第2章 原砂及耐火原料<br> 2.1 概述<br> 耐火原料的种类繁多，分类方法也多种多样。按原料的生成方式分，可分为天然矿物原料与人工合成原料两大类。天然矿物原料仍然是耐火原料的主体。自然界中存在的各种矿物是由构成这些矿物的各种元素所组成。现在已探明氧、硅、铝三种元素的总量约占地壳中元素总量的90％，氧化物、硅酸盐和铝硅酸盐矿物占明显优势，是蕴藏量十分巨大的天然耐火原料。天然耐火原料的主要品种有：硅石、石英、硅藻土、蜡石、粘土、铝矾土、蓝晶石族矿物原料、菱镁矿、白云石、石灰石、镁橄榄石、蛇纹石、滑石、绿泥石、锆英石、珍珠岩、铬铁矿和天然石墨等。天然原料通常含杂质较多，成分不稳定，性能波动较大，只有少数原料可直接使用，大部分都要经过提纯、分级，甚至煅烧加工后才能满足耐火材料的生产要求。<br> 按耐火原料的化学组分，可分为氧化物原料与非氧化物原料。按耐火原料化学特性分，又可分为酸性耐火原料，如硅石、锆英石等；中性耐火原料，如刚玉、铝矾土（偏酸性）、莫来石（偏酸性）、铬铁矿（偏碱性）、石墨等；碱性耐火原料，如镁砂、白云石砂、镁钙砂等。<br> 习惯上，人们通常按耐火原料的化学矿物组成、开采或加工方法、特性以及在耐火材料中的作用进行综合分类。<br> 耐火原料是铸造冶金行业应用最为广泛的非金属材料。在铸造生产的造型、制芯及铸型涂料的配制中，使用的耐火原料通常以粒状（称为砂）或粉状形式出现的。作为原砂，其中用量最大的是以石英为主要矿物成分的天然硅砂。这是因为天然硅砂资源丰富、分布极广、易于开采、价格低廉，能满足铸造大多数工艺的要求。<br> 虽然硅砂来源广、价格低，能满足一般铸铁、铸钢和非铁合金铸件生产的要求而得到广泛应用，但是硅砂还有一些缺点：热膨胀系数比较大，而且会因相变而产生突然膨胀；热扩散率比较低；蓄热系数比较低；容易与铁的氧化物起作用等。这些都会对铸型与金属液的界面反应起不良影响。在生产高合金钢铸件或大型铸钢件时，使用硅砂配制的型砂，铸件容易发生粘砂缺陷，使铸件的清砂十分困难。清砂过程中，工人长期吸入硅砂粉尘易患矽肺病等。
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