Quarzsand

Großaufnahme von Quarzsand aus Uhry („Weiße Sande von Uhry“)
Video des LVR-Institut für Landeskunde und Regionalgeschichte: Geologische Informationen über Quarzsand im Allgemeinen und die Lagerstätte Frechen im Besonderen (2011)

Quarzsand bezeichnet einen Typ von Sand, der überwiegend aus Quarzkörnern besteht. Allgemeinsprachlich und in technischem Zusammenhang werden damit jedoch meist Sande bezeichnet, die nahezu ausschließlich aus Quarzkörnern bestehen.

Verwendung

Fertigende Industrie

Weitgehend reine Quarzsande werden vor allem in der Glasindustrie zur Herstellung von Flach- (Float) und Hohlglas eingesetzt. Nur eisenarme Sande (weniger als 0,03 Gew.-% Fe2O3) sind für die Herstellung von Weißglas geeignet. In den Schmelzöfen werden überwiegend feine Sande mit einer Korngröße von 0,1 bis 0,5 mm und einer Restfeuchte von weniger als 5 % Wasser (sogenannter Feuchtsand) eingesetzt, da kleine Korngrößen ein homogeneres Gemisch, insbesondere im Hinblick auf färbende Zusätze, ermöglichen und Wasser den Schmelzpunkt verringert.

Verwendung findet reiner Quarzsand auch bei der Herstellung von Keramik, bei der Emaillierung, in Glasfasern, in der chemischen Industrie, in Schleif- und Putzmitteln, in Gießereien als Werkstoff für das Sandformverfahren, als Magerungsmittel, als Füllstoff (z. B. in Quarzsandhandschuhen) sowie als Strahlsand und Bremssand. Zudem auf Rasenflächen (Golfplätze, Fußballplätze) zum ebnen und besseren Drainage.

Frac Sand

Vorkommen altpaläozoischer Quarzsande im nördlichen Mittelwesten der USA:
  • Jordan-, Wonewoc- und Mount-Simon-Formation
  • St.-Peter-Formation
  • Ottawa Silica Sand aus Illinois unter dem Elektronen­mikroskop

    Mittel- bis grobkörniger, reiner Quarzsand mit hohem Kornrundungsgrad wird als Stützmittel (englisch proppant) für die Erdöl- und Erdgasförderung mittels Fracking benötigt. Für diesen Frac Sand gilt in den USA der sogenannte Ottawa Silica Sand oder Northern White, der aus schwach verfestigten Sandsteinen u. a. der kambro-ordovizischen Jordan-Formation und der ordovizischen St.-Peter-Formation in Minnesota, Wisconsin und Illinois gewonnen wird, als Standard. Weniger bedeutende Vorkommen werden von stratigraphischen Äquivalenten dieser Formationen in Oklahoma, Arkansas, Texas und Missouri gebildet. Der drastische Anstieg der unkonventionellen Erdöl- und Erdgasförderung in den USA seit dem Jahr 2000 hat zu einem Anstieg in der Nachfrage und damit zu einer Ausweitung des Abbaus entsprechender Sande geführt, vor allem in den Bundesstaaten Wisconsin und Minnesota.[1]

    Fördermengen und sonstige Vorkommen

    Quarzsandabbau mittels Saugbagger in Haltern am See
    Quarzsandabbau in Uhry

    Die weltweiten Quarzsandreserven werden als praktisch unbegrenzt angegeben. Sehr große Vorkommen gibt es in weiten Teilen Europas. Die Weltförderung im Jahr 2013 betrug 142 Mio. Tonnen.[2]

    In Deutschland betrug die Jahresförderung an (reinem) Quarzsand 2014 nach Angaben des Bundesverbandes Mineralische Rohstoffe (MIRO) 10,4 Mio. Tonnen. Davon sind fast 2 Mio. Tonnen exportiert worden, wobei mehr als drei Viertel (77 %) des Exports in die Benelux-Länder ging.[3] Der Quarzsand wird überwiegend durch Abbau von geologisch relativ jungen oder sehr jungen Lockersedimenten gewonnen, unter anderem in Uhry (südliches Niedersachsen) oder in Haltern am See (Münsterland). Teilweise fällt er jedoch auch als Nebenprodukt des Abbaus und der Aufbereitung von kaolin­haltigem Sandstein an, beispielsweise im Mittleren Buntsandstein der Oberpfalz (siehe → Monte Kaolino). Eines der bedeutendsten quarzsandfördernden Unternehmen Deutschlands ist die Quarzwerke Gruppe mit Hauptsitz in Frechen.

    In Österreich wird Quarzsand überwiegend aus tertiärzeitlichen Ablagerungen am Südrand der Böhmischen Masse gewonnen. Diese Vorkommen sind unter den Bezeichnungen Linzer Sande und Melker Sande bekannt. Die durchschnittliche jährliche Fördermenge an Quarzsand in Österreich beträgt rund 1 Mio. Tonnen.[4]

    Literatur

    • Winfried Koensler: Sand und Kies – Mineralogie, Vorkommen, Eigenschaften, Einsatzmöglichkeiten. Enke Verlag, Stuttgart 1989, ISBN 978-3-432-97551-1.
    Commons: Quarzsand – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

    Einzelnachweise

    1. Mary Ellen Benson, Anna B. Wilson: Frac Sand in the United States – A Geological and Industry Overview. USGS Open–File Report 2015–1107. United States Geological Survey, Department of the Interior, Washington, D.C. 2015, doi:10.3133/ofr20151107
    2. Thomas P. Dolley: Silica. USGS 2013 Minerals Yearbook. United States Geological Survey, Department of the Interior, Washington, D.C. 2015 (PDF)
    3. Dieter Huy, Harald Andruleit, Hans-Georg Babies, Harald Elsner, Doris Homberg-Heumann, Jürgen Meßner, Simone Röhling, Michael Schauer, Sandro Schmidt, Martin Schmitz, Michael Szurlies, Bernard Wehenpohl: Deutschland ‒ Rohstoffsituation 2014. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover 2015, ISBN 978-3-943566-29-1, S. 46 (online)
    4. Quarzsand. (Memento vom 5. Januar 2016 im Internet Archive) Internetpräsenz des damaligen österreichischen Bundesministeriums für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft

    Auf dieser Seite verwendete Medien

    Frac Sand Midwest.svg
    Figure 11: Surface exposures of frac sand source units in the upper Midwest
     
    Cambrian, undivided that includes the Jordan, Wonewoc, and Mount Simon Formations
     
    Jordan Formation in Iowa and its equivalent Trempealeau Formation in Michigan
    Quarzsandabbau Uhry See türkis.jpg
    Autor/Urheber: Nifoto, Lizenz: CC BY-SA 4.0
    Quarzsandabbau Uhry
    Geologisches. Zusatzfilm zu Aus Sand gebaut. Quarzsand - Ein rheinischer Rohstoff.webm
    (c) Alltagskulturen im Rheinland, CC BY 3.0
    Produkte. Zusatzfilm zu „Aus Sand gebaut. Quarzsand - Ein rheinischer Rohstoff …“

    2011 – Hauptfilm 20 min; 3 Zusatzfilme 10 min.

    Buch und Regie: Berthold Heizmann; Mitarbeit: Dagmar Hänel


    Alltägliche Gegenstände wie Glas, Spiegel, Sanitärkeramik, Porzellan, Farben und Lacke auf Möbeln und Parkett oder auch unser Auto haben eines gemeinsam – für ihre Herstellung benötigt man einen rheinischen Rohstoff: Quarzsand! Abgebaut wird dieser mitten im Rheinland, direkt vor den Toren Kölns bei Frechen. Die Quarzwerke GmbH bauen hier seit über 125 Jahren den Rohstoff ab. Das heute über die deutschen Grenzen hinweg tätige Familienunternehmen setzt über den Standort Frechen jährlich rund 800.000 Tonnen ab. Beliefert werden nicht nur die Glas- und Gießereiindustrie, auch Chemie, Bauindustrie und Bauchemie setzen Rohstoffe aus Frechen ein.

    Der Hauptfilm zeigt einerseits Abbau und Aufbereitung von Quarzsand, geht aber auch der Frage nach, wie die Quarzwerke den Begriff der Nachhaltigkeit mit Leben füllen. Dazu gehören der richtige Umgang mit dem Rohstoff, die systematische Entwicklung neuer Anwendungen und die sorgfältige Renaturierung ebenso wie die Einbeziehung von Experten und Nachbarn in diese nachhaltigen Prozesse.
    Quarzsandkörner.jpg
    Autor/Urheber: Nifoto, Lizenz: CC BY-SA 4.0
    Quarzsandkörner aus Uhry bei Königslutter
    Sand under electron microscope.jpg
    Grains of so-called “Ottawa Silica Sand” under an electron microscope. Magnification 150x. “Ottawa Sand” is a by-product of hydraulic mining of Ordovician orthoquartzites of the St. Peter Sandstone Formation of the Paleozoic intracratonic Illinois Basin.