(1)不可忽视锆砂的来源 锆砂是一种以硅酸锆(ZrSiO4)为主要组成的矿物,外观为无色的锥柱形细颗粒,常存在于海砂中,与硅砂、金红石、钛铁矿、独居石、磷钇矿等伴生。纯的锆砂大都是从这种海砂中获取金红石或某些稀有金属而派生的副产物,通常采用的工艺是将海砂经过重力选矿,靠密度差去除硅砂及脉石矿物;磁力选矿分离出含铁杂质,例如钛铁矿、石榴石、独居石;电力选矿分选出金红石等具放射性的物质从而得到锆砂,其出品率为千分之几,所以锆砂价格较贵。
(2)要选用锆砂作型(芯)砂的原砂,不可不知铸造用锆砂的技术指标 根据机械行业标准JB/T 9223—1999《铸造用锆砂》的规定,可按其化学成分分为四个等级,如表1-59。按其粒度组成分为三个规格,见表1-60。
表1-59 锆砂按化学成分分级(质量分数,%)
注:锆(Hf)系放射性元素,HfO2与ZrO2共生,难于分离。
铸造用锆砂的水的质量分数不得大于0.3%;酸耗值不得大于5;总放射性比活度不得大于7×104Bq/kg(2×10-6Ci/kg)。
表1-60 锆砂按粒度分组
注:峰值质量分数为粒度集中的相连三个筛号中,中间筛号上的余留量。
表1-59中,对P2O5的含量有相当严格的规定。这是因为锆砂中所含的放射性物质,在一些矿区常存于独居石[(Ce,La,Dy,…)PO4]及磷钇矿(YPO4)中。化学分析锆砂中P2O5的含量能间接反映这些带有放射性杂质的含量。以广东沿海和海南的锆砂为例,当其P2O5的质量分数小于0.15%时,可以满足允许使用的放射性比活度不大于7×104Bq/kg的限量要求。所以选用锆砂时,应特别注意P2O5的含量越低越好。(www.daowen.com)
(3)锆砂杂质中常含有微量放射性物质,使用时不可不采取一定的防护措施 锆砂的杂质中常含有微量放射性物质,故选用时应注意其放射性活度必须低于技术要求中其总放射性比活度不大于7×104Bq/kg或符合以下规定:
1)锆砂中所含天然钍的放射性活度应低于7.4×103Bq/kg。
2)锆砂中所含天然铀的放射性活度应低于7.4×105Bq/kg。
符合上述放射性活度的锆砂,在外部接触条件下外照射,对人体健康基本无影响,但应尽量防止进入体内。因此,使用时应采取一定的防护措施,如包装好、专处存放;封闭车间或工段专用;以及操作人员工作时带口罩;工作场所不吸烟和不进食;饭前、便后、工作完毕要洗手;工作服要专用和常洗;也不要把工作服穿到公共场所或带回家。
(4)不可忽视用锆砂作原砂配制的型(芯)砂的主要用途及其基本配方 锆砂通常用做大型铸钢件厚壁处和各种合金钢的面砂;也可用于复杂非铁合金铸件例如铝合金铸件的型(芯)砂;以及用作抗粘砂的涂料、涂膏;国外也有用作酚醛树脂覆膜砂的原砂来生产液压件等。
锆砂密度比硅砂高很多(参见表1-58),同时,锆砂粒形多为圆形或长椭圆形颗粒,其表面光滑,很少有裂纹及凹坑,因此,在达到与硅砂相同强度的前提下,其粘结剂加入量可明显比硅砂少;锆砂熔点高,大约在2000℃左右,导热性好,比硅砂高出两倍多,可防钢铁铸件粘砂,也有助细化铝铸件等的结晶组织;锆砂的热膨胀低,只为硅砂的1/6至1/3,因而生产的铸件尺寸精度高,还可避免铸件夹砂等缺陷;另外,锆砂酸耗值低,不仅适合用酸硬化的树脂作粘结剂,也适合尿烷粘结剂,酸硬化剂加入量也可比用硅砂时略少。表1-61是一例配方,供参考。
表1-61 锆砂型(芯)砂配方实例
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