大地水刀（大地水刀股份有限公司）
一：水刀切割天然石材为什么要用砂
1、天然石材密度高、硬度强，属于硬性材料
2、水刀是通过高压系统把普通自来水加压到400MPa以上，通过0.3mm的孔径喷射出从 而使高压水的速度达到1000m/s以上。
3、对于天然石材这类硬性材料而言，水刀切割是靠水刀的速度带动适量的石榴砂进行加工。
4、使用加入砂的水刀切割时不会有大量热产生，不会使材质产生热变形。
二：鉴别砂质量优劣的试验硬件条件
水刀砂实验室（设备使用时间6个月、高压时间100小时）。
实验仪器（镜像、粒度、成分分析等）
三、优质砂的物理特性
1）质地坚硬，莫氏硬度在7.1以上，比常用的石英砂、海砂、河砂等喷砂材料的硬度都高，而且使用寿命长。
2）由于石榴石是等轴晶系的晶体，本身无解理，因而在将其制作成喷砂后，易形成带有棱角的近似立方体的颗粒，其喷砂除锈的效果较佳。它不仅能把金属表面的铁锈、氧化皮、涂层及其污染物彻底清除，而且由于硬度大，可以在被清理后的金属表面上产生理想的棱角状粗糙面，增大了金属的表面积，提高了界面的粘结力，使耐蚀防护涂层与金属表面的结合力显著增强，从而提高涂层与金属表面的粘结性能。
3）密度较大，通常在4g/cm³左右，冲击力强，能更好地清洁金属表面。
4）强度大，喷射时遇到金属表面不易破碎。
四：优质砂典型化学成分
棱角锋利，高效、经济型磨料。生产过程无污染，环保
健康，不含游离硅，杂质含量低。多 道水洗和磁选工艺，
保证高纯度，低杂质无毒无味无放射性。
• Silica SiO2
29%
• lron(Fe2O3 +FeO)
31%
• Alumina AI2O 3
17%
• Magnesium MgO
13%
• Calcium CaO
8%
• Manganese MnO
<0.3%
. Sodium Oxide Na2O
0-1%
• Titanium oxide TiO2
1.1%
五：优质砂技术参数和标准
1、通常用于制作磨料的石榴石要求是铁铝榴石，一般要求莫斯硬度不小于7。石榴石含量高（莫氏硬度7.5--8）。
2、石榴石粒度（指晶体或块体），砂子粒度均匀合理（34-50目），应大到足以在破碎和筛分后产生各种大小锐利角状的颗粒，确保了切割的速度；。
3、石榴石新鲜无浊变，不含其它杂质，否则颗粒就不会有需要的韧度。在制造高级磨料时，对它的韧性要求在一定的压力下既能破碎产生新刃，又不会很快地破碎成粉末而失去研磨效率。
4、一般要求是铁铝榴石，纯度要求在98%以上，经范围是0.25～5.0mm。要求石榴石结构要相当，颗粒应遇水不崩解且溶于盐酸的物质不超过0.1%，颗粒的形状可以从圆形到棱角，扁平的或细长不适用。商品上用来控制其质量的标准是有效粒度。
5、天然石榴石原矿，先进的生产设备和生产工艺，纯物理破碎、多次磁选筛选、反复水洗等措施去除杂质，石榴石含量非常高，且砂子不含有毒化合物，使用过程不产生游离硅等有毒粉尘，保障了工人的身体健康！
镜像分析可知：砂子棱角分明、粒度均匀、石榴石含量高（90%以上）
再看看粒度分析的结果：
可见金红J60的力度主要集中在50目（69.9%），60-70目（12.29%）
由以上分析可知，金红J60的砂子颗粒的锋利度很高、粒度搭配也非常科学合理、石榴石含量很高。所以，金红J60的砂子才会有如此好的切割性能。
石榴石技术参数
--石榴石精砂执行标准--20190402
（JB/T8337-2012和GB/T2481.1-1998)
产品规格
粒度
筛孔尺寸(μm)
目数(目)
质量分数(%)
备注（%）
B60
最粗粒
＋710
＋20
0
0
＋700
＋25
≤1
粗粒
＋600
＋30
≧90
基本粒
＋425
＋40
＋300
＋50
细粒
＋250
＋60
―250
―60
≦5
±2
J60粗
最粗粒
＋600
＋30
0
＋500
＋35
≧90
基本粒
＋425
＋40
＋300
＋50
＋250
＋60
细粒
＋212
＋70
―212
―70
≦5
±2
J60细
最粗粒
＋600
＋30
0
＋500
＋35
≧80
基本粒
＋425
＋40
＋300
＋50
＋250
＋60
细粒
＋212
＋70
―212
―70
≦15
±5
J80A
最粗粒
＋425
＋40
0
粗粒
＋300
＋50
≧80
基本粒
＋250
＋60
＋212
＋70
＋180
＋80
细粒
―180
―80
≤15
±2
―150
―100
J80
最粗粒
＋300
＋50
0
粗粒
＋212
＋70
≧70
基本粒
＋180
＋80
＋150
＋100
细粒
―150
―100
≤25
±5
―125
―120
J120
最粗粒
＋250
＋60
0
粗粒
＋212
＋70
≧65
基本粒
＋150
＋100
＋125
＋120
细粒
―125
―120
≤30
±5
J200
最粗粒
＋150
＋100
0
粗粒
＋125
＋120
≤2
基本粒
＋106
＋140
≧80
＋90
＋170
＋75
＋200
细粒
―75
―200
≤15
±5
六:劣质砂的判定标准和危害
镜像分析可知：颗粒无棱角、有较多细颗粒、石榴石含量不高。
1.经过实验人员的数据分析，判断此样品砂子的来源应该是境外提取金红石、锆石英等矿物的尾矿和废渣。
2.浮选过程中会用到大量的酸性化学药剂和苯基化学药剂，此类化学药剂均具有剧毒，且不能全部消除污染。人员长期接触，毒害很大。
该水刀砂的物理特性如何：
该样品粒度集中在50--70目之间，50目含量53.7%，60目以上含量43%。
酸洗后砂子被腐蚀成椭圆形（含有较多的石英石和杂质）
晃动后杯壁上吸附大量石英石颗粒
3.石英石含量大，切割过程一定要防范游离硅。此类灰尘毒害性极强，引起矽肺。矽肺是尘肺中进展最快、危害最重的一种，且不可治愈，病状痛苦。
4、劣质砂对水刀设备和产品切割质量的危害：劣质砂会导致切割或喷磨的冲击力不足，耗砂量会增加，同时冲击面的粗糙度会提升，对切面和表面有光洁度有很高要求的产品，加大了后期加工的工序和成本。
对砂管的堵塞，和磨损加大，缩短砂管使用寿命周期。
对玻璃产生爆边，切割面不均衡。
对金属会产生切割效率慢，慢慢降低了加工成本。
对市场类，产生爆边，切割效率慢等不好的影响。
砂管图片
七、优劣砂使用性能比较
水刀砂是一种用作水射流切割的高压水射流磨料。其质量与切割速度和切割面紧密有关，为了区别水刀砂磨料的质量，我们可首先通过手工揉搓来辨别硬度，然后将其放入水中展开搅拌，并通过观察水中的灰尘和无效微粒的含量来辨别产品的质量优劣。
1、好的石榴砂，色泽深红或暗红，也有人称之为红糖色，这种石榴石硬度大，韧性好，对水刀设备有间接的保护作用。
2、好的石榴砂应为深层岩石矿种，不能用风化的表层矿或者沙滩矿，否则硬度低，切削力差，直接影响切割效率和切割质量。
3、好的石榴砂应是干净的，灰尘少，杂质少。好的矿种还需要好的工艺，需经过多次磁选，选掉不需要的杂质。
4、好的石榴砂应该粒度分布合理、均匀，既没有过大颗粒损坏沙管或宝石喷嘴，也不应该有过小或无效颗粒及灰尘、杂质，直接影响切割速度。劣质砂与之其反。
对比得知：金红的J60的切割速度要比黑色样品60目砂子，平均快30%
意味着水刀设备加工同样的材料，用样品60目的砂子要多用30%的砂子，如果考虑因为样品砂的纯度，用砂量还要更多。按照目前该砂子的售价（1000元/吨），使用成本并不比金红J60的低，如果算上运费，可能比金红J60的使用成本更高。效率提高30%，意味着单位时间呢能加工更多的产品。设备磨损大大降低。
八：优质砂的供应商
1.南京大地水刀股份有限公司为国内最早超高压水射流设备制造商，因此提供多型号专用水切割砂。
2.优质的铁铝石榴子石精矿产品俗称“天然金刚砂”，广泛用于水刀切割、喷砂除锈、抛光、滤料等多个行业。该优质石榴石精矿产品远销美国、俄罗斯，英国、德国、法国、波兰及中东***，出口量达到产能的30%以上。
石材水刀切割用户，擦亮自己的眼睛，用好砂，出好石材切割产品。
赵红军：高级工程师、南京大地水刀股份有限公司总工程师。
