مؤشر جودة رمل الكوارتز المستخدم في العديد من أنواع الزجاج

1. مقدمة

يعد ثاني أكسيد السيليكون المكون الرئيسي للزجاج، حيث يمكنه ضمان قوة الزجاج العالية واستقراره الكيميائي الجيد. رمل الكوارتز هو المصدر الرئيسي لثاني أكسيد السيليكون، وبالتالي فإن رمل الكوارتز هو المادة الخام المعدنية الصناعية الرئيسية للزجاج.

تنعكس متطلبات جودة الزجاج المستخدم في رمل الكوارتز بشكل أساسي في ثلاثة جوانب: التركيب الكيميائي والاستقرار وحجم الجسيمات. تختلف متطلبات جودة رمل الكوارتز باختلاف المنتجات الزجاجية. تشير أنواع الزجاج التي ذكرناها في هذا النص بشكل أساسي إلى: الزجاج المسطح والزجاج فائق الوضوح والزجاج الكهروضوئي. دعنا نشرح ذلك بالتفصيل أدناه:

2. مؤشر جودة مختلف لرمل الكوارتز

2.1. الزجاج المسطح

متطلبات النقاء:يجب أن يصل محتوى ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) إلى أكثر من 97%.

حجم الجسيمات:‌ يجب أن يتوافق حجم جزيئات رمل الكوارتز مع نطاق معين، عادة ما يكون حوالي 70 ميكرومتر -350 ميكرومتر، ويجب ألا تقل الكتلة التراكمية في هذا النطاق عن 90%‌.

‌محتوى الشوائب‌: يجب ألا يزيد إجمالي محتوى الشوائب في رمل الكوارتز عن 25 ميكروجرام/جرام، منها مجموع البوتاسيوم و الصوديوم يجب أن يكون المحتوى أقل من 2.5 ميكروجرام / جرام.

خسارة عند الاشتعال‌: يجب أن يكون أقل من أو يساوي 0.01%‌.

2.2. زجاج فائق الوضوح

محتوى الحديد:يتطلب الزجاج فائق الوضوح متطلبات صارمة للغاية فيما يتعلق بمحتوى الحديد في رمل الكوارتز. سيؤدي ارتفاع محتوى الحديد إلى تقليل الضوء نفاذية من الزجاج، لذلك يجب التحكم في محتوى الحديد في رمل الكوارتز للزجاج فائق الوضوح إلى أقل من 150 جزء في المليون، والمؤشرات المحددة هي ρFe2O3 ≤ 150×10-6، ρFe ≤ 80×10-6‌12.

حجم الجسيمات:حجم جزيئات رمل الكوارتز له تأثير مهم على جودة الزجاج فائق الوضوح. يجب أن يكون حجم الجزيئات حوالي 0.71-0.104 مم، ويجب ألا تتجاوز نسبة الجزيئات التي تقل عن 0.104 مم 5%، وهذا يمكن أن يضمن الاستقرار أثناء الإنتاج وجودة الزجاج.

شوائب أخرى‌: بالإضافة إلى محتوى الحديد، يجب أيضًا التحكم في محتوى الشوائب الضارة الأخرى. يجب ألا يتجاوز محتوى التيتانيوم 300 جزء في المليون، ويجب أن يكون إجمالي كمية المعادن الثقيلة المقاومة للحرارة ≤5 جزء في المليون (مقاسة بـ Cr2O3)، ويجب أن يكون قطر الجسيم الفردي ≤0.25 مم.

2.3. الزجاج الكهروضوئي

محتوى ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)‌: يجب ألا يقل محتوى ثاني أكسيد السيليكون في رمل الكوارتز عن 99.99%، وهذا هو العامل الرئيسي لضمان جودة وأداء الزجاج الكهروضوئي‌.

‌‌محتوى الحديد‌: يجب ألا يتجاوز محتوى الحديد في رمل الكوارتز في الزجاج الكهروضوئي 100 جزء في المليون، وهذا يمكن أن يقلل من امتصاص الضوء المرئي ويحسن كفاءة نفاذية وتحويل الضوء.

محتوى التيتانيوم‌: يجب ألا يتجاوز محتوى أكسيد التيتانيوم في رمل الكوارتز 300 جزء في المليون، وهذا يمكن أن يحسن أيضًا من نفاذية الضوء ويحسن شفافية الزجاج.

‌محتوى الشوائب‌: يجب ألا يزيد إجمالي محتوى الشوائب عن 25 ميكروجرام/جرام. يجب أن يكون إجمالي محتوى البوتاسيوم والليثيوم والصوديوم أقل من 2.5 ميكروجرام/جرام، ويجب أن يكون الحديد (Fe) أقل من 0.5 ميكروجرام/جرام، ويجب أن يكون الألومنيوم (Al) أقل من 20 ميكروجرام/جرام، ويجب أن يكون الكالسيوم (Ca) أقل من 1 ميكروجرام/جرام، إلخ. يعد التحكم في محتوى هذه الشوائب أمرًا بالغ الأهمية لمنع تشوه الزجاج الكهروضوئي وتبلوره في درجات الحرارة العالية.

حجم الجسيمات‌: عادة ما يكون حجم الجسيمات المطلوب حوالي 70-350 ميكرومتر، ويجب ألا تقل الكتلة التراكمية في هذا النطاق عن 90%.

مظهر:يجب أن يكون رمل الكوارتز عبارة عن جزيئات بيضاء، مع درجة معينة من الشفافية، وهذا يمكن أن يضمن انتقال الضوء من الزجاج الكهروضوئي.

3. الملخص

رمل الكوارتز هو نوع من معادن السيليكات الصلبة، المقاومة للتآكل، والمستقرة كيميائيًا. يمكن لرمل الكوارتز عالي النقاء إنتاج زجاج بشفافية عالية وخصائص بصرية جيدة، وهو مناسب لإنتاج أنواع مختلفة من الزجاج. تجدر الإشارة إلى أن حجم الجسيمات وشكل رمل الكوارتز لهما تأثير مهم على تصنيع الزجاج. فقط بعد الطحن والتصنيف، يمكن أن يصبح رمل الكوارتز الطبيعي مادة خام مؤهلة لتصنيع الزجاج. يساعد حجم الجسيمات الموحد على سيولة وتوحيد سائل الزجاج. في الوقت نفسه، من أجل تحسين القيمة الصناعية لرمل الكوارتز، من الضروري تعديل سطحه لتحسين توافقه وقابليته للتشتت مع البوليمرات العضوية.