基本信息
名詞定義

中文名稱：寶珠砂

英文名稱：ceramsite

定義：寶珠砂是對熔融狀態(tài)下的煅燒鋁礬土原料進行噴霧處理，使之再結(jié)晶成型的球狀砂

主要性能

1. 粒形：球形

2. 角形系數(shù)：≤1.1 極似球狀

3. 密度 (堆積)：1.95-2.05 (g/cm3)

4. 耐火度：≥1790℃

5. 熱膨脹率：0.13% (1000℃加熱10分鐘)

6、PH值：7.2-7.8

7、氧化鋁含量：≥75%

粒度分布

粒徑在0.053 mm(270目)～2.0mm（10目）之間，客戶可根據(jù)自己的工藝要求，對粒度分布情況作具體規(guī)定。

性能特點
致密的球形

寶珠砂粒形為球狀，表面光滑且表面積小，流動性及填充性。因此在獲得良好的鑄模強度和高透氣性的同時與其它型砂相比能夠大量減少粘結(jié)劑使用量。同時還具有的潰散性。

熱膨脹率低

寶珠砂熱膨脹率低于其它鑄造用砂。所以生產(chǎn)鑄件的尺寸精度高，裂紋及缺陷少，鑄件成品率高。

耐破碎性好

寶珠砂的體積致密，強度高，重復(fù)再生使用也很少破碎，大幅提高型砂再生回用率，減少了廢砂排放量，利于環(huán)境保護。

耐火度高

主要成分是三氧化二鋁，PH值呈中性，屬鋁硅系耐火材料，耐火性能很好，能滿足各種金屬及合金鑄造要求。

性能優(yōu)勢
寶珠砂VS硅砂

1、寶珠砂的耐火度硅砂，而且造型時填充的緊實度高，因而，可使鑄件的表面質(zhì)量提高，生產(chǎn)中的廢品率降低；

2、球形的寶珠砂流動性很好，對于形狀復(fù)雜的鑄件，內(nèi)夾角、深凹處、平孔等難以填充的部位，都易于填緊。因而，可顯著減少這些部位的包砂缺陷，大幅度減少清理和精整的工作量；

3、耐破碎性好， 回收率高，排放的廢棄物也相應(yīng)地減少；

4、熱膨脹率小，熱穩(wěn)定性好，不會發(fā)生二次相變而引起膨脹缺陷，大大提高了尺寸精度

雖然寶珠砂的價格比硅砂高不少，如使用得當，全面核算下來，不僅可明顯提高鑄件質(zhì)量，而且可降低生產(chǎn)成本；

5、寶珠砂的粒型為球形，接觸面為點接觸，達到相同的強度需要的樹脂少，從而大大降低了生產(chǎn)成本。

寶珠砂VS鉻鐵礦砂

1、堆積密度小于鉻鐵礦砂，降低型砂的使用成本

2、粒型極似球形，粘結(jié)劑使用量少

3、耐破碎性好，提高回收率，再生性能好

4、鉻鐵礦砂中的鉻及其化合物會引起重金屬污染，而寶珠砂對環(huán)境，有利于環(huán)境保護

寶珠砂VS鋯英砂

1、寶珠砂粒型極似球形，粘結(jié)劑使用量少

2、相對于資源緊缺價格昂貴的鋯英砂，其原料儲藏豐富，價格低廉。

3、其耐破損性好，回收率高，可循環(huán)利用，既節(jié)約了鋯砂又保護了環(huán)境，避免了鋯英砂的放射性對一線工人的傷害

應(yīng)用領(lǐng)域
用于V-法鑄造和消失模鑄造

V -法鑄造全部用干砂造型，消失模鑄造大部分也采用干砂造型。如采用硅砂，落砂過程中散發(fā)硅粉塵很多，勞動條件很壞，這是亟待解決的問題。用寶珠砂代替硅砂，可大幅度減少散發(fā)的粉塵，而且粉塵中所含的硅質(zhì)粉塵很少，對改善勞動條件和保護環(huán)境意義重大。

除此以外，還有以下好處：

1、寶珠砂的耐火度硅砂，而且造型時填充的緊實度高，因而，可使鑄件的表面質(zhì)量提高，生產(chǎn)中的廢品率降低；

2、球形的寶珠砂流動性很好，對于形狀復(fù)雜的鑄件，內(nèi)夾角、深凹處、平孔等難以填充的部位，都易于填緊。因而，可顯著減少這些部位的包砂缺陷，大幅度減少清理和精整的工作量；

3、每噸鑄件耗用的型砂量可減少90%，排放的廢棄物也相應(yīng)地減少；

4、消失模鑄造采用樹脂粘結(jié)砂造型時，樹脂的用量可減少1/3。

雖然寶珠砂的價格比硅砂高不少，如使用得當，全面核算下來，不僅可明顯提高鑄件質(zhì)量，而且可降低生產(chǎn)成本。

寶珠砂的熱膨脹率低是一項重要的優(yōu)點，可防止鑄件產(chǎn)生膨脹缺陷，但這一特性也有一定的負面作用。由于其受熱后的膨脹率比硅砂低得多，生產(chǎn)鑄鐵件，特別是球墨鑄鐵件時，鑄型制約鑄件石墨化膨脹的作用較差，因而鑄件易產(chǎn)生收縮缺陷，應(yīng)適當?shù)卦O(shè)置冒口。

在熔模鑄造中替代鋯砂和鋯砂粉

目前，我國熔模精密鑄件的年產(chǎn)量在50萬噸以上，型殼廢料大約在100萬噸以上，型殼材料的循環(huán)利用，是一項值得關(guān)注的重要課題。

質(zhì)量較高的熔模精密鑄件，型殼的面層耐火材料（包括涂料中的骨料和撒砂）大都采用鋯砂粉和鋯砂。鑄件脫殼后，無法將其與背層耐火材料分離，不僅浪費了資源短缺、價格高昂的鋯砂，而且增加了型殼廢料回收利用的難度。

從1996年底開始，日本就將提高熔模鑄造技術(shù)、開發(fā)型殼面層用人造材料，列為戰(zhàn)略性基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)課題之一，由日本鑄造協(xié)會管理，日立金屬、ヨネダアドキャスト、キングパ－ツ、キャステム、妙中礦業(yè)等鑄造企業(yè)，以及伊藤忠陶瓷聯(lián)合實施，這一課題于2009年11月完成。主要成果是用燒結(jié)陶粒代替鋯砂，用陶粒粉代替鋯砂粉，背層則仍然采用與陶粒成分相近的硅鋁質(zhì)耐火材料。

這種型殼可用于大氣鑄造和真空鑄造，已用以制成燃氣輪機的鎳基合金噴嘴環(huán)。為了面層涂料中骨料的填充性能，面層涂料所用的陶粒粉予以表面燒熔處理。處理方法是：粉料通過高溫火炎，使其棱角燒熔、表面光滑。

由于型殼所用的耐火材料全部是硅鋁質(zhì)材料，廢棄的型殼，全部由伊藤忠陶瓷公司回收，經(jīng)適當處理后，重新制成陶粒和陶粒粉，循環(huán)利用，既節(jié)省了鋯砂，又保護了資源。

我國的寶珠砂，是經(jīng)電熔后制得的，質(zhì)地致密，表面光滑，性能優(yōu)于燒結(jié)陶粒。特別應(yīng)該提到的是：制造寶珠砂時，由于噴吹的作用，270目以下的微粒（粒徑0.053㎜以下）可能有5%左右。這些微粒，保留在寶珠砂中是不適宜的。如果將其收集，用于配制面層涂料，填充性能一定明顯優(yōu)于經(jīng)表面熔燒處理的粉料。

因此，可以認為：目前，我國熔模鑄造行業(yè)中免用鋯砂的條件已經(jīng)具備。

大型鑄鋼件方面替代鉻鐵礦砂

寶珠砂，除堆密度低于鉻鐵礦砂以外，一些主要的熱物性，如熱導(dǎo)率、熱膨脹率、耐火度等，都與鉻鐵礦砂相近。在顆粒形狀和耐破碎性方面，則比鉻鐵礦砂好得多，而價格卻只是鉻鐵礦砂的1/2左右。在綜合分析的基礎(chǔ)上，不難看出，寶珠砂是鉻鐵礦砂比較理想的替代材料。

日本特殊制鋼所已在生產(chǎn)中采用燒結(jié)陶粒代替鉻鐵礦砂，效果不錯，不足之處是鑄件表面易產(chǎn)生粘砂缺陷。通過試驗研究，得到的解決方案是加入4%的球狀氧化鐵。

寶珠砂的表面狀況遠優(yōu)于燒結(jié)陶粒，鑄件應(yīng)該不易于產(chǎn)生粘砂缺陷。實際上，我國已有幾家鑄鋼廠用寶珠砂替代鉻鐵礦砂，都得到了很好的效果。用寶珠砂代替鉻鐵礦砂，既能提高鑄件的表面質(zhì)量，又可降低生產(chǎn)成本，而且還便于舊砂的再生、回用。

在樹脂粘結(jié)砂和粘土濕型砂中代替硅砂

在型砂、芯砂中配用部分寶珠砂，能有效地防止鑄件產(chǎn)生膨脹缺陷。

近年來，我國一些覆膜砂制造廠商，已在原料砂中配加部分寶珠砂，從而可以使制成的殼型、殼芯具有耐高溫、低膨脹、易潰散、高強度、發(fā)氣量低等性能。對于形狀特別復(fù)雜的芯子，還可以解決射砂不易緊實的問題。

為適應(yīng)輕量化的要求、生產(chǎn)薄壁鑄鐵件時，如面砂中配入部分低密度陶粒，可有效地解決澆不足和冷隔之類的問題，而且可避免鑄件出現(xiàn)或過冷組織。這方面國外已有成功的經(jīng)驗，我國尚未見相關(guān)的報道。

在造型方面，用寶珠砂代替硅砂，有以下優(yōu)點：

1、工作場所大氣中粉塵含量大幅度減少，特別是其中的硅質(zhì)粉塵很少，這一點今后將越來越成為人們關(guān)注的焦點；

2、 每噸鑄件的原砂耗用量可大幅度減少，節(jié)省資源；

3、由于砂粒的流動性好，在相同的緊實條件下，鑄型、芯子的緊實度提高，而且仍保持良好的透氣性，有助于提高鑄件質(zhì)量；

4、型砂的起模性能顯著改善，可減小模樣的起模斜度，減少起模時的掉砂，有助于提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量；

目前，寶珠砂的價格比硅砂高得多，雖然其耗用量減少，僅就型砂而言，用人造砂代替硅砂，成本仍然較。但是，如果作全面的考核，總體效益可能會優(yōu)于采用硅砂。

用寶珠砂代替硅砂有很多好處，但是，一種新材料的應(yīng)用，一定也會有一些問題，需要認真地認識和了解，并采取恰如其分的措施，如：

（1）鑄鐵件的縮孔、縮松傾向

生產(chǎn)鑄鐵件，特別是球墨鑄鐵件時，雖然鑄型的緊實度較高，型壁運動量小，有減少縮孔傾向的作用，但是，寶珠砂的熱膨脹率只是硅砂的1/10,幾乎沒有硅砂膨脹對鑄件石墨化膨脹的抑制作用，鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松的傾向增大。在多數(shù)情況下，后一因素的作用大于因素，鑄件就可能出現(xiàn)縮孔、縮松類缺陷。

改變原砂時，工藝設(shè)計人員，應(yīng)該通過試驗，正確掌握所用型砂的特性，適當?shù)卦O(shè)置冒口和冷鐵。

（2）因比熱容大而影響樹脂自硬砂的硬化

酸硬化的呋喃樹脂樹脂自硬砂、甲階酚醛樹脂自硬砂，樹脂的硬化是縮合反應(yīng)，也就是說，樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)、硬化時，要析出水，需要熱量使水分蒸發(fā)、逸出，反應(yīng)才能繼續(xù)進行。人造砂的比熱容都比較大，特別熔制莫來石砂（寶珠砂），其比熱容幾乎是硅砂的2倍。樹脂發(fā)生硬化反應(yīng)時，如果砂粒過多地吸收了樹脂硬化反應(yīng)所析出的熱量，就會影響型砂的硬化速度和初始強度。由于還有其他影響因素的作用，也有的鑄造廠，在采用寶珠配制呋喃樹脂自硬砂時，未發(fā)現(xiàn)這種情況。但是，對這一問題予以認真的觀察和分析。

現(xiàn)階段，國內(nèi)一些的寶珠砂生產(chǎn)企業(yè)及覆膜砂生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)可以成熟的應(yīng)對和避免此問題。

在鋼包引流劑方面，代替鉻鐵礦砂

現(xiàn)如今鋼包引流劑的主要品種有硅砂引流劑、鉻鐵礦砂引流劑。而硅砂引流劑不利于填砂的自由下落，自然流動性差，易引起棚料；鉻鐵礦砂引流劑的性能很好，但對環(huán)境污染嚴重，成本高。

而寶珠砂引流劑是鉻鐵礦砂比較理想的替代材料，并且其粒形為球形，可有效降低燒結(jié)層的強度，有利于引流砂開澆；另外其比重小，成本遠遠低于鉻鐵礦砂。

在生產(chǎn)引流砂方面，寶珠砂代替鉻鐵礦砂有以下優(yōu)勢：

1、球狀粒形：粒形接近真圓，表面光滑，無凹凸脈紋，其流動性好，利于開澆；

2、熱膨脹率低：具有低熱導(dǎo)率，受熱后膨脹小，可防止棚料

3、耐火度高：主要成分是三氧化二鋁，所以耐火度≥1790℃，在一定的鋼水溫度下不過度燒結(jié)，可減少燒結(jié)層的厚度

4、與鋼水接觸可形成均與保護層，利用阻止引流少上浮，鋼水滲透

5、因?qū)氈樯盀閳A形，燒結(jié)層顆粒之間為點接觸，能有效地降低燒結(jié)層的強度，使引流砂利用開澆

6、在引流砂中，按配比可全部用寶珠砂，也可部分寶珠砂替代鉻鐵礦砂，價格遠遠低于鉻鐵礦砂。

使用時要注意，加入的引流劑要堆積成小包型，包型的中心要與鋼包出水口對正。 出鋼時要防止鋼流直接沖擊包型而影響開澆自流率。
沁新集團寶珠砂雖然起步晚但起點高，年產(chǎn) 10 萬噸的鋁礬土生產(chǎn)基地，為寶珠砂生產(chǎn)提供了可靠的原料保障；年發(fā)電量4億度的發(fā)電基地，為寶珠砂生產(chǎn)提供了可靠的能源保障；完善的質(zhì)控體系和的質(zhì)檢中心，為寶珠砂生產(chǎn)提供了可靠的質(zhì)量保障；嚴格的質(zhì)量標準和的研發(fā)機構(gòu)，為客戶提供適合、多樣化的產(chǎn)品。沁新集團寶珠砂將以其得天厚的優(yōu)勢，成為行業(yè)發(fā)展的寶珠砂生產(chǎn)基地。</a>
姚經(jīng)理

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