Quarzsand

Sand, dessen Hauptbestandteil das Mineral Quarz ist.

Neben dem Hauptmineral Quarz enthalten die in Lagerstätten abgebauten Quarzsande unterschiedliche Anteile verschiedener Begleitminerale, wie Feldspäte, Tonminerale, Glimmerminerale, karbonatische und kohlehaltige Bestandteile.

Als Formgrundstoffe eingesetzte Quarzsande stammen vorzugsweise aus dem Quartär und Tertiär. Sie weisen aufgrund der Verwitterungsbedingungen des Ausgangsgesteins und der Ablagerungsvorgänge unterschiedliche Qualitäten auf.

Der Abbau von Quarzsanden erfolgt abgestimmt auf die Lagerstättenverhältnisse mittels mechanischer Abbaugeräte, z. B. Löffel- oder Schaufelradbagger. Daneben ist auch eine Nassgewinnung möglich. Die Aufbereitung der Quarzsande in den Gruben erstreckt sich auf Wasch- und Läuterungsprozesse mit anschließender Hydroklassierung, gegebenenfalls Flotation, und Trocknung in Drehrohr- und Wirbelschichtaggregaten.

Die Eignung eines Quarzkornes als Formgrundstoff wird in erster Linie durch den Anteil an SiO2 bestimmt. Je höher dieser Anteil, d. h. je weniger Beimengungen niedrigschmelzender Verbindungen vorliegen, umso günstiger wird sich der Sand besonders gegenüber hohen thermischen Belastungen verhalten. Allgemein werden Richtwerte für den SiO2-Gehalt zwischen 94 und > 99% angegeben. Die zulässigen Anteile an Alkali (K2O und Na2O) sind mit 0,1 bis O,2 %, die von Erdalkali (CaO und MgO) mit 0,1 bis 0,4 % begrenzt. Höhere Gehalte bewirken, besonders wenn sie an der Kornoberfläche festhaften, eine Herabsetzung des Sinterpunktes. Auswirkungen sind auch auf den Härtungsverlauf, besonders bei säurehärtenden Kunstharzbindern gegeben. In diesem Zusammenhang ist auch eine Begrenzung der Schlämmstoffgehalte auf 0,2 bis 2,0 % festgelegt. Die im Schlämmstoff enthaltenen Verunreinigungen bewirken ebenfalls eine Neutralisation des Säurehärters und führen dadurch zu höheren Härterverbrauch.

Ein Beispiel zeigt Tafel 1 am Quarzsand GS 25 der Strobel Quarzsand GmbH.

Die Kornoberfläche (Bilder 1 bis 4) spielt eine wichtige Rolle im Zusammenhang mit der Spaltbarkeit der Körner durch thermische und mechanische Beanspruchung. Außerdem ist sie auch im Hinblick auf eine verstärkte Adsorptionsneigung, die zu einem erhöhtem Binder und Wasserbedarf im Formstoff führt, zu beachten.

Die Oberflächenstruktur beeinflusst neben den granulometrischen Kennwerten und der Art und Menge vorhandener Feinanteile wesentlich die Haftkräfte zwischen Binderhülle und Kornoberfläche. Zusätzlich zu den Adsorptionsverfahren sind durch rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen (REM) über die Ermittlung eines Rauheitsgrades (RAG-Wert) erweiterte Bewertungsmöglichkeiten gegeben.

Quarzsande sind eine wichtige Formstoffgrundlage für Sandguss, Maskenguss und Feinguss sowie zur Herstellung von Sand- und Maskenkernen. Durch Zumischen entsprechender Binder im Rahmen der Sandaufbereitung in der Gießerei erhält man die als Formstoffe bezeichneten Form- und Kernsandmischungen auf Quarzsandbasis.

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