이산화규소(SiO₂)는 유리의 구조적 골격을 형성하여 높은 기계적 강도와 뛰어난 화학적 안정성을 제공합니다. 이러한 특성 때문에 석영 모래는 유리 산업에서 가장 중요한 산업 광물 원료입니다. 석영 모래는 판유리, 용기 유리, 초투명 유리, 태양광 유리, 심지어 석영 유리까지 모든 제품의 주요 성분으로 사용됩니다.
유리 제조업체에게 있어 석영 모래의 품질은 최종 제품의 품질을 직접적으로 좌우합니다. 업계에서는 주로 세 가지 중요한 기준을 통해 석영 모래를 평가합니다.
– 화학성분 – 순도 및 불순물 함량, 특히 철과 알루미나 함량.
– 일관성과 안정성 – 생산 배치별 균일한 품질.
– 입자 크기 분포 효율적인 용융과 균질성을 위한 적절한 입자 크기와 모양.
하지만 모든 유리가 똑같은 것은 아니며, 각 유리 제품 유형마다 요구되는 석영 모래의 등급이 다릅니다. 주요 유리 종류별로 이러한 요구 사항이 어떻게 다른지 살펴보겠습니다.
1. 유리 산업용 석영 모래 분류
중국 산업 표준은 모든 유형의 유리 제조에 사용되는 가공 석영 모래의 등급 분류 체계와 시험 방법을 정의합니다. 이 표준은 공급업체와 유리 제조업체에게 중요한 참고 자료 역할을 하며, 용도에 맞는 적절한 등급의 모래를 선택하는 데 도움을 줍니다.
| 등급 | 이름 | SiO₂ ≥ (%) | Fe₂O₃ (ppm) | 크롬(ppm) | 알루미늄(ppm) | 티타늄(ppm) | 리튬(ppm) | 나트륨(ppm) | K (ppm) | 점화손실 ≤ (%) |
| 1 | 초고순도 석영 모래 | 99.98 | 2 | 0.5 | 30 | 2 | 3 | 3 | 3 | 0.1 |
| 2 | 고순도 석영 모래 | 99.98 | 4 | 0.5 | 70 | 3 | – | – | – | – |
| 3 | 부유 석영 모래 | 99.95 | 20 | 1.0 | – | 5 | – | – | – | – |
| 4 | 산세척 처리된 석영 모래 | 99.6 | 50 | 2.0 | – | 300 | – | – | – | – |
| 5 | 결정질 유리 석영 모래 | 99.0 | 200 | 2.0 | – | – | – | – | – | – |
| 6 | 실험실용 유리 석영 모래 | 99.0 | 300 | 2.0 | – | – | – | – | – | – |
| 7 | 일반 석영 모래 | 98.5 | 400 | 6.0 | – | – | – | – | – | – |
| 8 | 일반 석영 모래 | 98.5 | 600 | 6.0 | – | – | – | – | – | – |
| 9 | 내화성 석영 모래 | 97.0 | 2000 | – | – | – | – | – | – | – |
2. 평면 유리
판유리는 광범위한 가공 분야에 사용되며, 이에 따라 석영 모래의 규격도 다양합니다. 판유리 업계에서는 일반적으로 화학적 조성과 입자 크기에 따라 석영 모래를 두 가지 유형으로 분류합니다.
- 유형 I: 낮은 Al₂O₃ 함량
- 유형 II: Al₂O₃ 함량이 더 높음
전문 표준 JC/T 529-2000 "평판 유리용 규산질 원료"는 화학 조성 및 입자 크기 분포에 대한 상세한 요구 사항을 규정하고 있습니다. 주요 매개변수는 다음과 같습니다.
평판 유리용 석영 모래의 화학적 조성 및 수분 요구량
| 석영 모래 등급 | w(SiO₂) / % | w(Al₂O₃) / % | w(Fe₂O₃) / % | w(H₂O) / % |
| 1등급 | ≤5.00 | |||
| 프리미엄 | ≥98.50 | ≤0.50 | ≤0.05 | |
| ≥98.00 | ≤1.20 | |||
| 1학년 | ≥98.50 | ≤0.70 | ≤0.10 | |
| ≥97.50 | ≤1.20 | |||
| 2학년 | ≥98.00 | ≤0.70 | ≤0.15 | |
| ≥96.50 | ≤1.50 | |||
| 3학년 | ≥98.00 | ≤0.70 | ≤0.20 | |
| ≥96.50 | ≤1.50 | |||
| 2등급 | ||||
| 1학년 | ≥92.00 | ≤4.00 | ≤0.20 | |
| 2학년 | ≥90.50 | ≤4.50 | ≤0.30 |
평판 유리용 석영 모래의 화학 조성 허용 변동 범위
| 석영 모래 등급 | SiO₂ 변형 / % | Al₂O₃ 변형 / % | Fe₂O₃ 변형 / % |
| 1등급 | |||
| 프리미엄 | ±0.20 | ±0.10 | ±0.01 |
| 1학년 | ±0.30 | ±0.15 | – |
| 2학년 | ±0.30 | ±0.20 | – |
| 3학년 | ±0.30 | ±0.20 | – |
| 2등급 | |||
| 1학년 | ±0.30 | ±0.20 | – |
| 2학년 | ±0.30 | ±0.20 | – |
평판 유리용 석영 모래의 입자 크기 분포 요구 사항
| 석영 모래 등급 | +1mm | +710 μm | +500 μm | –100 μm (–125 μm) |
| 1등급 | ||||
| 프리미엄 | ≤0 (0) | ≤0.5 (0.5) | ≤5.0 (5.0) | ≤5.0 (5.0) |
| 1학년 | ≤0 (0) | ≤0.5 (0.5) | ≤5.0 (5.0) | ≤10.0 (5.0) |
| 2학년 | ≤20.0 (8.0) | |||
| 3학년 | ||||
| 2등급 | ||||
| 1학년 | ≤0 (0) | ≤0.5 (0.5) | ≤5.0 (5.0) | ≤5.0 |
| 2학년 | ≤0 (0) | ≤0.5 (0.5) | ≤5.0 (5.0) | ≤5.0 |
메모: 괄호 안의 값은 천연 규사 제품에 대한 요구 사항을 나타냅니다.
3. 컨테이너 및 가정용 유리
가정용 및 용기용 유리 제품에는 병과 항아리, 식기류, 실험실용 유리 제품, 제약용 유리 제품 등이 포함됩니다. 이러한 제품들은 식품, 음료, 주류 및 의료 산업에 사용됩니다. 이 분야에서 석영 모래는 배합 혼합물의 상당 부분을 차지합니다.
석영 모래의 용융 온도는 약 1730°C이므로, 모래 입자의 크기는 유리 형성 및 용융 효율에 큰 영향을 미칩니다. 실제 생산에서는 표면적이 넓어 배치 분리를 방지하는 데 도움이 되는 각진 석영 입자를 선호하는 경우가 많습니다. 이러한 용도에 적합한 최적의 입자 크기 범위는 일반적으로 60~140메시입니다.
고급 식기류 및 계측기용 유리 제품의 경우, 지질 탐사 규격 DZ/T 0207-2002는 규산질 원료에 대한 품질 요구 사항을 규정하고 있습니다.
실험실 유리기구에 사용되는 석영 모래의 품질 요구사항
| 항목/매개변수 | 1학년 | 2학년 | 3학년 |
| 화학적 조성 | |||
| w(SiO₂) / % | >99 | >96 | >90 |
| w(Al₂O₃) / % | <1.0 | <2.0 | <4.0 |
| w(Fe₂O₃) / % | <0.05 | <0.10 | <0.35 |
| w(Cr₂O₃) / % | <0.001 | – | – |
| 비고 | 유리 제품 (크리스탈 유리 제외) | 일반 실험실용 유리, 무색 유리 | 일반 병 유리에 사용됩니다. |
4. 초투명 유리
울트라 클리어 유리는 매우 높은 광투과율(≥91.5%), 매우 낮은 철 함량(일반적으로 100~150ppm), 그리고 수정처럼 투명한 특성으로 유명한 고급 소재입니다. 저철분 유리 또는 고투명 유리라고도 불립니다.
초투명 유리를 생산하려면 석영 모래, 장석, 백운석, 석회석, 소다회, 수산화알루미늄, 소금 케이크, 피로안티몬산나트륨, 삼산화안티몬 등 다양한 원료를 엄격하게 조합해야 합니다. 이 중 이산화규소(SiO₂)는 전체 원료의 약 71.0~73.01 TP3T를 차지하며, 유해 불순물, 특히 철은 거의 전적으로 석영 모래를 통해 유입됩니다. 따라서 석영 모래 정제는 주로 철 불순물 제거에 중점을 둡니다.
철 함량이 특정 임계값을 초과하면 광 투과율이 크게 떨어질 뿐만 아니라, 산화철이 용융 과정에서 열복사를 흡수합니다. 이로 인해 유리 용융물의 상층과 하층 사이에 급격한 온도 구배가 발생하여 대류가 어려워지고 용융 및 정제 과정이 매우 복잡해집니다. 따라서 실리카 원료의 철 함량은 가장 중요한 설계 변수입니다. 초투명 유리 제조에 사용되는 석영 모래의 일반적인 철 함량 요구 사항은 다음과 같습니다.
– Fe₂O₃ ≤ 150 ppm
– 철분 ≤ 80 ppm
사용되는 천연 석영 재료에는 천연 석영 모래, 석영 사암, 규암 및 맥상 석영이 포함됩니다.
초백색 유리 원료의 활성산화물 및 유해 불순물 관리 기준치 (단위: wt%)
| 원료 | 이산화규소₂ | Al₂O₃ | 철₂산화물₃ | CaO | MgO | Na₂CO₃ | 이산화티타늄(TiO₂) | 염화나트륨 |
| 석영 모래 | ≥98.5 ±0.3 | ≤1.0 ±0.q | ≤0.01 ±0.001 | ≤0.1 ±0.01 | ||||
| 장석 | <70 ±0.6 | ≥15 ±0.25 | <0.15 ±0.05 | |||||
| 백운석 | ≥30 ±0.3 | ≥20 ±0.3 | ||||||
| 석회암 | ≤0.018 | 52세 이상 | ||||||
| 헤비 스파 | ≤0.001 | >99.0 ±0.1 | <0.3 | |||||
| 알루미나 | ≥63.5 ±0.1 | ≤0.001 | ||||||
| 글라우버염(Na₂SO₄) | Fe₂O₃ ≤0.001 | Na₂SO₄ ≥99 ±0.1 | ||||||
| 안티몬산나트륨(Na₃SbO₄) | Fe₂O₃ ≤0.055% | Sb₂O₅ ≥64% | ||||||
| 삼산화안티몬(Sb₂O₃) | ||||||||
참고: 사용된 표준은 국가 0등급 Sb₂O₃ 표준입니다. 원료의 주성분은 ≥99.5%입니다. 평균 입자 크기는 1.3~1.5μm, 평균 직경은 0.3~0.35μm이며, 최대 입자 크기는 5μm 이내로 관리됩니다.
5. 태양광(태양열) 유리
태양광 모듈의 가장 바깥쪽 층에 설치되는 태양광 유리(PV 유리)는 습기와 부식성 가스를 차단하면서 최대한의 햇빛을 투과시켜 태양 전지와 전극을 보호하는 역할을 합니다. 일반 유리와 비교했을 때, PV 유리는 낮은 철 함량, 높은 광투과율, 내충격성, 내식성 및 열 안정성을 제공해야 합니다.
이러한 요구 사항을 충족하는 유리에는 초투명 플로트 유리와 초투명 패턴(롤) 유리 두 가지 유형이 있습니다. 패턴 유리는 결정질 실리콘 태양 전지에 주로 사용되는 반면, 플로트 유리는 박막 태양광 모듈에 더 일반적으로 사용됩니다.
석영 모래에 함유된 철 이온은 쉽게 변색을 일으켜 태양광 투과율을 저하시킵니다. 따라서 태양광 유리에는 실리카 순도가 높고 불순물 함량이 매우 낮은 석영 모래, 특히 저철분 석영 모래가 필요합니다. 산업 표준인 JC/T 2314-2015 "태양광 유리용 규산질 원료"는 관련 품질 규격을 정의하고 있습니다.
알루미나-실리카 소재의 품질 요구사항
| 항목/매개변수 | 1학년 | 2학년 |
| SiO₂ / % ≥ | 99.5 | 99.0 |
| Al₂O₃ / % ≤ | 0.20 | 0.50 |
| TiO₂ / mg/kg ≤ | 10 | 20 |
| Fe₂O₃ / mg/kg ≤ | 60 | 80 |
| Cr₂O₃ / mg/kg ≤ | 2 | 5 |
| 1.0mm 체 잔류물 / % | 0 | 0 |
| 0.6mm 체 잔류물 / % ≤ | 1.5 | 1.5 |
| 0.1mm 체 잔류물 / % ≤ | 5.0 | 5.0 |
| 수분 흡수율 / % ≤ | 5.0 | 5.0 |
6. 석영 유리
석영 유리는 유리 소재의 최고봉이라 할 수 있습니다. 단일 성분인 SiO₂ 유리로서 탁월한 기계적, 열적, 광학적, 전기적 특성을 자랑합니다. 반도체, 광학 장치, 광통신 및 태양 에너지 분야에서 없어서는 안 될 중요한 역할을 합니다.
오늘날, 고순도 석영 모래는 석영 유리 용융의 주요 원료로서 천연 결정을 대체했습니다. 전기 용융이든 화염 용융이든, 고순도 석영 모래는 석영 유리관, 유리봉, 유리괴를 생산하는 데 필수적인 출발 물질입니다.
속성 및 특징
| 아니요. | 재산 | 특징/특징 |
| ① | 우수한 광학적 투명도 | 자외선, 가시광선 및 적외선 스펙트럼 전반에 걸쳐 매우 높은 투과율: 자외선 투과율 >80%; 가시광선 투과율 >92% |
| ② | 고온 저항성 | 연화점: 1730°C 장기 사용 온도: 최대 1100°C 단기 사용 온도: 최대 1450°C |
| ③ | 내식성 | 불산 및 고온의 인산에 내성이 있으며, 다른 산과는 거의 반응하지 않습니다. |
| ④ | 고진공 기능 | 진공도는 10⁻⁶ Pa에 도달할 수 있습니다. |
| ⑤ | 뛰어난 전기 절연성 | 저항률: 20°C에서 1.8×10¹⁹ Ω·cm; 800°C에서 1.6×10¹⁶ Ω·cm |
| ⑥ | 낮은 열팽창률 | 극한의 온도 변화에도 견딜 수 있으며, 일반 유리보다 약 1/20 정도의 강도를 지닙니다. |
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표 5-1: 석영 유리 제조용 석영 모래의 불순물 원소 요구량
| 산업 응용 분야 | 기원 | 알루미늄(ppm) | 철(ppm) | 티타늄(ppm) | 칼슘(ppm) | B (ppm) | K (ppm) | 나트륨(ppm) | 리튬(ppm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 전기 조명 | 중국 | 총 50~100ppm | 50~100 | 50~100 | 50~100 | 50~100 | 50~100 | 50~100 | 50~100 |
| 화학 산업 | 체코 사람 | 42 | 3.0 | 3.0 | 8.0 | / | 18.0 | 5.0 | / |
| 반도체 | 중국 | 20 | 0.18 | 0.5 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 4.0 | 1.8 |
| 반도체(고급형) | 미국 | 15 | 0.3 | / | 0.4 | 0.1 | 0.7 | 0.9 | 0.7 |
| 반도체(고급형) | 러시아 제국 | 14 | 0.9 | 0.4 | 0.1 | / | 0.3 | 0.6 | / |
| 광섬유 튜브 | 브라질 | 11 | 1.8 | 0.4 | 0.1 | / | 0.3 | 0.4 | / |
| 광학 렌즈 | 미국 | 8 | 0.05 | / | 0.7 | 0.04 | 0.05 | 0.05 | 0.2 |
메모: 빈 칸은 지정된 한도가 없거나 데이터가 없음을 나타냅니다.
표 5-2: 석영 유리 제조용 석영 모래의 입자 크기 요구 사항
| 프로세스 | 저항로 | 국내 연속 용해로 | 외국산 연속 용해로 | 산소수소 화염 융합 | 혈장 |
|---|---|---|---|---|---|
| 입자 크기(메쉬) | 40~80세 | 60~120 | 80~140 | 80~200 | 120–20 |
유리 제작에 적합한 석영 모래 고르기
일반 평판 유리부터 초투명 유리, 태양광 유리, 석영 유리 등 까다로운 요구 사항을 충족하는 유리까지, 석영 모래의 품질은 제품의 성능, 효율성 및 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 화학적 순도, 철 함량, 입자 크기 등 정확한 기준을 이해하는 것이 우수한 유리를 생산하는 첫걸음입니다.
에픽 파우더
에픽 파우더20년 이상의 초미세분말 산업 경험을 바탕으로, 초미세분말의 분쇄, 연삭, 분류 및 개질 공정에 집중하여 초미세분말의 미래 발전을 적극적으로 추진하고 있습니다. 무료 상담 및 맞춤형 솔루션을 원하시면 지금 바로 연락주세요! 저희 전문가 팀은 고객 여러분의 분말 가공 가치를 극대화할 수 있도록 고품질 제품과 서비스를 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
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