铸造用硅砂的来源和加工优化方案

硅砂是构成砂型的基本成分，广泛应用于铸钢、铸铁和铸造非铁合金，是铸造生产中用量最大的原材料。

1.硅砂的来源和分类

我国铸造生产中所用硅砂根据其来源和加工方式的不同，可以分为天然硅砂和人工硅砂两大类。天然硅砂是由火成岩经过风化或变质作用，逐渐剥裂、细化，坚硬的石英颗粒与其他组分分离，然后再经水流或风力搬运沉积形成砂矿。这些砂矿按其成矿条件和特点，可以分为河砂、湖砂、海砂和风积砂等几种。海砂和湖砂还可再细分为海（湖）滩砂、沉积砂和堆积砂等。

在我国，风积砂分布在内蒙古通辽的西辽河上游一带，河砂分布在黄河故道以及其他河流流域，湖砂分布在鄱阳湖、洞庭湖等湖泊周围地区。上述地区硅砂的二氧化硅含量（质量分数）都为85%～97%，是我国主要的铸铁用砂产地，其中洞庭湖硅砂SiO₂含量高，可用于铸钢件的生产。海砂则分布在福建省闽江口以南和海南省文昌市、东部沿海，以及广东省珠江三角洲新会区等地，二氧化硅的质量分数在97%以上的天然硅砂可用于铸钢件的生产。

为了提高硅砂质量，一些砂厂开始对原砂进行水洗或擦洗加工，以降低原砂含泥量，如通辽市、都昌县、长沙市、平潭县等地已建立硅砂选矿厂，对原砂进行精选，以提高原砂的二氧化硅含量。

人工硅砂是将硅石或硅砂岩经过采矿、清洗、粗碎、细碎及筛选等加工而制成。硅石的二氧化硅含量很高，但岩石坚硬，破碎后所得砂粒大部为尖角形，而巨粉尘较多。硅砂岩的结构较松散，比较容易破碎，胶结的砂粒经加工后仍然保持原来的形状，因此粒形较好。我国早期铸钢大都采用硅石加工制成的人造硅砂，现逐渐被石灰石砂和天然硅砂所代替。

2.硅砂的加工

（1）水洗或擦洗 硅砂原矿中颗粒直径小于0.02mm的泥分及砂粒表面的一些污染物，一般都需要通过水洗或擦洗加以清除。

原矿是采用水洗还是擦洗，应该根据原矿的含泥量及砂粒表面被杂质污染的情况来决定。如果原矿泥的质量分数低于1%，砂粒表面洁净，一般经水采和水洗即可使硅砂中泥的质量分数达到0.3%以下。如果原矿泥的质量分数在2%左右或更高，而砂粒表面的污染物又较多，则一般要通过擦洗才能使硅砂的含泥量达到树脂砂或自硬砂用砂的要求。

（2）粒度分选 目前我国硅砂粒度的分选方法主要有水力分级和机械筛选分级两种，其过程及特点见表2-5。

表2-5 硅砂粒度分选的过程及特点(www.xing528.com)

（3）浮选 对于含二氧化硅量较低的硅砂，为了将砂中二氧化硅的质量分数提高到97%以上，满足铸钢用砂的需求，必须对硅砂进行浮选，以去除砂中云母、含铁矿物及长石等杂质矿物。

浮选方法有许多种，应该根据原矿特点及产品用途选用不同的选矿工艺。对于铸造用硅砂，浮选主要是去除砂中的长石。浮选工艺对原矿粒度、矿浆的PH，以及捕收剂、活化剂、抑制剂的种类和性能有一定的要求，工艺比较复杂，建厂投资比较大。

浮选时一般先要去除泥尘，然后用胺类捕收剂，最后用氢氟酸和胺（或其他混合捕收剂）选出长石，获得硅砂精矿。

（4）其他加工方法

1）表面磨削。为改善砂粒表面状态，进一步清除砂粒表面的黏附物，减少它们对黏结剂附着及混合料紧实的不利影响，提高混合料的强度，除了一般的擦洗外，在一些特定的条件下，可以对某些原砂进行表面磨削处理。通常经磨削后，角形因数降低，树脂砂的工艺试验强度可提高20%左右。

2）化学和高温熔烧处理。砂粒表面经过化学处理后，对混合料的硬化性能和强度会产生显著的影响，如对硅砂进行净化和钝化处理；将原砂用复合表面活性剂进行清洗，或将原砂在800℃加热，进行表面高温改性处理；将硅砂在粉状物料链板式连续加热炉中，在870℃以上进行高温焙烧处理，以降低硅砂的发气量和高温膨胀量等。

（5）人造硅砂的加工 人造硅砂系由硅石或硅砂岩经破碎、筛选后制成，与天然硅砂相比，它增加了一个从岩石到细砂粒的加工过程。硅石从矿山开采运入加工厂后，先经过冲洗并去除黏土等杂质矿物，然后用颚式破碎机将矿石破碎成小块，再用辊式破碎机或碾压机进一步压碎成砂粒，最后再进行粒度筛选分级。

用硅石加工的砂粒比较分散，而巨含一定数量的细粉。为避免硅砂粉尘对人体的危害，人工硅砂一般都采用湿筛工艺，而巨要多道筛选，才能获得符合铸造需要的各种规格的硅砂。