申請日2015.09.25
公開(公告)日2015.12.16
IPC分類號B22C3/00
摘要
以高鋁高爐渣、鋁型材廠污泥、鎂砂、石英尾砂、硫鐵尾礦、蒙脫土、鋰基膨潤土、鋅鋁尖晶石細粉、玻璃微珠、海泡石、火山碎屑巖、磷酸鋯、N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯蠟、氯化聚乙烯、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇纖維、六偏磷酸鈉、脫氫乙酸鈉、乙醇、水為原料，制備出了使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的消失模鑄造涂料，達到綜合回收利用高鋁高爐渣、鋁型材廠污泥并降低生產(chǎn)成本的目的。
權(quán)利要求書
1.一種高鋁高爐渣-鋁型材廠污泥消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成：
高鋁高爐渣45-49份
鋁型材廠污泥43-47份
鎂砂23-26份
石英尾砂8-12份
硫鐵尾礦7-11份
蒙脫土7-9份
鋰基膨潤土3-5份
鋅鋁尖晶石細粉2~5份
玻璃微珠6-9份
海泡石2~4份
火山碎屑巖2~3份
磷酸鋯2~3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份
異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯6-10份
聚丙烯酸酯2-4份
聚乙烯蠟0.3-0.6份
氯化聚乙烯3-5份
脂肪醇聚氧乙烯醚0.4-0.6份
甲基丙烯酸甲酯0.3-0.6份
聚乙烯醇纖維1~3份
六偏磷酸鈉2~3份
脫氫乙酸鈉2~3份
乙醇30-36份
水8-16份。
2.如權(quán)利要求1中所述的消失模鑄造涂料，其特征在于，所述高鋁高爐渣的主要化學成分為Al2O318.41wt%，MgO13.2wt%，CaO34.12wt%，SiO233.12wt%，MnO0.53wt%，F(xiàn)eO0.62wt%;
所述鋁型材廠污泥的化學成分為SiO22.54wt%，Al2O358.6wt%，CaO0.48wt%，F(xiàn)e2O30.27wt%，MgO0.37wt%，K2O0.04wt%，Na2O0.34wt%;
所述鎂砂中氧化鎂含量≥95wt%
所述石英尾砂的化學成分為SiO286.10wt%，Al2O38wt%，CaO1.8wt%，F(xiàn)e2O30.7wt%，MgO0.5wt%;
所述硫鐵尾礦的化學成分為SiO228-37wt%，Al2O325-31wt%，CaO0.45wt%，F(xiàn)e2O37-16wt%，SO311-37wt%，TiO24-5wt%，Cr2O30.7wt%，K2O0.19wt%，Na2O0.34wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高鋁高爐渣-鋁型材廠污泥消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)將45-49份高鋁高爐渣、43-47份鋁型材廠污泥、23-26份鎂砂、8-12份石英尾砂、7-11份硫鐵尾礦、7-9份蒙脫土、3-5份鋰基膨潤土、2~5份鋅鋁尖晶石細粉、6-9份玻璃微珠、2~4份海泡石、2~3份火山碎屑巖、2~3份磷酸鋯放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料;
2)開啟反應(yīng)釜，將4-7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯、30-36份乙醇、8-16份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80℃，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液;
3)將步驟1)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80℃下攪拌2小時;然后再將2-4份聚丙烯酸酯、0.3-0.6份聚乙烯蠟、3-5份氯化聚乙烯、0.4-0.6份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3-0.6份甲基丙烯酸甲酯、1~3份聚乙烯醇纖維、2~3份六偏磷酸鈉、2~3份脫氫乙酸鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得高鋁高爐渣-鋁型材廠污泥消失模鑄造涂料。
說明書
高鋁高爐渣-鋁型材廠污泥消失模鑄造涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于消失模鑄造涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種高鋁高爐渣-鋁型材廠污泥消失模鑄造涂料及其制備方法。
背景技術(shù)
消失模鑄造技術(shù)是鑄造行業(yè)中新興的一種鑄造工藝方法，消失模鑄造工藝是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成與所需鑄件形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小完全相同的模樣，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂(一般使用石英砂)中造型，在保持一定負壓狀態(tài)下進行澆注，模樣受熱氣化分解，金屬熔液不斷占據(jù)模型位置后最終成型。消失模鑄造在國內(nèi)主要稱為干砂實型鑄造、負壓實型鑄造，國外簡稱EPC鑄造。
目前最為成熟的消失模鑄造工藝是用于汽車鑄件的批量生產(chǎn)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品有鋁合金鑄件(如進氣管、缸體、缸蓋等)和鑄鐵件(如曲軸、缸蓋、變速器殼體、排氣管等)。國內(nèi)外實踐證明，消失模鑄造在生產(chǎn)汽車鑄件方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿�。當前，我國的汽車工正處在發(fā)展時期，預(yù)計在今后的一段時期內(nèi)汽車鑄件產(chǎn)量會有較大幅度的增加，同時對汽車鑄件質(zhì)量的要求將會更加嚴格。汽車工業(yè)的發(fā)展，為我國鑄造行業(yè)帶來了機遇與挑戰(zhàn)，也為在我國推廣和發(fā)展消失模鑄造技術(shù)帶來了新的契機。
消失模鑄造用于大批量生產(chǎn)成功與否，50%取決于模樣，30%取決于涂料，20%取決于其它工藝因素。毋庸置疑，涂料是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件必不可少的工藝環(huán)節(jié)，科研和生產(chǎn)都已證實，對于消失模鑄造工藝，涂料可使其獲得成功的潛力大大增加。國外對消失模鑄造涂料的研究起步較早，己經(jīng)有一些商品性的涂料，但是價格偏貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，在一定程度上限制了消失模鑄造工藝的發(fā)展。目前，中國已有多家高校和研究單位開展針對消失模鑄造的模樣材料、成型工藝、涂料技術(shù)、工裝設(shè)備等各個環(huán)節(jié)的研究開發(fā)工作，取得一定的成就，但與國外相比仍有較大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，為促進消失模鑄造這一先進制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，結(jié)合國內(nèi)資源情況，從研究涂料的各組分種類和加入量對涂料性能的影響入手，研制適合我國國情的成本低、質(zhì)量好的消失模鑄造涂料，實現(xiàn)消失模鑄造涂料的國產(chǎn)化是非常必要的。
高爐渣是冶煉生鐵時從高爐中排出的廢物，當爐溫達到1400—1600℃時，爐料熔融，礦石中的脈石、焦炭中的灰分和助溶劑和其他不能進入生鐵中的雜質(zhì)形成以硅酸鹽和鋁酸鹽為主浮在鐵水上面的熔渣。高爐渣中主要成分為CaO、SiO2、Al2O3。高爐渣一種工業(yè)固體廢物，高爐煉鐵過程中排出的渣，又稱高爐礦渣，可分為煉鋼生鐵渣、鑄造生鐵渣、錳鐵礦渣等，我國又是一個人均占有資源儲量有限的國家，高爐渣的綜合利用，變廢為寶、變害為利，已成為我國經(jīng)濟建設(shè)中一項重要的技術(shù)經(jīng)濟政策，是解決環(huán)境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段。
鋁型材廠污泥(以下簡稱污泥)是鋁型材加工時產(chǎn)生的廢水經(jīng)混凝法處理后的工業(yè)廢渣,主要由膠狀的氫氧化鋁組成,鋁含量較高，目前,大部分鋁型材廠對這類污泥只是進行簡單的堆放處置，這不僅占用大量的土地,還對環(huán)境造成潛在的污染;因此，如何安全有效地處置或利用這類污泥引起了廣泛的關(guān)注。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷，利用高鋁高爐渣-鋁型材廠污泥生產(chǎn)使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的消失模鑄造涂料，以達到綜合回收利用高鋁高爐渣、鋁型材廠污泥并降低生產(chǎn)消失模鑄造涂料成本的目的。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種高鋁高爐渣-鋁型材廠污泥消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成：
高鋁高爐渣45-49份
鋁型材廠污泥43-47份
鎂砂23-26份
石英尾砂8-12份
硫鐵尾礦7-11份
蒙脫土7-9份
鋰基膨潤土3-5份
鋅鋁尖晶石細粉2~5份
玻璃微珠6-9份
海泡石2~4份
火山碎屑巖2~3份
磷酸鋯2~3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份
異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯6-10份
聚丙烯酸酯2-4份
聚乙烯蠟0.3-0.6份
氯化聚乙烯3-5份
脂肪醇聚氧乙烯醚0.4-0.6份
甲基丙烯酸甲酯0.3-0.6份
聚乙烯醇纖維1~3份
六偏磷酸鈉2~3份
脫氫乙酸鈉2~3份
乙醇30-36份
水8-16份;
所述高鋁高爐渣的主要化學成分為Al2O318.41wt%，MgO13.2wt%，CaO34.12wt%，SiO233.12wt%，MnO0.53wt%，F(xiàn)eO0.62wt%;
所述鋁型材廠污泥的化學成分為SiO22.54wt%，Al2O358.6wt%，CaO0.48wt%，F(xiàn)e2O30.27wt%，MgO0.37wt%，K2O0.04wt%，Na2O0.34wt%;
所述鎂砂中氧化鎂含量≥95wt%
所述石英尾砂的化學成分為SiO286.10wt%，Al2O38wt%，CaO1.8wt%，F(xiàn)e2O30.7wt%，MgO0.5wt%;
所述硫鐵尾礦的化學成分為SiO228-37wt%，Al2O325-31wt%，CaO0.45wt%，F(xiàn)e2O37-16wt%，SO311-37wt%，TiO24-5wt%，Cr2O30.7wt%，K2O0.19wt%，Na2O0.34wt%。
所述的高鋁高爐渣-鋁型材廠污泥消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)將45-49份高鋁高爐渣、43-47份鋁型材廠污泥、23-26份鎂砂、8-12份石英尾砂、7-11份硫鐵尾礦、7-9份蒙脫土、3-5份鋰基膨潤土、2~5份鋅鋁尖晶石細粉、6-9份玻璃微珠、2~4份海泡石、2~3份火山碎屑巖、2~3份磷酸鋯放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料;
2)開啟反應(yīng)釜，將4-7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯、30-36份乙醇、8-16份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80℃，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液;
3)將步驟1)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80℃下攪拌2小時;然后再將2-4份聚丙烯酸酯、0.3-0.6份聚乙烯蠟、3-5份氯化聚乙烯、0.4-0.6份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3-0.6份甲基丙烯酸甲酯、1~3份聚乙烯醇纖維、2~3份六偏磷酸鈉、2~3份脫氫乙酸鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得高鋁高爐渣-鋁型材廠污泥消失模鑄造涂料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點為：
1)在制備涂料過程中利用了高鋁高爐渣、鋁型材廠污泥等工業(yè)固體廢棄物制備消失模鑄造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本;
2)并用N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯對高鋁高爐渣、鋁型材廠污泥、鎂砂、石英尾砂、硫鐵尾礦、蒙脫土、鋰基膨潤土、鋅鋁尖晶石細粉、玻璃微珠、海泡石、火山碎屑巖、磷酸鋯進行了表面改性處理，提高了材料與基料的粘結(jié)性和分散性，使得消失模鑄造涂料在高溫下結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，大大提高了消失模鑄造涂料耐火極限。
