A areia de sílica, que é um tipo de areia natural que contém partículas trituradas de quartzo, tem uma ampla variedade de aplicações industriais. Os especialistas valorizam a dureza, a inércia química e o alto ponto de fusão da areia de sílica e ela serve como componente principal na produção de diversos produtos, como vidro, cerâmica e concreto.
A versatilidade da areia sílica vai além de sua composição elementar. Inovadores e artistas usam areia de sílica em sua forma granular para fins como parte integrante da filtragem de água, fraturamento hidráulico e expressão artística. Sendo um dos minerais mais abundantes do planeta, as indústrias continuarão a encontrar formas de utilizar a areia de sílica, o que impulsionará o avanço tecnológico em múltiplas disciplinas.
O que é areia de sílica?
A areia de sílica é um material granular composto principalmente de dióxido de silício (SiO2) que está presente na forma de cristais de quartzo. É um dos tipos de areia mais comuns do mundo. A areia sílica se forma como resultado da erosão de rochas contendo quartzo.
A areia de sílica possui propriedades químicas e físicas valiosas no mundo industrial, incluindo alto ponto de fusão, resistência a reações químicas, resistência, dureza, transparência e excelente estabilidade térmica. Os fabricantes não valorizam a areia apenas por suas propriedades, mas também por seu baixo custo e abundância.
A areia de sílica também possui qualidades que apresentam desvantagens em aplicações específicas. Algumas delas incluem uma alta taxa de expansão térmica, baixa condutividade térmica e a liberação de partículas de sílica durante a mineração ou manuseio de areia de sílica, o que pode causar riscos respiratórios aos trabalhadores.
Fontes de areia de sílica
Os fabricantes obtêm areia de sílica de vários locais geológicos e usam diversos métodos. Esses elementos afetam a qualidade da areia sílica quanto à sua pureza e tamanho de partícula. Isto também pode determinar se a areia de sílica é ou não extraída de forma sustentável e no que diz respeito ao seu impacto ambiental.
Mineração de areia – As técnicas tradicionais de mineração de areia são comuns para a extração de areia de sílica. Os mineiros coletam areia de sílica de depósitos de areia na superfície da terra ou escavam abaixo da terra usando métodos a céu aberto ou de dragagem. Pedreiras – Os fabricantes também obtêm areia de sílica de pedreiras, onde extraem a areia de sílica de formações rochosas com grandes quantidades de quartzo. A extração envolve perfuração, detonação e britagem das rochas para produzir areia de sílica. Areia de praia e costeira – Em algumas regiões, a areia de sílica é um depósito natural ao longo de certas praias e zonas costeiras. Os processos naturais, incluindo a acção das ondas e do vento que provocam a erosão, criam a acumulação de partículas granulares nestas áreas. Depósitos aluviais – A areia siliciosa é comum em depósitos aluviais, que são depósitos sedimentares ao longo das margens de rios e córregos. Com o tempo, esses depósitos acumulam grandes quantidades de areia sílica que é coletada e processada para eliminar outras impurezas da mistura. Processos industriais – Alguns processos industriais, incluindo a extracção ou extracção de outros minerais, podem gerar areia de sílica como subproduto. Nestes casos, os fabricantes reúnem a areia sílica e a utilizam em outras aplicações.
Propriedades da Areia Sílica
A areia de sílica, também conhecida como areia industrial, possui muitas propriedades que se traduzem em uso importante em uma ampla variedade de indústrias.
Alta pureza
O elemento principal da areia de sílica é o dióxido de silício (SiO2) com cerca de 95% de pureza. Isto significa que contém dióxido de silício e está praticamente livre de impurezas contidas em outros tipos de areia, incluindo elementos como argila, lodo, ferro, mica, feldspato e matéria orgânica.
A alta pureza é essencial em aplicações como fabricação de vidro, fundição de metais e produção de eletrônicos, onde as impurezas podem ter um efeito adverso na aparência e no comportamento dos produtos resultantes.
Dureza
A areia de sílica contém um alto teor de quartzo, o que confere uma dureza impressionante às partículas de areia. O quartzo tem um nível de dureza logo abaixo do aço inoxidável, superior ao de muitos minerais existentes em outros tipos de areia. A dureza traz um alto nível de durabilidade em aplicações abrasivas de areia de sílica, como jato de areia, retificação e polimento.
Baixa condutividade térmica
A areia de sílica apresenta baixa condutividade térmica, o que significa que não conduz bem o calor. Isso o torna menos confiável em certas aplicações de fundição de metal, mas significa que é adequado como isolante térmico. Muitas fundições usam areia de sílica como material isolante para materiais refratários ou em moldes de fundição.
Alto Coeficiente de Expansão Térmica
A areia de sílica tem uma alta expansão térmica, o que significa que ela se expande e contrai em resposta às mudanças de temperatura. Esta é uma desvantagem na fundição de metais que utilizam metais com altos pontos de fusão, onde o movimento pode causar defeitos.
Inércia Química
A areia de sílica é quimicamente inerte, o que significa que não reage quimicamente com a maioria das substâncias. Esta propriedade o torna ideal em ambientes com alta exposição química ou condições climáticas extremas, onde outras substâncias podem corroer ou degradar.
Distribuição Uniforme de Tamanho de Partícula
As partículas de areia variam em tamanho de 1/16 mm a 2 mm. A areia de sílica é classificada para ter uma distribuição uniforme de tamanho de partícula. Essa distribuição de tamanho é uma característica vital que os fabricantes precisam saber ao escolher um tamanho de grânulo específico para sua aplicação. A distribuição precisa do tamanho das partículas é de vital importância em certas aplicações, incluindo filtragem de água, fraturamento hidráulico, fundição e fabricação de vidro.
Translucidez e Clareza
A translucidez e a clareza da areia de sílica são propriedades relacionadas. Translucidez significa a capacidade da areia de sílica de permitir a passagem da luz. A clareza da areia de sílica significa que ela pode transmitir luz através dela com distorções mínimas. O alto teor de quartzo da areia de sílica significa que ela possui altos níveis de translucidez e clareza. Esses níveis são afetados pelo nível de impurezas na areia, razão pela qual os fabricantes de vidro exigem entre 95% e 99% de areia de sílica pura. O vidro transparente requer a areia de sílica mais pura.
Abundância
A areia sílica é um dos materiais mais abundantes do planeta e possui ampla distribuição geográfica, o que significa que pode ser encontrada em locais de todo o mundo. A abundância do material mantém baixo o custo da areia de sílica, mas o custo exato da areia de sílica depende do processo de fabricação e da pureza da areia.
Implicações Ambientais
O uso de areia de sílica traz muitos benefícios ambientais, incluindo o fato de ser naturalmente sustentável. A areia de sílica é naturalmente abundante e é renovada de forma consistente através de processos naturais. A areia de sílica também tem um impacto ambiental menor do que outros materiais de construção porque requer processos de produção mínimos, desde o fornecimento até a distribuição. Componentes de areia de sílica, como moldes de fundição e materiais de construção, muitas vezes podem ser reciclados.
Risco de segurança
As partículas de areia de sílica são decompostas durante o fornecimento, processamento ou aplicações industriais. Estes podem gerar partículas finas de sílica, conhecidas como sílica cristalina respirável, com diâmetro de 2,5 micrômetros ou menor. Estes são facilmente inalados e podem entrar nos pulmões. Essas partículas podem causar danos significativos aos pulmões, o que pode levar à silicose, câncer de pulmão, doença pulmonar obstrutiva crônica e tuberculose.
Tipo e usos de areia de sílica
Existem vários tipos de areia sílica e as qualidades que as diferenciam as tornam utilizáveis para aplicações específicas.
Areia de sílica normal
Este é o tipo mais comum de areia de sílica. Possui uma distribuição granulométrica bem graduada, variando de grossa a fina. Seu principal componente é a sílica, que representa cerca de 95% de sua composição total. Impurezas como alumina, ferro e cal constituem os outros 5%.
Usos: Projetos paisagísticos e decorativos, jato de areia industrial, argamassa de cimento, preenchimento de campos esportivos, material de preenchimento de construção
Areia de sílica industrial
A areia de sílica industrial é caracterizada por altos níveis de sílica pura, com o mínimo de impurezas. Isso garante que ele atenda aos padrões de qualidade para uma variedade de aplicações especializadas.
Usos: Fabricação de vidro, cerâmica, fibra de vidro, enchimento em tintas, revestimentos e produtos de borracha
Areia de sílica muito fina
A areia de sílica muito fina tem uma distribuição consistente de tamanho de partícula entre 0,06 mm e 1 mm. A areia de sílica muito fina também se caracteriza por um alto grau de pureza.
Usos: Concreto de alto desempenho, materiais refratários, cimento para poços de petróleo e gás, compósitos poliméricos, nanotecnologia, revestimentos de alto desempenho, eletrônicos
Areia de sílica para filtragem de água
A areia para filtragem de água é produzida para controlar uma distribuição uniforme de tamanho de partícula, alta pureza e formato arredondado. Este tipo de areia é eficaz para remover impurezas da água à medida que ela flui através das partículas de areia.
Usos: Filtragem de água potável, filtração de piscinas, tratamento de água industrial, tratamento de águas residuais, remediação de águas subterrâneas, dessalinização.
Areia de sílica para grama
A areia de sílica para grama é uma areia de preenchimento fabricada para uso em sistemas de grama artificial. Estabiliza e suporta sistemas de relva. Tem um tamanho de partícula mais grosso do que a areia de sílica normal para garantir uma drenagem adequada. A areia de grama tem formato arredondado para minimizar a possibilidade de abrasões e alto nível de pureza para melhorar a aparência da areia.
Usos: Areia de enchimento e decorativa para áreas relvadas desportivas e recreativas
Areia Frac Sílica
A areia de sílica frac é usada em técnicas especializadas de perfuração de petróleo e gás. A areia fraturada é caracterizada por um alto grau de pureza (mais de 99% de sílica), o que é vital para proteger o petróleo e o gás contra contaminação. Ele também possui formato arredondado específico, tamanho de partícula uniforme e resistência ao esmagamento.
Usos: Fraturamento hidráulico, mineração de areia fraturada
Areia de sílica para fundição
A indústria metalúrgica utiliza areia de fundição para criar moldes e machos para fundição de metal. A areia de fundição possui partículas de areia grossas e finas para permitir uma boa compactação. Também possui alto nível de pureza, de 95% a 99% dependendo do tipo de metal a ser fundido e baixo teor de umidade.
Usos: Fabricação de moldes, fabricação de núcleos, fundição sem cozimento, fundição por cera perdida
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