кварцевый песок – это сырье бесцветного или бледного оттенка. Однако даже минимальные примеси минералов могут отражаться на его окрасе, делая его разного цвета. Это сырье высоко ценят в строительстве и в промышленности.

Кварцевый песок высекают из карьеров, но при этом сырье должно содержать повышенный уровень основного компонента и небольшое количество примесей. Перед использованием проводят продолжительную промывку от загрязнений, просушку, просеивание через специальное сито для разделения его на фракции. Минимальный размер – 0,06 мм, крупный достигает размера 3-х мм. Состав должен быть наделен влажностью до 10%.

Литейные модели

Модели для такой формы литья в песок должны выдерживать довольно большое давление, которое возникает при набивке опоки литейной землей. Именно поэтому для изготовления литьевых форм применяют металл, твердую древесину. Все материалы, которые допустимо использовать для изготовления литьевых форм допускается комбинировать. То есть их можно собирать на резьбовых соединениях, склеивать и пр. Для устранения пор на деревянных частях моделей из тщательно обрабатывают абразивной шкуркой. Затем, ее покрывают лаком. При изготовлении литейных форм необходимо учитывать то, что необходимо выдерживать углы наклона вертикальных плоскостей. Наличие этих углов впоследствии облегчит изъятие готовой отливки из формы.

Основные элементы литья в песчано-глиняные формы

Одним из ключевых факторов, определяющих качество выполнения литья – это свойства песка (земли), применяемого для получения литьевой оснастки. Практика показывает то, что чем мельче и чище песок, тем качество получаемой отливки будет выше.Нельзя забывать и о стержнях, которые могут быть много- или одноразовые.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

В зависимости от применения смеси можно разделить на следующие подвиды:

• облицовочные их применяют при создании рабочей поверхности формы;
• диные (наполнительные), их применяют непосредственно для создания формы.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

Облицовочные материалы обладают толщиной, которая определяется толщиной будущей отливки, она может составлять 20 – 100 мм. Сверху смеси, применяемой для облицовки, может быть засыпана наполнительная смесь.Наполнительную или единую смесь применяют для набивки всей формы и применяют для производства оснастки при всех видах производства, начиная от единичных изделий и заканчивая массовым.

Изготовление литейной песчаной формы

Литье в песчаные формы начинается с ее создания. Отличительной чертой песчаной оснастки является то, что их можно использовать только один раз и для получения новой детали необходимо изготавливать новую.

Оснастку производят, имея на руках модель будущей детали. Ее устанавливают в опоку (деревянная или металлическая коробка для формовочной смеси), засыпают землю. Затем необходимо уплотнить засыпанную песчаную смесь. Для этого используют ручной или механизированный инструмент ударного действия и приспособления. По достижении смесью необходимой кондиции, то есть необходимой плотности, модель извлекают и в распоряжении литейщиков останется готовая технологическая оснастка.

Для получения полостей расположенных внутри будущей отливки применяют стержни. Их как правило, изготавливают из того же материала, что и саму оснастку.В процесс производства литейной формы из песка входят следующие основные этапы.

• установка модели в опоку;
• уплотнение песчаной смеси;
• изъятие модели из опоки.

Трудоемкость и технология производства литейной оснастки во многом зависит от следующих параметров:

• размера будущей отливки;
• количества полостей;
• типа оснастки.

Сборка песчаной литейной формы

После того как оснастка для литья произведена, ее готовят для заливания расплава. Рабочие поверхности необходимо смазать специальным составом, который способствует свободному извлечению готовой отливки. После подготовки рабочих поверхностей выполняют установку литьевых стержней.

Процесс изготовления формы

На завершающем этапе, полуформы соединяют между собой и надежно скрепляют. Надежность сборки не позволит расплаву вытечь за пределы формы.

Области применения кварцевого песка

Сырье используется во многих сферах:

• изготовление установок для очищения воды;
• кварцевый песок для песочницы;
• создание изделий из фарфора и керамики;
• металлургия;
• формирование состава материалов для строительства;
• лакокрасочное производство;
• изготовление шпаклевки и клея;
• производство стекла;
• транспортные службы;
• изготовление огнеупорных материалов;
• создание ландшафтного дизайна;
• животноводство;
• рукоделие – изготовление необычных изделий.

Плюсы и минусы кварцевого песка

К положительным качествам относят:

• доступность материала;
• естественное происхождение;
• природный внешний вид;
• однородность состава;
• химическая инертность сырья;
• природную твердость материала;
• отсутствие реакции на углекислый газ;
• возможность посадки в песок растений.

Помимо преимуществ кварцевый формовочный песок имеет и некоторые недостатки:

• присутствие пыли, требует дополнительной промывки;
• из-за природной влажности возможно смерзание в холодное время года;
• высокая цена материала.

Свойства

К основным характеристикам данного строительного материала относят:

• прочность – смесь обладает высокой плотностью и практически не поддается разрушению;
• пластичность – масса имеет склонность к деформации, это обусловлено наличием глинистых вкраплений;
• текучесть – смесь обладает способностью равномерного распределения внутри емкости или ящика для литья;
• газопроницаемость – материал способен «избавляться» от избыточного воздуха и газов, которые образуются при заливке;
• огнеупорность – формовочный песок обладает повышенной стойкостью к высоким температурам.

Кроме того, к его основным свойствам относят:

• однородность;
• высокую сорбционную способность;
• химическую стойкость;
• повышенную сыпучесть и пористость структуры.

Кроме того, формовочный материал делят на два типа (обозначенные буквами А и Б). К первой относится разновидность с большим остатком на крайнем верхнем сите, на нижнем – к категории Б. Также различаются природные и обогащенные пески. Последние получают путем специальной обработки, удаляя из природного песка глину и ненужные примеси.

Чем кварцевый песок отличается от обычного?

Эти два материала часто используются в строительстве, однако имеют некоторые особенности, которые важно учитывать при выборе. Рассмотрим, какие отличия есть между этими видами песка:

1. Мелкий и крупный кварцевый песок подходящий вариант для многих сфер, потому что наделен однородным составом.
2. За счет идеальной межзерновой пористости в составе достигается увеличенная грязеемкость.
3. Кварцевый вид можно эксплуатировать в качестве материала для полноценной фильтрации за счет небольшого износа песчинок.
4. Для бетонных и металлургических работ лучше использовать формовочный песок.

Виды кварцевого песка

Разделение материала происходит на:

• природный
  – появляется в результате прямого воздействия влаги и воздуха;
• искусственный
  – формируется за счет дробления кварцевой жилы.

По месту залегания разделяется на:

• морской
  – присутствуют частички глины и элементы алеврита;
• речной
  кварцевый песок – самый дорогой и чистый материал;
• почвенный
  – шероховатый на ощупь, используется в строительстве;
• овражный
  – содержит примесь ила;
• горный
  – по качествам напоминает овражный.

Изучая кварцевый песок, фракции его могут быть:

• пылевидными (до 0,1 мм);
• мелкозернистыми (до 0,25 мм);
• среднезернистыми (до 0,5 мм);
• крупнозернистыми (до 3 мм).

По форме песок из кварца разделяется на:

• округлый;
• полукруглый;
• остроугольный.

Определения

Песок бывает нескольких видов, для качественного понимания сути вопроса необходимо ознакомиться с основными отличиями:

натуральный песок. Материал, который имеет сыпучее состояние, при этом он неорганический. Зерна достигают величину в 5 мм. Песок получается вследствие естественного дробления скальных пород. Получают его добывая из песчаных месторождений или смешанных с гравием;

Натуральный

• может использоваться специальное оборудование для обогащения;
• дробленый. Величина зерен не отличается и составляет менее 5 мм. Изготавливается человеком используя специальное оборудование дробильно-размольного типа. Получают вследствие дробления скальных пород;

Дробленый

фракционный. Это однородный песок, который был предварительно разделен на 2 и более фракции. Для этого применяется специальное оборудование для просева;

Фракционный

отсев из дробления. Продукт неорганического происхождения, величина зерна до 5 мм. Получается при отсеивании разрушенных пород гор. Является второстепенным продуктом при производстве щебня и некоторых видов металлов. Также получается вследствие некоторых неметаллических ископаемых.

Природный кварцевый песок

Материал формируется под влиянием естественных факторов, происходящих в горных породах земли. Добычу проводят с помощью техники, делают это разными методами. Размеры зерен могут колебаться в пределах 0,2-1 мм. Известно несколько путей получения песка:

1. Разработка карьеров – главный способ. Песок наделен заостренными формами и шероховатой поверхностью. Окатанный круглой формы и другие варианты, добытые подобным образом, подвергают дополнительной обработке.
2. Разработка водных бассейнов. Мелкий песок добывают в разных акваториях. Из-за присутствия примесей минералов он менее ценен, чем карьерный. Такой кварцевый песок для пескоструя – самый подходящий вариант.

МАРКИ

1.1. Формовочные пески в зависимости от массовой доли глинистой составляющей (частиц глинистых материалов и обломков зерен кварца и других минералов размером менее 0,02 мм) подразделяют на кварцевые (К), тощие (Т) и жирные (Ж).

Кварцевые и тощие формовочные пески подразделяют на группы в зависимости от массовой доли глинистой составляющей, диоксида кремния, коэффициента однородности и среднего размера зерна, жирные — от предела прочности при сжатии во влажном состоянии и среднего размера зерна.

1.2. Кварцевые пески содержат до 2,0 % глинистой составляющей.

Группы кварцевых песков приведены в табл. — .

Таблица 1

Массовая доля глинистой составляющей, %, не более
1	0,2
2	0,5
3	1,0
4	1,5
5	2,0

Таблица 2

Массовая доля диоксида кремния, %, не менее
К1	99,0
К2	98,0
К3	97,0
К4	95,0
К5	93,0

Таблица 3

Коэффициент однородности, %
О1	Св. 80,0
О2	От 70,0 до 80,0
О3	» 60,0 » 70,0
О4	» 50,0 » 60,0
О5	До 50,0

Таблица 4

Средний размер зерна, мм
01	До 0,14
016	От 0,14 до 0,18
02	» 0,19 » 0,23
025	» 0,24 » 0,28
03	Св. 0,28

1.3. Тощие пески содержат от 2,0 % до 12,0 % глинистой составляющей.

Группы тощих песков приведены в табл. — .

Таблица 5

Группа	Массовая доля глинистой составляющей, %, не более
1	4,0
2	8,0
3	12,0

Таблица 6

Массовая доля диоксида кремния, %, не менее
Т1	96,0
Т2	93,0
Т3	90,0

Таблица 7

Предел прочности при сжатии во влажном состоянии, МПа
Ж1	Св. 0,08
Ж2	От 0,05 до 0,08
Ж3	» 0,05

1.4. Жирные пески содержат от 12,0 % до 50,0 % глинистой составляющей.

Группы жирных песков приведены в табл. и .

1.5. Обозначение марок кварцевых и тощих песков состоит из обозначений групп по массовой доле глинистой составляющей, массовой доле диоксида кремния, коэффициенту однородности и среднему размеру зерна.

Пример.

2K1O302 — кварцевый формовочный песок с массовой долей глинистой составляющей от 0,2 % до 0,5 %, массовой долей диоксида кремния не менее 99,0 %, коэффициентом однородности от 60,0 % до 70,0 % и средним размером зерна от 0,19 до 0,23 мм.

(Поправка).

1.6. Обозначение марок жирных песков состоит из обозначений групп по пределу прочности при сжатии во влажном состоянии и среднему размеру зерна.

Пример.

Ж2016 — жирный формовочный песок с пределом прочности при сжатии во влажном состоянии от 0,05 до 0,08 МПа и средним размером зерна от 0,14 до 0,18 мм.

Искусственный кварцевый песок

Изначально сырье получают из жильной породы, которая поступает на дробление в виде кристаллов крупных размеров. Для того чтобы добиться желаемого диаметра частичек, используют механическое воздействие на породу в виде взрыва, потом полученные осколки подвергают более мелкому дроблению помести их в специальную технику. Помимо этого проводят тщательное очищение от загрязнений и просушку.

Чтобы получить дробленый песок одинакового размера, осуществляют разделение на фракции путем просеивания с помощью сита разного калибра. Искусственный минерал используют в архитектурном дизайне или химической промышленности. Состав этого сырья более чистый и однородный, потому что получается из кусочков одной горной породы. Стоимость этого кварцевого песка на порядок выше, чем природного.