Le sable de quartz est une matière première minérale industrielle importante, aux applications très diverses, notamment dans les secteurs du verre, de la fonderie, de la céramique et des matériaux réfractaires, de la métallurgie, de la construction, de la chimie, du plastique, du caoutchouc, des abrasifs, etc. De plus, le sable de quartz de haute qualité joue un rôle essentiel dans l'électronique, les fibres optiques, le photovoltaïque, la défense, l'aérospatiale et d'autres domaines. On peut dire que de petits grains de sable sont indispensables à de grandes industries. (Séparateur magnétique à anneau vertical à gradient élevé)
Quels types de sable de quartz connaissez-vous actuellement ?
01 Sable de quartz de différentes spécifications
Les spécifications courantes du sable de quartz comprennent : 0,5-1 mm, 1-2 mm, 2-4 mm, 4-8 mm, 8-16 mm, 16-32 mm, 10-20, 20-40, 40-80, 80-120, 100-200, 200 et 325.
Le numéro de maille du sable de quartz correspond à la finesse de ses grains. Généralement, il s'agit du nombre de mailles pouvant traverser un tamis de 2,54 cm x 2,54 cm (1 pouce x 1 pouce). Plus le numéro de maille est élevé, plus les grains du sable de quartz sont fins. Inversement, plus le numéro de maille est faible, plus les grains sont gros.
02 Sable de quartz de qualité différente
D'une manière générale, on ne peut qualifier de sable de quartz que s'il contient au moins 98,5 % de dioxyde de silicium, tandis qu'une teneur inférieure à 98,5 % est généralement qualifiée de silice.
La norme locale de la province d'Anhui DB34/T1056-2009 « Sable de quartz » s'applique au sable de quartz industriel (à l'exclusion du sable de silice de fonderie) fabriqué à partir de pierre de quartz par broyage.
Après des années de développement, le sable de quartz est actuellement souvent divisé dans l'industrie en sable de quartz ordinaire, sable de quartz raffiné, sable de quartz de haute pureté, sable de quartz fondu et poudre de silice.
sable de quartz ordinaire
Il s'agit généralement d'un matériau filtrant pour le traitement de l'eau, fabriqué à partir de minerai de quartz naturel après concassage, lavage, séchage et tamisage secondaire ; sa teneur en SiO₂ est supérieure ou égale à 90-99 % et sa teneur en Fe₂O₃ inférieure ou égale à 0,06-0,02 %. Ce matériau filtrant se caractérise par l'absence de correction angulaire, une densité élevée, une grande résistance mécanique et une longue durée de vie en termes de capacité de rétention des polluants. Il est utilisé dans le traitement chimique de l'eau et trouve des applications dans les industries métallurgiques, du carbure de silicium et du graphite, du verre et des produits verriers, de l'émaillage, de la fonderie d'acier, de la soude caustique, de la chimie, de l'aéronautique et autres.
sable de quartz raffiné
Ce sable de quartz naturel de haute qualité, soigneusement sélectionné et traité, contient 99 à 99,5 % de SiO₂ et 0,005 % de Fe₂O₃. Il est principalement utilisé dans la fabrication de bétons et mortiers résistants aux acides, ainsi que dans la production de verre, de matériaux réfractaires, la fusion du ferrosilicium, la fabrication de fondants métallurgiques, de céramiques, de matériaux abrasifs et le moulage. Dans le secteur, on l'appelle parfois sable de quartz lavé à l'acide.
sable de verre
Le sable de quartz de haute pureté est fabriqué à partir de quartz de haute qualité par un procédé de transformation. À l'heure actuelle, il n'existe pas de norme industrielle unifiée pour le sable de quartz de haute pureté, et sa définition reste imprécise. Toutefois, on considère généralement qu'il s'agit d'un sable de quartz présentant une teneur en SiO₂ supérieure ou égale à 99,95 %, une teneur en Fe₂O₃ inférieure à 0,0001 % et une teneur en Al₂O₃ inférieure à 0,01 %. Ce sable est largement utilisé dans les sources lumineuses, les communications par fibre optique, les cellules solaires, les circuits intégrés semi-conducteurs, les instruments optiques de précision, le matériel médical, l'aérospatiale et d'autres industries de haute technologie.
Microsilice
La micropoudre de silicium est une poudre de dioxyde de silicium non toxique, inodore et non polluante, obtenue à partir de quartz cristallin, de quartz fondu et d'autres matières premières par broyage, calibrage précis, élimination des impuretés, sphéroïdisation à haute température et autres procédés. C'est un matériau inorganique non métallique aux excellentes propriétés telles qu'une résistance élevée à la chaleur, une isolation thermique performante, un faible coefficient de dilatation linéaire et une bonne conductivité thermique.
sable de quartz fondu
Le sable de quartz fondu est une phase amorphe (état vitreux) de SiO₂. C'est une forme de verre perméable, dont la structure atomique est longue et désordonnée. Sa température de fusion et son faible coefficient de dilatation thermique sont améliorés par la réticulation de sa structure tridimensionnelle. La silice de haute qualité sélectionnée (SiO₂ > 99 %) est fondue dans un four à arc électrique ou un four à résistance à une température de fusion de 1695 à 1720 °C. En raison de la viscosité élevée du SiO₂ fondu (10⁷ Pa·s à 1900 °C), sa mise en forme par coulée est impossible. Après refroidissement, le corps vitreux est traité par séparation magnétique, élimination des impuretés et tamisage afin de produire du sable de quartz fondu granulaire aux spécifications et aux usages variés.
Le sable de quartz fondu présente l'avantage d'une bonne stabilité thermique, d'une grande pureté, de propriétés chimiques stables, d'une distribution granulométrique uniforme et d'un coefficient de dilatation thermique proche de 0. Il peut être utilisé comme charge dans les industries chimiques telles que les revêtements et les enduits, et constitue également la principale matière première pour le moulage de résine époxy, les matériaux d'étanchéité électronique, les matériaux de fonderie, les matériaux réfractaires, le verre céramique et d'autres industries.
03 Sable de quartz à usages divers
Sable à faible teneur en fer pour verre photovoltaïque (séparateur magnétique à tambour)
Le verre photovoltaïque est généralement utilisé comme panneau d'encapsulation des modules photovoltaïques, étant en contact direct avec l'environnement extérieur. Sa résistance aux intempéries, sa robustesse, sa transmission lumineuse et d'autres caractéristiques sont essentielles à la durée de vie et au rendement énergétique à long terme des modules photovoltaïques. Les ions ferreux contenus dans le sable de quartz sont susceptibles de se dégrader. Afin de garantir une transmission solaire élevée du verre initial, la teneur en fer du verre photovoltaïque doit être inférieure à celle du verre ordinaire, et un sable de quartz à faible teneur en fer, à haute pureté en silicium et à faible teneur en impuretés doit être utilisé.
Sable de quartz de haute pureté pour le photovoltaïque
La production d'énergie solaire photovoltaïque est devenue la voie privilégiée d'utilisation de l'énergie solaire, et le sable de quartz de haute pureté est un composant essentiel de l'industrie photovoltaïque. Parmi les dispositifs en quartz utilisés dans ce secteur, on trouve les creusets en céramique de quartz pour la fabrication de lingots de silicium solaire, ainsi que les nacelles, les tubes de four et les supports de nacelles en quartz utilisés lors des étapes de diffusion et d'oxydation des procédés de fabrication photovoltaïques, et du procédé PECVD. Les creusets en quartz se divisent en deux catégories : les creusets carrés, destinés à la croissance du silicium polycristallin, et les creusets ronds, destinés à la croissance du silicium monocristallin. Ces consommables, indispensables à la fabrication des lingots de silicium, sont les dispositifs en quartz les plus demandés dans l'industrie photovoltaïque. La principale matière première utilisée pour la fabrication des creusets en quartz est le sable de quartz de haute pureté.
Plaque de sable
La pierre de quartz possède des propriétés de résistance à l'usure, aux rayures, à la chaleur et à la corrosion, ainsi qu'une grande durabilité. Sa forte plasticité lui confère une large utilisation. Produit de référence dans l'histoire du développement des matériaux de construction artificiels, elle est devenue un incontournable du marché de la décoration intérieure et jouit d'une grande popularité auprès des consommateurs. Généralement, 95 % à 99 % de sable ou de poudre de quartz sont liés et solidifiés par de la résine, des pigments et d'autres additifs. La qualité de ces matériaux influe donc fortement sur les performances des plaques de pierre de quartz artificielle.
La poudre de sable de quartz utilisée dans l'industrie des plaques de quartz est généralement obtenue à partir de filons de quartz et de minerais de quartzite de haute qualité, par concassage, tamisage, séparation magnétique et autres procédés. La qualité des matières premières influe directement sur la qualité du quartz. De manière générale, le quartz utilisé pour les dalles de pierre de quartz se divise en poudre de sable de quartz fin (5 à 100 mesh, utilisé comme granulat, ce dernier devant généralement présenter une teneur en silicium ≥ 98 %) et en sable de quartz grossier (320 à 2500 mesh, utilisé pour le remplissage et le renforcement). Des exigences spécifiques s'appliquent en matière de dureté, de couleur, d'impuretés, d'humidité, de blancheur, etc.
sable de fonderie
Grâce à sa haute résistance au feu et à sa dureté, ainsi qu'à ses excellentes performances technologiques qui répondent aux diverses exigences fondamentales de la production de fonderie, le quartz peut être utilisé non seulement pour le moulage traditionnel au sable d'argile, mais aussi pour des procédés de moulage et de fabrication de noyaux avancés tels que le sable résineux et le sable enrobé ; le sable de quartz est donc largement utilisé dans la production de fonderie.
sable lavé à l'eauIl s'agit du sable brut utilisé pour le moulage, après lavage et calibrage du sable de silice naturel.
Nettoyage du sable: un type de sable brut pour le moulage. Le sable siliceux naturel a été brossé, lavé, calibré et séché, et sa teneur en boue est inférieure à 0,5 %.
sable secLe sable sec, à faible teneur en eau et en impuretés, est produit à partir d'eau souterraine profonde et propre, après trois étapes de désenvasement et six étapes de lavage, puis un séchage à 300 °C – 450 °C. Il est principalement utilisé pour la production de sable enrobé de haute qualité, ainsi que dans les industries chimiques, de revêtement, de broyage, électroniques et autres.
Sable enrobé : une couche de film de résine est appliquée à la surface du sable de broutage avec de la résine phénolique.
Le sable siliceux utilisé pour le moulage a une pureté de 97,5 % à 99,6 % (à 0,5 % près) et une teneur en Fe₂O₃ inférieure à 1 %. Ce sable est fin et propre, avec une teneur en limon inférieure à 0,2 % ou 0,3 %, un coefficient angulaire compris entre 1,35 et 1,47 et une teneur en eau inférieure à 6 %.
Sable de quartz pour d'autres usages
Dans le domaine de la céramique : le sable de quartz utilisé pour sa fabrication contient plus de 90 % de SiO₂ et environ 0,06 à 0,02 % de Fe₂O₃. Sa résistance au feu atteint 1 750 °C et sa granulométrie est comprise entre 1 et 0,005 mm.
Matériaux réfractaires : SiO2 ≥ 97,5 %, Al2O3 ∈ 0,7~0,3 %, Fe2O3 ∈ 0,4~0,1 %, H2O ≤ 0,5 %, densité apparente 1,9~2,1 g/m3, densité apparente du revêtement 1,75~1,8 g/m3, taille des particules 5,1~0,021 mm.
Domaine métallurgique :
① Sable abrasif : le sable a une bonne rondeur, sans arêtes ni coins, la taille des particules est de 0,8 à 1,5 mm, SiO2 ＞ 98 %, Al2O3 ＜ 0,72 %, Fe2O3 ＜ 0,18 %.
② Sablage : l’industrie chimique utilise souvent le sablage pour éliminer la rouille. SiO2 > 99,6 %, Al2O3 < 0,18 %, Fe2O3 < 0,02 %, granulométrie 50-70 mesh, forme sphérique des particules, dureté Mohs 7.
Domaine des abrasifs : Les exigences de qualité du sable de quartz utilisé comme abrasif sont les suivantes : SiO2 > 98 %, Al2O3 < 0,94 %, Fe2O3 < 0,24 %, CaO < 0,26 % et une granulométrie de 0,5 à 0,8 mm.
Date de publication : 4 février 2023