Křemenný písek (37 fotografií): co to je a z čeho se skládá? Chemický vzorec, hustota a bod tání. GOST a frakce, oblasti použití

Křemenný písek je zrnitý minerál vzniklý v důsledku destrukce hornin obsahujících křemen. Je velmi rozšířený v zemské kůře. Čistý křemičitý písek má minimum inertních nečistot: jeho složení je založeno až na 99% oxidu křemičitého – oxidu křemičitého (SiO₂), která má mléčnou barvu. Barevná škála křemenného písku je dána různými nečistotami obsaženými v jeho složení, ve formě jílových uhličitanů, oxidů železa, živců a dalších hornin. V tomto případě se barva písku může lišit od žluté po červenohnědou a dokonce i černou. Krystalická struktura křemene dodává písku výjimečné vlastnosti odolnosti vůči kyselinám a zásadám a jeho pevnost – tvrdost dosahuje 7 na Mohsově stupnici. Žáruvzdornost a chemické složení křemenného písku určuje jeho zvýšenou požární odolnost a požární bezpečnost. Materiál je svými vlastnostmi klasifikován jako dielektrikum.

V procesech čištění vody se používají dva typy písku, které se dělí podle extrakčních a zpracovatelských metod: zaoblený и rozdrcený. Zaoblený má vzhled zaoblených zrn a vzniká přirozeným vlivem, rozdrcený – je výsledkem drcení křemenné horniny a vypadá jako nepravidelně tvarované granule se zubatými okraji.

Těžba zaobleného křemenného frakčního písku se provádí povrchovou těžbou nebo bagrováním z přírodních ložisek v nivách řek a jezer. Poslední metoda umožňuje extrakci písku obsahujícího vysoké procento oxidu křemičitého (SiO₂), což jej příznivě odlišuje od lomů, kde se obvykle těží stavební písek, který je často kontaminován jílovitými horninami, což vyžaduje dodatečné náklady na jeho zpracování. Zároveň však mohou mít zrna zaobleného písku téměř jakoukoli barvu – od bílé po tmavě hnědou.

Drcený křemenný písek se získává drcením a proséváním hornin obsahujících křemík. V závislosti na druhu použité suroviny – horniny, se vyrábí v několika typech: šedá (křemen), mléčně bílá (drcený křemen) a hnědá (ostatní přírodní minerály).

Vytěžený surový písek prochází řadou technologických operací včetně praní k odstranění nánosů bahna a chemického čištění od nečistot. V důsledku těchto obohacovacích procesů se zvyšuje obsah křemene v konečném produktu. Promytý a vysušený křemičitý písek po vysušení ve speciálních zařízeních prochází řadou sít, kde se dělí na frakce. Výsledný produkt se nazývá frakcionovaný křemičitý písek.

Nejoblíbenější frakce křemenného písku používaného pro čištění vody jsou frakce: 0,4-0,6 mm, 0,6-0,8 mm, 0,5-1,0 mm, 0,8-2,0 mm a 2-5 mm. Navíc se posledně uvedený typ nejčastěji používá jako nosná vrstva pro zatížení hlavního filtru.

Křemenné písky jsou známé pro své dobré adhezivní vlastnosti (např. v průmyslu barev a laků se používají jako přísady do základních nátěrů pro zvýšení jejich adhezivních vlastností). Na druhou stranu křemenné písky mají velmi nízkou sorpční schopnost, takže k čiření vody na nich dochází především díky přitažlivým silám způsobeným adhezí a sufúzí. Díky nízké drsnosti zrn mají zaoblené křemenné písky také relativně nízkou schopnost zadržovat nečistoty, což vyžaduje dodatečné výrobní náklady na časté mytí náplně. Drcené křemenné písky jsou částečně zbaveny tohoto problému, ale mají vyšší procento otěru a omyvatelnosti, což vede k častější výměně křemenného materiálu ve filtrech.

Problém vyluhovatelnosti nečistot z křemenného písku je aktuální zejména při přípravě vody pro vysokotlaké kotle, kde je obsah křemíku v doplňovací vodě omezený.

Proto se v poslední době křemenné písky zpravidla používají jako součást vícevrstvých zátěží, ve kterých křemenný písek hraje roli dokončovací zátěže, která je odpovědná za zadržování nejmenších mechanických nečistot (20-25 mikronů).

Fyzikálně-chemické vlastnosti

1) – vypočtená data na základě distribuce velikosti částic

Chemické složení

Hydrodynamické charakteristiky

1) – vypočtená data na základě distribuce velikosti částic

Podmínky použití

Mnoho materiálů určených pro stavební práce obsahuje přírodní složky, které mají určité vlastnosti, zajišťující pevnost a spolehlivost výrobků. Mezi tyto složky patří minerální křemenný písek, který se těží lomem.

Tento formovací prvek se používá ve sklářském průmyslu, k výrobě vápenopískových cihel, je součástí některých značek betonu a používá se k úpravě vody. Lomený křemen je hornina a dnes si většinu průmyslových výrobních procesů nelze představit bez jeho použití.

Co je to?

Nejběžnější horninou na povrchu naší planety je křemen – vědci zjistili, že až 60 % celé zemské kůry obsahuje frakce křemenného písku. Tato hornina je vyvřelého původu a za její hlavní složku je považován oxid křemičitý, kterému jsme dříve říkali křemen. Chemický vzorec vypadá jako SiO2 a skládá se z Si (křemíku) a oxidu kyslíku. Kromě těchto hlavních složek může kompozice dále obsahovat oxidy železa nebo jiných kovů a příměs jílu. Přírodní horský písek obsahuje minimálně 92-95% čistého křemene, používá se ve stavebnictví a průmyslu díky své vysoké absorpční schopnosti a odolnosti proti mechanickému namáhání. Křemen se přidává do kompozic pro různé účely, aby se zvýšila přilnavost a teplotní odolnost.

Oxid křemičitý je produkt, který se získává mletím žulových hornin. Písek může vzniknout přirozeně v přírodě, nebo jej lze získat umělým zpracováním větších frakcí.

Bez ohledu na to, jak se získává, musí být před použitím rozdělen podle velikosti na frakce a čištěn.

Nejjemnější frakce křemenného písku je 0,05 mm. Externě je složení podobné jemnému prachu. Za největší písek je považován písek, jehož velikost částic dosahuje 3 mm. Nejvíce ceněným materiálem je ten, který má průsvitnou nebo bělavou barvu, což je indikátorem vysokého obsahu křemíku. Pokud jsou v písku nějaké další nečistoty, změní svou barevnou paletu.

Vzhledově mohou být zrnka písku kulatá nebo krychlová, s drsnými, nerovnými rohy, která se získávají umělým drcením žulové horniny, ale takto drcená drť má nízkou účinnost a není vhodná pro průmyslové a stavební potřeby. Existují normy pro křemenný písek, který by neměl obsahovat více než 10 % vody a cizí nečistoty by neměly překročit 1 %. Toto složení je považováno za nejkvalitnější, ale ne všude je vyžadováno.

Například pro výrobu vápenopískových cihel může složení oxidu křemičitého obsahovat čistý křemík v rozmezí od 50 do 70 % – vše záleží na technologii a specifikách výroby, kde je tato surovina použita.

Vlastnosti

Minerální písek má určitý soubor vlastností, díky kterým jej lze klasifikovat jako jedinečný přírodní materiál:

• chemicky inertní látka, která nereaguje s jinými prvky;
• hustota materiálu je vysoká, jeho objemový parametr je minimálně 1500 kg/m³ a jeho skutečná hustota je minimálně 2700 kg/m³ – tyto hodnoty hrají důležitou roli při výpočtu objemu získané cementové směsi kombinací potřebných komponent;
• má vlastnosti odolnosti proti oděru a trvanlivosti;
• nevyzařuje záření na pozadí;
• má vysoký stupeň adsorpce;
• snadné malování;
• tepelná vodivost materiálu je 0,32 W/ (m? °C), tento ukazatel je ovlivněn velikostí zrn písku a jejich tvarem – čím těsněji se zrnka písku dostanou do vzájemného kontaktu, tím vyšší je tepelná vodivost úroveň;
• teplota tání je alespoň 1050-1700 °C;
• měrná hmotnost závisí na velikosti frakcí a také na stavu, ve kterém se tento ukazatel měří – pro sypký písek to může být 1600 kg/m³ a pro zhutněný písek 1700 kg/m³.

Hlavní normou, která upravuje ukazatele kvality a vlastnosti křemenného písku, je GOST 22551-77.

Jak se křemenný písek liší od běžného písku?

Z řek se tradičně smývá běžný říční písek a velikost frakce, stejně jako barva, závisí na místě těžby. Nejčastěji má říční písek střední frakci a vysoký stupeň přirozeného čištění, navíc neobsahuje jíl. Pokud jde o přírodní křemenný písek, jedná se o produkt získaný drcením žulových hornin a na rozdíl od říčních analogů má oxid křemičitý vlastnost homogenity a skládá se z jednoho typu minerálu. Na pohled působí přírodní křemičitý písek jednotně, bez nečistot a má příjemnou bílou barvu. Jeho zrnka písku mají nepravidelný čtvercový tvar nebo mají nerovnoměrné ostré hrany, zatímco v říčním písku má každé zrnko písku zaoblený tvar a při zkoumání směsi je vidět příměs složek spodního bahna.

Křemenný písek má větší schopnost absorbovat nečistoty než jeho říční protějšek, navíc pevnost zrn křemičitého písku je mnohem vyšší než u jiných jemnozrnných analogů jiného původu. Díky své pevnosti a odolnosti proti oděru je křemičitý písek vysoce ceněný a je základní surovinou pro různé průmyslové aplikace. Náklady na křemen proto výrazně převyšují cenu říčního písku, který se používá pouze pro stavební účely – pro plnění směsí, vyrovnávání povrchů a zásypy příkopů.

Klasifikace

Odrůdy křemenného písku určují jeho účel. V závislosti na tvaru zrn písku a jejich velikosti se žulový písek používá k výrobě různých výrobků pro domácnost nebo pro průmyslové účely. kromě toho, klasifikace materiálů se dělí podle řady charakteristik.

Podle umístění

Čistý křemenný minerál se těží z přírodních ložisek, která se nacházejí nejen v Rusku, ale i v jiných zemích. Frakce jemných zrn písku se získávají přirozeným rozpadem velkých částí žulové horniny. V naší zemi se taková ložiska nacházejí na Uralu, v oblasti Kaluga, na ložiskách Volgograd a Bryansk a dokonce i v Moskevské oblasti. Kromě toho se křemenný písek nachází v nivách řek Ural a na mořském dně.

V závislosti na místě těžby se minerální materiál dělí na typy:

• hora – ložisko se nachází v horách, zrnka písku mají ostré hrany a drsnost;
• řeka – nejčistší, neobsahuje cizí příměsi;
• moře – kompozice může obsahovat jílové příměsi a prachovité klastické složky;
• rokle – ostré hrany zrn písku jsou drsné a celková hmota písku obsahuje složky bahna;
• půda – leží pod vrstvou zeminy a hlinitých struktur, má drsný povrch.

Nejcennější a nejdražší je říční typ křemenného písku, protože nevyžaduje další čisticí opatření.

Extrakční metodou

Křemenný písek se těží různými způsoby kromě těžby dochází i k obohacování. Obohacený křemičitý písek se důkladně očistí od jílových nečistot a přidají se štěrkové prvky. Frakce takového materiálu dosahuje 3 mm. Křemen v přírodním prostředí se získává různými způsoby a podle původu se dělí na 2 druhy.

• Primární – vzniká v důsledku přirozené destrukce žuly a nachází se pod vrstvou zeminy nebo jílu. Takto rozložený materiál leží dlouhou dobu na jednom místě bez účasti vody, kyslíku a ultrafialových paprsků v procesu. Písek se získává těžbou, po které je materiál transportován dopravními cestami k dalšímu zpracování, kde jsou rozpuštěním ve vodě odstraněny nánosy hlíny a následně vlhkost. Suchý písek je distribuován do frakcí a balen.

• Sekundární – písek vzniká působením vody na žulovou horninu. Potoky erodují žulu a dopravují malé částice na dno řek; Ze dna řeky se zvedá pomocí speciálního bagrového čerpadla, načež je hromada písku dopravována stroji k dalšímu zpracování.

Veškerý křemenný písek je rozdělen na přírodní a umělý. Přírodní písek pod vlivem vody má zaoblené částice a umělý písek se získává drcením horniny pomocí exploze, po které se ostré malé úlomky rozdělí na velikostní frakce.

Drcený křemen se používá k provádění pískovacích brusných prací.

Podle velikosti zrna a tvaru

Na základě velikosti frakce písku se také dělí na různé typy:

• zaprášený – nejjemnější písek o velikosti menší než 0,1 mm;
• drobné – velikost zrn písku je od 0,1 do 0,25 mm;
• průměrný – velikost částic písku se pohybuje od 0,25 do 0,5 mm;
• hrubý – částice dosahují od 1-2 do 3 mm.

Bez ohledu na velikost frakce má křemičitý písek vynikající savost, což umožňuje jeho použití pro organizování filtrace vody a přidávání do směsí do malt.

Podle barvy

Přírodní žulový křemen je průhledný nebo čistě bílý. V přítomnosti nečistot může být křemenný písek zbarven v odstínech od žluté po hnědou. Křemenný sypký materiál lze často vnímat také jako malovanou formu – jedná se o dekorativní možnost, která se používá pro účely designu. Barevný křemen může být natřen v jakékoli požadované barvě: černá, modrá, azurová, červená, jasně žlutá a další.

Výrobní funkce

Čistý přírodní křemičitý písek získáte v místech, kde se přirozeně vyskytuje. Nejčastěji se stavební materiál vyrábí z písku, který leží v nejbližším ložisku, což výrazně snižuje cenu tohoto materiálu. Pokud je vyžadován písek s určitými vlastnostmi, může být nutné jej odebrat ze vzdálených oblastí, takže cena takového materiálu bude o něco vyšší. Písek je dodáván balený v big bagech po 1 tuně nebo v pytlích po 50 kg.

Pokud je pro stavbu malého venkovského domu zapotřebí písek, pak je docela možné vystačit s obyčejným říčním pískem, zatímco výroba vápenopískových cihel nebo skleněných výrobků bude vyžadovat použití vysoce kvalitního křemenného minerálu, který nemůže být nahrazeny jinými jemnozrnnými analogy konkrétní horniny.

Značky

V závislosti na chemickém složení písku a jeho účelu má materiál následující klasifikaci:

• stupeň C – určený pro výrobu průhledného skla;
• stupeň BC – potřebný pro sklo s vysokým stupněm průhlednosti;
• značky OVS a OOVS – používají se pro kritické produkty s vysokým stupněm transparentnosti;
• Třída PS – používá se pro produkty se sníženým stupněm průhlednosti;
• třída B – používá se pro výrobky bez barvy;
• značka PB – potřebná pro polobílé výrobky;
• stupeň T – potřebný pro výrobu tmavě zeleného skla.

Každé označení má kromě písmenného kódu také číslo frakce a příslušnost ke kategorii.

Rozsah aplikace

Křemenný písek, který má jedinečné vlastnosti, našel široké uplatnění v lidském životě a používá se v následujících oblastech:

• používá se ve stavebnictví pro výrobu různých typů dekorativních omítek, suchých směsí a také pro vytváření samonivelačních podlah;
• pro odlévání žáruvzdorných forem v metalurgické oblasti;
• pro bazény jako filtrační materiál;
• pro fotbalová hřiště jako krytina;
• při výrobě skla, sklolaminátu;
• při výrobě stavebních hmot – na výrobu vápenopískových cihel, dlažebních kostek, žárobetonů;
• v zemědělsko-průmyslovém sektoru jako přísada do krmiv;
• při výrobě elektrických pojistek, protože křemen je dielektrický materiál;
• pro kreativitu a kresbu v krajinářském designu;
• při přípravě směsí pro výrobu vysokopevnostního železobetonu.

Křemenný písek je součástí moderních vozovek, protože oxid křemičitý je trvanlivý a odolný proti oděru, což umožňuje, aby byl asfaltový povrch odolný a spolehlivý i přes velké zatížení a vysoký provoz. Většina typů nádobí, které jsou na policích, je vyrobena z křemičitého písku. Minerální přísada jemnozrnného křemene umožňuje jeho přidání do porcelánu, kameniny a běžného skla, což těmto materiálům dodává zvýšenou pevnost a lesk. Křemen se přidává také při výrobě technického skla, okenních a automobilových typů, vyrábí se z něj laboratorní sklo odolné vůči teplu a chemickému prostředí a přidává se také do složení hmoty určené k výrobě; keramické dokončovací dlaždice.

Ale to není všechno. Křemenný písek je nedílnou součástí při výrobě optických čoček, díky čemuž jsou tyto výrobky hladké, průhledné a odolné při používání. Díky své schopnosti zadržovat teplo se křemičitý písek používá pro průmyslové a domácí potřeby. S jeho účastí se vyrábějí elektrická topná zařízení – křemen je součástí žhavícího spirálového systému, který se rychle zahřeje a po dlouhou dobu udržuje požadovanou teplotu.

Rytecké práce a broušení povrchů, stejně jako opracování kamene, kovu nebo odolných polymerů se neobejdou bez použití křemičitého písku, který se používá v technice pískování na zpracování materiálů. Podstatou procesu je, že ostroúhlé částice hornin smíchané s proudem vzduchu jsou pod určitým tlakem přiváděny na zpracovávaný povrch, který se vyleští a stane se dokonale čistým a hladkým.

Známá schopnost křemenného písku absorbovat různé látky se využívá k filtraci vody ve vodních stavbách různého typu a účelu. Kromě toho se adsorpční vlastnosti využívají v potravinářském průmyslu a také při výrobě filtračních zařízení.

Kromě čistících vlastností má křemen schopnost nasytit vodu užitečnými chemickými mikrosložkami, proto se filtry s křemičitým pískem používají nejen k filtrování vody v bazénech, ale také v akváriích, stejně jako v hydroúpravnách a domácích filtrech.

Chcete-li se dozvědět, jak vybrat správný křemičitý písek do bazénu, podívejte se na následující video.