鑄造石英砂的歷史與發(fā)展
鑄造生產(chǎn)中用來配制型砂和芯砂的一種造型材料。在用粘土作為型砂粘結(jié)劑的情況下，每生產(chǎn)1噸合格鑄件，大約需要補(bǔ)充1噸新砂，因此在砂型鑄造生產(chǎn)中鑄造石英砂的用量*大。
簡史 中國在公元17世紀(jì)已使用硅砂作造型材料，用于制造鐘、鏡、鍋和火炮等鑄件。但早期使用的多為天然含粘土的硅砂即山砂和河砂，它有較好的可塑性，可直接用于制造鑄型和型芯，適于當(dāng)時手工生產(chǎn)的條件。進(jìn)入工廠化的大規(guī)模生產(chǎn)后，特別是造型機(jī)械化后，這種天然含粘土的硅砂性能的均一性差，型砂的質(zhì)量難以控制，不能滿足工藝要求，因此開始采用低含泥量的天然硅砂和將硅石破碎制成的人工硅砂。同時，也擴(kuò)大了各種非硅質(zhì)砂的使用。樹脂砂造型造芯工藝的應(yīng)用和發(fā)展，對鑄造用砂的質(zhì)量又提出了更高的要求，如細(xì)粉少，比表面積小，耗酸值低等。此外，對砂粒大小形狀和粒度分布狀況也有了新的要求。一些缺乏優(yōu)質(zhì)砂源的國家還發(fā)展了硅砂洗選技術(shù)，以提高硅砂的品位和質(zhì)量。
鑄造石英砂基本要求
鑄造石英砂應(yīng)滿足以下的要求：
①較高的純度和潔凈度，以硅砂為例，鑄鐵用砂要求SiO2含量在90％以上，較大的鑄鋼件則要求SiO2含量在97％以上；
②高的耐火度和熱穩(wěn)定性;
③適宜的顆粒形狀和顆粒組成;
④不易被液態(tài)金屬潤濕；
⑤價廉易得。
顆粒形狀和組成
鑄造砂的顆粒形狀和顆粒組成對型砂的流動性、緊實(shí)性、透氣性、強(qiáng)度和抗液態(tài)金屬的滲透性等性能有影響，是鑄造砂質(zhì)量的重要指標(biāo)。
顆粒形狀 鑄造石英砂的形狀一般有3種。
①圓形砂:顆粒為圓形或接近于圓形，表面光潔，沒有突出的棱角。
②多角形砂:顆粒成多角形，且多為鈍角。
③尖角形砂：顆粒成尖角形，且多為銳角。鑄造石英砂的顆粒形狀一般以角形系數(shù)（砂子實(shí)際比表面積／砂子理論比表面積）來表示。
顆粒組成 砂子的顆粒組成是用篩號來表示的，測定的方法是將經(jīng)水洗去泥分烘干后的干砂倒入標(biāo)準(zhǔn)篩，再放到篩砂機(jī)上篩分，篩分后將各篩子上停留的砂子分別稱重，通常用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分后砂粒*集中的3個相鄰篩子的頭尾篩號表示顆粒組成。
鑄造砂種類和用途 鑄造砂按礦物組成不同分為硅砂和非硅質(zhì)砂兩大類。
硅砂又叫石英砂，主要礦物組成為SiO2。
①天然石英砂：用于有色合金鑄件、鑄鐵件及中小型鑄鋼件的型砂和芯砂。
②精選水洗烘干石英砂：用于以有機(jī)物作為粘結(jié)劑的各種型砂和芯砂。
③高白水洗烘干石英砂：用于鑄鋼件的型砂和芯砂。
非硅質(zhì)砂 非硅質(zhì)砂種類較多，用途各異。
①石灰石砂：由石灰?guī)r破碎而成，主要礦物組成是CaCO3，用于鑄鋼件的型砂和芯砂。
②鋯砂:主要礦物組成是ZrO2•SiO2，用于大型鑄鋼件及合金鋼件的芯砂或砂型的面砂，或?qū)⑵浞哿嫌米魍苛稀?/span>
③鎂砂：主要礦物組成是MgO，用于高錳鋼鑄件的面砂、芯砂，其粉料可用作涂料。
④鉻鐵礦砂：主要礦物組成是鉻鐵礦FeO•Cr2O3，用于大型或特殊鑄鋼件的面砂、芯砂，其粉料可用作涂料。
⑤剛玉砂：主要礦物組成是剛玉α-Al2O3，用于熔模、陶瓷型鑄造的制殼材料。
⑥橄欖石砂：主要礦物組成是橄欖石(MgFe)2SiO4，用于鑄鐵件、有色合金鑄件以及高錳鋼鑄件的型砂和芯砂。
自然界中硅砂資源充足，但適合鑄造用的SiO2含量高的天然硅砂并不太多。中國于1951年開始，對境內(nèi)的鑄造石英砂資源陸續(xù)進(jìn)行了普查，但主要限于交通干線和主要工業(yè)城市附近。普查結(jié)果表明，中國可用于鑄造的天然硅砂資源十分豐富，分布范圍很廣。內(nèi)蒙古哲里木盟，天然硅砂儲藏量達(dá)數(shù)億噸，其顆粒形狀接近圓形，SiO2含量為90％左右。福建晉江、東山的海砂，SiO2含量為94～98％，含泥量低，均是較好的天然硅砂。江西的都昌、星子、*修縣均有大量第四紀(jì)河湖相積沉硅砂，SiO2含量為90％左右，含鐵量低，堿性氧化物少，粒度均勻，是較好的湖砂。河南，安徽等地有豐富的易破碎的風(fēng)化砂巖，可加工成人工硅砂，其SiO2含量在96％以上，可用于鑄鋼件的生產(chǎn)即鑄造石英砂。
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