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知识篇:铸造用硅砂,你不知道的都在这里

沙子,在我们的日常生活中司空见惯,各种高大的建筑物,都离不开细小的沙子。可是,你知道沙子对制造业、对芯片制作乃至铸造行业有何重要作用吗?一粒沙里见世界。沙子,确实为我们打造了不同的世界。20世纪80年代,有三个人像沙子一样平凡,机缘巧合之下,他们都与沙结缘。但沙子不会永远平凡,就像沙子本身,其实一点也不简单。沙子能用来盖房子,王健林用最简单的砂石构建了庞大的商业帝国;沙子也可以用来做玻璃,曹德旺用一粒粒沙子把汽车玻璃产业做到世界第一;沙子还可以用来做芯片,任正非迎难而上,从沙子到芯片,势要搞出独属于我们的芯片。
很多人都不知道砂子是什么而误认为建筑用的全都是沙子。实际上,沙子在建筑中是和水泥搅拌混合做粘结剂使用,更主要用的是砂子。砂子,以石英颗粒为主,夹有少量岩屑与泥质的河、湖、海形成的碎屑沉积物,称天然硅砂。天然硅砂分为水洗砂、擦洗砂、精选(浮选)砂等,广泛用于建材、玻璃和铸造行业。晶圆是制造半导体芯片的基本材料,半导体集成电路最主要的原料是硅。王健林、曹德旺、任正非三人从一粒沙子的共同起点,走出了独特且成功的道路。沙子,平凡普通却富有力量。

铸造行业同样也离不开硅砂。根据原砂的矿物组成,铸造用砂分石英系砂和非石英系砂,其中,石英系砂用量最大,应用面最广。石英砂也称硅砂,有天然硅砂和人工硅砂两类。铸造天然硅砂是铸造过程中最基础、用量最大、也最重要的铸造用原辅材料。硅砂矿源在地壳表面储藏量大,开采方便且经济实用,国内外应用都很广泛。据统计,我国硅砂矿采选加工企业约300多家。目前我国铸件总量达到了近5000万吨,其中约70%采用砂型铸造工艺,而砂型铸造工艺造型的主要原材料就是硅砂。我国铸造行业新砂年用量约2000多万吨,而循环用砂量超过2亿吨。我国境内天然硅砂矿资源比较丰富,完全可满足国内铸造市场的需要。铸造生产对硅砂的品质(包括成分、角形系数、表面洁净度、含泥量、复用性、粒度与级配等技术指标)有很严格的要求,国家对铸造用硅砂也制定有相应的标准。一次次铸造工艺改革,提高了铸造用硅砂的生产工艺水平,也带动了生产设备的不断升级改造。擦洗设备、焙烧设备从无到有,结构日臻完善,生产效率不断提高,硅砂生产从半机械化,到目前实现了机械化和部分自动化,每条生产线的生产效率由20吨/小时,提高到了40~50吨/小时,年生产能力可达20万吨以上(北方每年只有6个月的生产期)。现阶段,无论从硅砂生产企业数量还是总产量上看,我国北方呈现出稳中有升趋势,南方则有明显下降;从供求总态势看,普通硅砂供大于求,优质硅砂有缺口,特别是高纯、超纯硅砂货紧价高,呈现出供不应求的局面。近年来,我国原砂生产企业的一个可喜变化是企业加大了技术改造的投入,并向综合性企业方向发展。生产品种日趋多样化,水洗砂、擦洗砂、精选砂、覆膜砂等已能完全满足我国铸造生产发展的需要。

随着铸件市场全球化的发展,铸造行业竞争日趋激烈,对铸件的优质、轻量、精细化提出了更高的要求,需要广泛采用各种近净型的精确成形新工艺,这对铸造用砂性能提出了更高的要求。同时也增加了硅砂的开采、加工和处理难度,特别是国家关于实现可持续发展对环境保护提出了越来越高的要求。选用优质硅砂,重视回收再生,综合利用优质资源是实现绿色铸造的最佳选择。未来,铸造砂企业应从以下几方面入手,合理开发利用优质天然硅砂资源:1.调整硅砂产业结构、加快产业转型升级。着力解决产业集中度偏低,生产企业数量多、规模小、产量低、无序开采和恶性竞争的“小散乱”现象;着力推动联合重组,实现产业现代化、集约化、规模化、标准化、生态化。2.加强天然硅砂行业标准体系建设,加快制定与市场需求相匹配的团体标准,围绕天然硅砂行业高性能、高质量发展要求,推动制定高品质硅砂标准。3.加强对砂源和硅砂生产企业的管理,建立行之有效的管理、监督机制,营造高水平的企业发展氛围,杜绝开采破坏植被和生态环境等问题。