Кварцевый песок — сырьевой материал, кажущийся простым, но играющий критические роли в многочисленных металлургических процессах. В рафинировании стали он служит источником кремнезёма для формирования шлака; в литейном производстве — основным формовочным заполнителем; в огнеупорных применениях высокочистый кварцевый песок необходим для футеровки печей и оборудования промежуточных ковшей. Требования к чистоте значительно различаются в зависимости от применения, и понимание этих различий необходимо для закупочных команд, приобретающих кварцевый песок для металлургических целей.
Основным показателем чистоты кварцевого песка является содержание SiO2. Для общих применений шлакообразования и покровных материалов обычно достаточно содержания SiO2 на уровне 95-97%. Эти марки допускают умеренные уровни Al2O3, Fe2O3 и щёлочных оксидов, которые существенно не влияют на работу шлака в большинстве сталеплавильных условий. Однако для применений, где песок участвует в химии прецизионной шлаковой системы (например, синтетические рафинировочные шлаки для ультранизкосернистых сталей), указывается более высокое содержание SiO2 — 98% и выше — для минимизации внесения неконтролируемых примесей, которые могут повлиять на основность шлака и способность к обессериванию.
Оксид железа (Fe2O3) — примесь, за которой в металлургическом кварцевом песке осуществляется наиболее тщательный контроль. В сталеплавильных применениях оксид железа в песке не обязательно вреден, так как он переходит в шлак и может быть восстановлен, но в формовочных применениях высокое содержание железа может вызывать поверхностные дефекты отливок и влиять на свойства химических связующих. Для кварцевого песка огнеупорного качества, используемого в футеровках индукционных печей, предел содержания оксида железа особенно строг, так как железо действует как плавень, снижающий огнеупорность кремнезёмной футеровки при высоких температурах. Типичные спецификации для песка огнеупорного качества ограничивают Fe2O3 до уровня ниже 0,05%, тогда как песок литейного качества может допускать до 0,5%.
Гранулометрический состав — вторая критическая спецификация наряду с химической чистотой. Для шлакообразования приемлем и даже предпочтителен более крупный песок (0,5-2 мм), поскольку он генерирует меньше пыли при обращении. Для формования в литейном производстве гранулометрический состав должен строго контролироваться для достижения необходимой газопроницаемости и качества поверхности отливки. Число зернистости AFS (GFN) является стандартным показателем; типичные диапазоны составляют 40-60 GFN для стального литья. Покупатели должны указывать как химическую чистоту, так и требования к гранулометрическому составу, чтобы песок работал должным образом в конкретном процессе, и запрашивать сертификаты анализа по каждой партии для применений, требующих высокой чистоты.