宝珠砂（陶瓷砂/煅烧陶粒砂）制作工艺详解
宝珠砂是一种通过高温煅烧制成的人造球形铸造砂，其核心工艺可分为 原料处理、成球、煅烧、后处理 四大阶段，具体流程如下：
1. 原料选择与预处理
主要原料：
高铝矾土（Al₂O₃ ≥ 85%）、煤矸石或工业氧化铝粉（控制Fe₂O₃＜0.3%）。
粘结剂：膨润土或有机粘结剂（如聚乙烯醇）。
预处理工序：
破碎筛分：原料经颚式破碎机→雷蒙磨粉碎至200目（74μm）以下。
除铁处理：磁选机去除Fe₂O₃杂质（影响耐火度）。
配料混合：按Al₂O₃/SiO₂比例（通常7:3）精确配比，加入3-5%粘结剂。
2. 成球工艺（关键步骤）
成球方式：
圆盘造粒机（主流工艺）：混合粉料在倾斜旋转盘中滚动，喷洒雾化水，形成1-3mm生料球。
喷雾干燥塔（高端产品）：浆料高压喷雾成微球，粒径更均匀（±0.1mm）。
技术参数：
圆盘转速15-25rpm，倾角45-60°，成球率需＞90%。
生料球抗压强度≥50N/颗（避免运输破碎）。
3. 高温煅烧（核心工序）
窑炉类型：
干燥段（200-400℃）→ 预热段（800℃）→ 煅烧段（1550-1700℃）→ 冷却段。
回转窑（连续生产）：长度40-80m，温度分段控制：
隧道窑（小批量高精度）：烧结时间8-12小时。
烧结反应：
高铝矾土中的Al₂O₃与SiO₂在1600℃生成 莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂），赋予高耐火性。
球形保持：熔融表面张力使颗粒自发球化（类似钢丸生产工艺）。
关键控制点：
温度波动＜±10℃，避免过烧（粘连）或欠烧（强度不足）。
氧气浓度控制（防止Fe²⁺氧化发红）。
4. 后处理与分级
冷却：
出窑后急冷（风冷）至200℃以下，防止晶粒粗化。
筛分：
振动筛按AFS细度分级（如50-100目用于精密铸造，20-40目用于大型铸件）。
表面处理（可选）：
硅烷偶联剂涂层：提升与树脂粘结剂的相容性（用于3D打印砂）。
碳化处理：表面沉积碳层（提高铸铁件抗粘砂性）。
5. 质量检测标准
| 检测项目 | 方法标准 | 典型值 |
|---|---|---|
| 球形度 | ISO 13503-2圆度测试 | ≥0.9（完美球体=1） |
| 耐火度 | GB/T 7322-2017 | ≥1790℃ |
| 堆积密度 | ASTM B527 | 1.8-2.2g/cm³ |
| 酸耗值 | AFS标准 | ＜5mL（低反应性） |
环保与成本优化
节能工艺：
余热回收系统（降低30%燃气消耗）。
粉尘收集（脉冲布袋除尘，排放＜10mg/m³）。
废砂再生：
旧砂经800℃焙烧后，可重复使用5-8次（成本降低40%）。
