Siliciumdioxide (SiO₂) vormt de structurele basis van glas en zorgt voor een hoge mechanische sterkte en uitstekende chemische stabiliteit. Daarom is kwartszand de belangrijkste minerale grondstof voor de glasindustrie. Het is het hoofdbestanddeel van alles, van vlakglas en verpakkingsglas tot ultrahelder glas, fotovoltaïsch glas en zelfs kwartsglas.
Voor glasfabrikanten bepaalt de kwaliteit van het kwartszand direct de kwaliteit van het eindproduct. De industrie beoordeelt kwartszand hoofdzakelijk aan de hand van drie cruciale criteria:
– Chemische samenstelling – zuiverheids- en onzuiverheidsniveaus, met name ijzer en aluminiumoxide.
– Consistentie en stabiliteit – uniforme kwaliteit van batch tot batch.
– Deeltjesgrootteverdeling – de juiste korrelgrootte en -vorm voor efficiënt smelten en homogeniteit.
Niet alle glas is echter gelijk, en elk type glasproduct vereist een andere kwaliteit kwartszand. Laten we eens bekijken hoe deze eisen verschillen per glascategorie.
1. Classificatie van kwartszand voor de glasindustrie
De Chinese industrienorm definieert het classificatiesysteem en de testmethoden voor bewerkt kwartszand dat wordt gebruikt bij alle soorten glasproductie. Deze norm dient nog steeds als een fundamentele referentie voor leveranciers en glasproducenten, en helpt hen de juiste zandkwaliteit te kiezen voor de beoogde toepassing.
| Cijfer | Naam | SiO₂ ≥ (%) | Fe₂O₃ (ppm) | Cr (ppm) | Al (ppm) | Ti (ppm) | Li (ppm) | Na (ppm) | K (ppm) | Verlies bij ontsteking ≤ (%) |
| 1 | Ultrazuiver kwartszand | 99.98 | 2 | 0.5 | 30 | 2 | 3 | 3 | 3 | 0.1 |
| 2 | Hoogzuiver kwartszand | 99.98 | 4 | 0.5 | 70 | 3 | – | – | – | – |
| 3 | Zwevend kwartszand | 99.95 | 20 | 1.0 | – | 5 | – | – | – | – |
| 4 | Zuurgewassen kwartszand | 99.6 | 50 | 2.0 | – | 300 | – | – | – | – |
| 5 | Kristalglaskwartszand | 99.0 | 200 | 2.0 | – | – | – | – | – | – |
| 6 | Laboratoriumglaskwartszand | 99.0 | 300 | 2.0 | – | – | – | – | – | – |
| 7 | Gewoon kwartszand | 98.5 | 400 | 6.0 | – | – | – | – | – | – |
| 8 | Algemeen kwartszand | 98.5 | 600 | 6.0 | – | – | – | – | – | – |
| 9 | Vuurvast kwartszand | 97.0 | 2000 | – | – | – | – | – | – | – |
2. Plat glas
Vlakglas kent een breed scala aan toepassingen in de glasindustrie, en de specificaties voor kwartszand kunnen dienovereenkomstig variëren. Over het algemeen wordt kwartszand in de vlakglassector onderverdeeld in twee typen op basis van chemische samenstelling en korrelgrootte:
- Type I: Laag Al₂O₃-gehalte
- Type II: Hoger Al₂O₃-gehalte
De professionele norm JC/T 529-2000 “Siliciumhoudende grondstoffen voor vlakglas” stelt gedetailleerde eisen aan de chemische samenstelling en de deeltjesgrootteverdeling. De belangrijkste parameters zijn als volgt.
Chemische samenstelling en vochtbehoefte van vlakglaskwartszand
| Kwartszandkwaliteit | w(SiO₂) / % | w(Al₂O₃) / % | w(Fe₂O₃) / % | w(H₂O) / % |
| Klas I | ≤5,00 | |||
| Premie | ≥98,50 | ≤0,50 | ≤0,05 | |
| ≥98,00 | ≤1,20 | |||
| Eerste klas | ≥98,50 | ≤0,70 | ≤0,10 | |
| ≥97,50 | ≤1,20 | |||
| Tweede klas | ≥98,00 | ≤0,70 | ≤0,15 | |
| ≥96,50 | ≤1,50 | |||
| Derde klas | ≥98,00 | ≤0,70 | ≤0,20 | |
| ≥96,50 | ≤1,50 | |||
| Klasse II | ||||
| Eerste klas | ≥92,00 | ≤4,00 | ≤0,20 | |
| Tweede klas | ≥90,50 | ≤4,50 | ≤0,30 |
Toegestane variatie in chemische samenstelling voor vlakglaskwartszand
| Kwartszandkwaliteit | SiO₂-variatie / % | Al₂O₃ Variatie / % | Fe₂O₃ Variatie / % |
| Klas I | |||
| Premie | ±0,20 | ±0,10 | ±0,01 |
| Eerste klas | ±0,30 | ±0,15 | – |
| Tweede klas | ±0,30 | ±0,20 | – |
| Derde klas | ±0,30 | ±0,20 | – |
| Klasse II | |||
| Eerste klas | ±0,30 | ±0,20 | – |
| Tweede klas | ±0,30 | ±0,20 | – |
Vereisten voor de deeltjesgrootteverdeling van vlakglaskwartszand
| Kwartszandkwaliteit | +1 mm | +710 μm | +500 μm | –100 μm (–125 μm) |
| Klas I | ||||
| Premie | ≤0 (0) | ≤0,5 (0,5) | ≤5,0 (5,0) | ≤5,0 (5,0) |
| Eerste klas | ≤0 (0) | ≤0,5 (0,5) | ≤5,0 (5,0) | ≤10,0 (5,0) |
| Tweede klas | ≤20,0 (8,0) | |||
| Derde klas | ||||
| Klasse II | ||||
| Eerste klas | ≤0 (0) | ≤0,5 (0,5) | ≤5,0 (5,0) | ≤5,0 |
| Tweede klas | ≤0 (0) | ≤0,5 (0,5) | ≤5,0 (5,0) | ≤5,0 |
Opmerking: De waarden tussen haakjes geven de vereisten voor natuurlijke silicazandproducten aan.
3. Verpakkings- en huishoudglas
Huishoudelijke en verpakte glasproducten omvatten flessen en potten, serviesgoed, laboratoriumglaswerk en farmaceutisch glas. Ze worden gebruikt in de voedingsmiddelen-, dranken-, alcohol- en medische industrie. Kwartszand vormt een groot deel van het mengsel in dit segment.
Omdat het smeltpunt van kwartszand rond de 1730 °C ligt, heeft de korrelgrootte van het zand een grote invloed op de glasvorming en de smeltefficiëntie. In de praktijk geeft men meestal de voorkeur aan hoekige kwartsdeeltjes, omdat hun grotere oppervlakte segregatie in de batch helpt voorkomen. De optimale korrelgrootte voor deze toepassing ligt doorgaans tussen de 60 en 140 mesh.
Voor fijn serviesgoed en instrumentglas stelt de geologische exploratiespecificatie DZ/T 0207-2002 kwaliteitseisen aan siliciumhoudende grondstoffen.
Kwaliteitseisen voor kwartszand gebruikt in laboratoriumglaswerk
| Artikel / Parameter | Eerste klas | Tweede klas | Derde klas |
| Chemische samenstelling | |||
| 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 | – | – |
| Opmerkingen | Glaswerk (met uitzondering van kristalglas) | Algemeen laboratoriumglas, kleurloos glas | Geschikt voor gewoon flessenglas. |
4. Ultrahelder glas
Ultrahelder glas is een hoogwaardig materiaal dat bekend staat om zijn extreem hoge lichtdoorlatendheid (≥91,51 TP3T), zeer lage ijzergehalte (doorgaans 100-150 ppm) en kristalheldere uitstraling. Het wordt ook wel ijzerarm glas of zeer transparant glas genoemd.
Voor de productie van ultrahelder glas is een strikte combinatie van grondstoffen nodig, waaronder kwartszand, veldspaat, dolomiet, kalksteen, natriumcarbonaat, aluminiumhydroxide, zoutkoek, natriumpyroantimonaat en antimoonoxide. Van deze grondstoffen maakt SiO₂ ongeveer 71,0–73,01 TP3T uit, en schadelijke onzuiverheden – met name ijzer – worden vrijwel uitsluitend via het kwartszand geïntroduceerd. Daarom is de zuivering van kwartszand primair gericht op het verwijderen van ijzerverontreinigingen.
Wanneer het ijzergehalte een bepaalde drempel overschrijdt, neemt niet alleen de lichtdoorlatendheid aanzienlijk af, maar absorberen ijzeroxiden ook warmtestraling tijdens het smeltproces. Dit creëert een steile temperatuurgradiënt tussen de bovenste en onderste lagen van het gesmolten glas, waardoor convectie moeilijk wordt en het smelten en raffineren aanzienlijk gecompliceerder wordt. Om deze reden is het ijzergehalte van de silicagrondstof de meest kritische ontwerpparameter. Typische ijzervereisten voor kwartszand dat wordt gebruikt in ultrahelder glas zijn:
– Fe₂O₃ ≤ 150 ppm
– Fe ≤ 80 ppm
De gebruikte natuurlijke kwartsmaterialen omvatten natuurlijk kwartszand, kwartszandsteen, kwartsiet en aderkwarts.
Controlewaarden voor actieve oxiden en schadelijke onzuiverheden in grondstoffen voor ultrawit glas (eenheid: wt%)
| Grondstof | SiO₂ | Al₂O₃ | Fe₂O₃ | CaO | MgO | Na₂CO₃ | TiO₂ | NaCl |
| Kwartszand | ≥98,5 ±0,3 | ≤1,0 ±0,q | ≤0,01 ±0,001 | ≤0,1 ±0,01 | ||||
| Veldspaat | <70 ±0,6 | ≥15 ±0,25 | <0,15 ±0,05 | |||||
| Dolomiet | ≥30 ±0,3 | ≥20 ±0,3 | ||||||
| Kalksteen | ≤0,018 | ≥52 | ||||||
| Zware spant | ≤0,001 | >99,0 ±0,1 | <0,3 | |||||
| Aluminiumoxide | ≥63,5 ±0,1 | ≤0,001 | ||||||
| Glauberszout (Na₂SO₄) | Fe₂O₃ ≤0,001 | Na₂SO₄ ≥99 ±0,1 | ||||||
| Natriumantimonaat (Na₃SbO₄) | Fe₂O₃ ≤0,055% | Sb₂O₅ ≥64% | ||||||
| Antimoonoxide (Sb₂O₃) | ||||||||
Opmerkingen: De gebruikte standaard is de nationale Sb₂O₃-standaard van klasse 0. Het hoofdbestanddeel in de grondstof is ≥99,5%. De gemiddelde deeltjesgrootte is 1,3–1,5 μm, de gemiddelde diameter 0,3–0,35 μm en de maximale deeltjesgrootte wordt beperkt tot 5 μm.
5. Fotovoltaïsch (zonne)glas
Fotovoltaïsch glas wordt als buitenste laag van zonnepanelen aangebracht. De functie ervan is om de zonnecellen en elektroden te beschermen door vocht en corrosieve gassen tegen te houden, terwijl het zoveel mogelijk zonlicht doorlaat. In vergelijking met gewoon glas moet PV-glas een lager ijzergehalte, een hogere lichtdoorlatendheid, slagvastheid, corrosiebestendigheid en thermische stabiliteit bieden.
Twee soorten glas voldoen aan deze eisen: ultrahelder floatglas en ultrahelder gewalst glas met patroon. Gewalst glas met patroon is de meest gebruikte keuze voor kristallijne silicium zonnecellen, terwijl floatglas vaker wordt gebruikt voor dunnefilm zonnepanelen.
IJzerionen in kwartszand kunnen gemakkelijk verkleuring veroorzaken, waardoor de zonnedoorlaatbaarheid afneemt. Daarom vereist PV-glas kwartszand met een hoge silica-zuiverheid en een zeer laag gehalte aan onzuiverheden – met name kwartszand met een laag ijzergehalte. De industrienorm JC/T 2314-2015 “Siliciumhoudende grondstoffen voor fotovoltaïsch glas” definieert de relevante kwaliteitseisen.
Kwaliteitseisen voor aluminium-silicamateriaal
| Artikel / Parameter | Eerste klas | Tweede klas |
| 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 |
| Residu op een zeef van 1,0 mm / % | 0 | 0 |
| Residu op een zeef van 0,6 mm / % ≤ | 1.5 | 1.5 |
| Residu op een zeef van 0,1 mm / % ≤ | 5.0 | 5.0 |
| Waterabsorptie / % ≤ | 5.0 | 5.0 |
6. Kwartsglas
Kwartsglas is het kroonjuweel onder de glasmaterialen. Het is een glas met één component, SiO₂, dat uitzonderlijke mechanische, thermische, optische en elektrische eigenschappen bezit. Het speelt een onvervangbare rol in halfgeleiders, optische apparaten, optische communicatie en toepassingen in zonne-energie.
Tegenwoordig heeft hoogzuiver kwartszand natuurlijk kristal vervangen als de belangrijkste grondstof voor het smelten van kwartsglas. Of er nu gebruik wordt gemaakt van elektrisch smelten of vlamsmelten, hoogzuiver kwartszand is de onmisbare basis voor de productie van kwartsglazen buizen, staven en blokken.
Eigenschappen en kenmerken
| Nee. | Eigendom | Kenmerken / Eigenschappen |
| ① | Goede optische transparantie | Extreem hoge transmissie over het gehele UV-, zichtbare en IR-spectrum: UV-transmissie >80%; transmissie van zichtbaar licht >92% |
| ② | Hoge temperatuurbestendigheid | Verwekingspunt: 1730 °C. Temperatuur voor langdurig gebruik: tot 1100 °C. Temperatuur voor kortdurend gebruik: tot 1450 °C. |
| ③ | Corrosiebestendigheid | Bestand tegen fluorwaterstofzuur en heet fosforzuur; reageert vrijwel niet met andere zuren. |
| ④ | Hoge vacuümcapaciteit | Het vacuüm kan oplopen tot 10⁻⁶ Pa. |
| ⑤ | Uitstekende elektrische isolatie | Soortelijke weerstand: 1,8 × 10¹⁹ Ω·cm bij 20 °C; 1,6 × 10¹⁶ Ω·cm bij 800 °C |
| ⑥ | Lage thermische uitzetting | Kan extreme temperatuurschommelingen weerstaan; ongeveer 1/20 van de dikte van gewoon glas. |
Absoluut! Hier zijn je twee tabellen, netjes opgemaakt in Markdown, klaar om direct naar je website te kopiëren:
Tabel 5-1: Vereisten voor onzuiverheidselementen in kwartszand voor kwartsglas
| Industriële toepassing | Oorsprong | Al (ppm) | Fe (ppm) | Ti (ppm) | Ca (ppm) | B (ppm) | K (ppm) | Na (ppm) | Li (ppm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Elektrische lichtbron | China | Totaal 50–100 ppm | 50–100 | 50–100 | 50–100 | 50–100 | 50–100 | 50–100 | 50–100 |
| Chemische industrie | Tsjechisch | 42 | 3.0 | 3.0 | 8.0 | / | 18.0 | 5.0 | / |
| Halfgeleider | China | 20 | 0.18 | 0.5 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 4.0 | 1.8 |
| Halfgeleider (hoogwaardig) | VS | 15 | 0.3 | / | 0.4 | 0.1 | 0.7 | 0.9 | 0.7 |
| Halfgeleider (hoogwaardig) | Rusland | 14 | 0.9 | 0.4 | 0.1 | / | 0.3 | 0.6 | / |
| Optische vezelbuis | Brazilië | 11 | 1.8 | 0.4 | 0.1 | / | 0.3 | 0.4 | / |
| Optische lens | VS | 8 | 0.05 | / | 0.7 | 0.04 | 0.05 | 0.05 | 0.2 |
Opmerking: Lege cellen geven aan dat er geen limiet is opgegeven of dat er geen gegevens beschikbaar zijn.
Tabel 5-2: Vereisten voor de deeltjesgrootte van kwartszand voor kwartsglas
| Proces | Weerstandsoven | Huishoudelijke continue smeltoven | Buitenlandse continue smeltoven | Oxywaterstofvlamfusie | Plasma |
|---|---|---|---|---|---|
| Deeltjesgrootte (maaswijdte) | 40–80 | 60–120 | 80–140 | 80–200 | 120–20 |
Het juiste kwartszand kiezen voor uw glastoepassing
Van standaard vlakglas tot de veeleisende eisen van ultrahelder, fotovoltaïsch en kwartsglas: de kwaliteit van kwartszand bepaalt direct de productprestaties, efficiëntie en kosten. Inzicht in de exacte normen – met betrekking tot chemische zuiverheid, ijzergehalte en deeltjesgrootte – is de eerste stap naar de productie van superieur glas.
Episch poeder
Episch poederMet meer dan 20 jaar ervaring in de ultrafijne poederindustrie. Wij zetten ons actief in voor de toekomstige ontwikkeling van ultrafijn poeder, met een focus op het breken, malen, classificeren en modificeren ervan. Neem contact met ons op voor een gratis adviesgesprek en oplossingen op maat! Ons team van experts streeft ernaar hoogwaardige producten en diensten te leveren om de waarde van uw poederverwerking te maximaliseren.
Bedankt voor het lezen. Ik hoop dat mijn artikel je helpt. Laat hieronder een reactie achter. Je kunt ook contact opnemen met de online klantenservice van EPIC Powder. Zelda voor verdere vragen.”
— Jason Wang, Ingenieur
Fout: Contact formulier niet gevonden.
