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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。但早期使用的多為含粘土的天然硅砂即山砂和河砂,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。鑄件進入工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)后,特別是造型機械化后,這種含粘土的天然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,因此開始建砂廠,對天然硅砂進行水洗、擦洗、精選,得到各種高質(zhì)量硅砂�；�?qū)⒐枋�破碎制成的人工硅砂。同時,也擴大了各種非硅質(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)展了硅砂浮選技術(shù),以提高硅砂的品位和質(zhì)量。

鑄造砂應(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。

鑄造砂的顆粒形狀和顆粒組成對型砂的流動性、緊實性、透氣性、強度和抗液態(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)。

鑄造砂的形狀一般分3種。

①圓形砂:顆粒為球形或接近于球形,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,且銳角較多。鑄造砂的顆粒形狀一般以角形系數(shù)(砂粒實際比表面積/球形砂粒理論比表面積之比)來表示。

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)篩篩分后砂粒最集中的3個相鄰篩子的頭尾篩號表示顆粒組成。

鑄造砂按礦物組成不同分為石英砂和特種砂兩大類,石英砂俗稱硅砂。

主要礦物組成為石英,主要化學(xué)成分為SiO2。
①天然硅砂:因其化學(xué)成分,粒度組成不同,分別用于有色合金鑄件、鑄鐵件及中小型鑄鋼件的型砂和芯砂。
②精選天然硅砂:用于以有機物作為粘結(jié)劑的各種鑄鋼件型砂和芯砂。
③人工硅砂:用于精鑄、打爐襯或鑄鋼件的型砂和芯砂。

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?a href="/baike/list_71.html">涂料。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。⑦寶珠砂:主要礦物組成是Al2O3,耐高溫、易潰散、粒型好、抗酸堿侵蝕、破碎率低、回用性強等優(yōu)點。是鑄鐵、鑄鋼、鑄銅、鑄鋁以及芯砂的理想造型材料。其性價比超過鉻礦砂,鋯英砂。

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)的鑄造砂資源陸續(xù)進行了普查,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,天然硅砂儲藏量達數(shù)億噸,其顆粒形狀接近圓形,SiO2含量為90%左右,非常適合工業(yè)鑄造。福建晉江、東山的海砂,SiO2含量為94~98%。江西的都昌、星子、永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。廣州、湖南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)。