MERKMALE VON SAND
UND KRITERIEN FÜR DIE ZERKLEINERUNG
VOM BAUSTOFF BIS ZUR HALBLEITERTECHNIK
Sand ist ein sehr weit verbreitetes unverfestigtes Sedimentgestein auf der Erde. Er zeichnet sich durch eine Korngröße zwischen 0,063 und 2,0 mm aus. Die mineralische Zusammensetzung kann sehr verschieden sein. Sehr viele Vorkommen bestehen aus Quarz bzw. Siliziumdioxid (SiO2). Aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften wird er vor allem in der Bau- und Glasindustrie verwendet. Die analytische Bewertung der chemischen Zusammensetzung und damit die Eignung für den vorgesehenen Verwendungszweck setzt die Zerkleinerung des Quarzsandes voraus.
VERWENDUNG VON QUARZSAND
20 g Sand gemahlen mit der PULVERISETTE 2 nach 30 min, Achatgarnitur
Der überall natürlich vorkommende Rohstoff wurde schon immer als Baumaterial und zur Herstellung von Glas verwendet. Erste textliche Nachweise zu Glas stammen aus Ugarit und sind auf etwa 1600 v. Chr. zu datieren. Über viele Entwicklungsstufen wurde es möglich, Glas kostengünstig und damit alltagstauglich herzustellen. Glas in allen Variationen findet Anwendung in nahezu jedem Bereich des Alltags. Auch erkannte man weitere Eigenschaften, die sich durch eine physikalische oder chemische Behandlung des Quarzsandes realisieren lassen.
Bereits 1899 führte der Chemiker Robert Küch die ersten Schmelzversuche mit reinem Siliziumdioxid durch und konnte so reines Quarzglas herstellen. Chemisch reines kristallines SiO2 zeigt einen starken piezoelektrischen Effekt, der eine Anwendung in der Halbleitertechnik und Chipherstellung findet. Allgemein bekannt ist die Anwendung als Schwingquarz in „Quarzuhren“. Die wohl aber wichtigste uns täglich umgebende Anwendung ist die Verwendung zur Herstellung von Beton.
Durch den spröden Charakter von Sand ist eine Zerkleinerung unproblematisch. Man muss dabei allerdings bedenken, dass Sand aufgrund seiner Zusammensetzung in der Abrasivität stark variieren kann. Um diesen Einfluss zu minimieren, wählt man typischerweise eine Mühle mit Schlagwirkung. Die FRITSCH Planeten-Kugelmühlen eignen sich besonders zu einer schnellen und wirkungsvollen Aufbereitung.
Das Anwendungslabor sowie die Anwendungsberater stellten eine Reihe von Vergleichsversuchen auf, um die Mahlung bezüglich Gerätewahl, Füllmenge, Flüssigkeitszugabe und vielen weiteren Parametern, immer weiter zu optimieren. Diese internen Vergleichsversuche belegen, dass die FRITSCH Planeten-Kugelmühlen die FRITSCH Mörsermühle bei der Aufbereitung von Sand, sowohl durch Effektivität, als auch Mahldauer bei weitem übertreffen. Dies liegt vor allem in der Kräfte- und Energieübertragung. Planeten-Kugelmühlen sind auf den Eintrag maximaler Schlagenergie optimiert. Eine Besonderheit bietet hierbei die FRITSCH Planeten-Kugelmühle premium line. Durch deutlich gesteigerte Drehzahl gelingt die Nassmahlung von Materialien bis in den Korngrößenbereich von einigen Nanometern. Bild links:100 g Quarzsand in der PULVERISETTE 6 nach 5 min, 250 ml Achatmahlbecher, 20 mm Kugel.
DIE AUFGABENSTELLUNG
Im konkreten Fall war hochreiner Quarzsand auf eine Korngröße von weniger als 100 µm zu zerkleinern. So aufbereitet kann daraus ein Wasserglas geschmolzen werden. Das Ziel, den Eisengehalt zu bestimmen, ist dann photometrisch unkompliziert möglich. Geringste Spuren Eisen in Glas färben extrem stark und es wäre fatal, wenn z.B. Fensterscheiben oder Trinkgläser eine unkontrollierte Braunfärbung aufwiesen. Deshalb ist die Kontrolle des Eisengehaltes von Quarzsand in der Glasindustrie von großer Bedeutung.
Ursprünglich wurde eine Mörsermühle für diese Aufgabenstellung genutzt
20 g Quarzsand sind mit der Mörsermühle PULVERISETTE 2 mit Achatschale nach 30 Minuten analysenfein.
100 g Quarzsand sind aber auch mit der Planeten-Kugelmühle PULVERISETTE 6 classic line unter Verwendung des 250 ml Achat-Mahlbechers und 15 Kugeln mit 20 mm Durchmesser ebenfalls aus Achat in 5 Minuten auf eine vergleichbare Feinheit zu bringen.
