一种熔铸砂型材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种熔铸砂型材料及其制备方法，原料为回收镁方镁石‑尖晶石砖砂、镁砂和改性水玻璃，回收镁方镁石‑尖晶石砖砂分为5~3 mm、3~1 mm、≤1 mm三种粒度组成，其成分为：MgO≥75%，MgO+Al2O3≥80%，Fe2O3≤1%，CaO≤1.5%，镁砂成分组成为MgO含量≥90%，改性水玻璃的改性剂为聚丙烯酰胺，模数为2.4~3.0。将回收镁方镁石‑尖晶石砖砂、镁砂混合搅拌，加入改性水玻璃，继续搅拌，出料后成型，在180~260℃干燥8~24h，按要求组模待用。本发明专利技术熔铸砂型材料耐火度高，高温性能好，抗热冲击性能强，不污染铸件，施工简便，成本低廉，绿色环保。

A kind of casting sand material and its preparation method

The present invention relates to a kind of casting sand material and its preparation method. The raw material is magnesia peric spinel brick sand, magnesia sand and modified water glass. The recovery magnesium peric spinel brick sand is divided into 5~3 mm, 3~1 mm and less than 1 mm. The composition is MgO > 75%, MgO+Al2O3 > 80%, Fe2O3 < 1%, CaO less than 1.5%, The composition of magnesia is MgO content of more than 90%, and the modifier of modified sodium silicate is polyacrylamide with modulus of 2.4~3.0. Mixing the recycled magnesia spinel brick sand and magnesia, adding modified water glass, continuous stirring, after forming, drying at 180~260 C for 8~24h, as required. The inventive sand mold material has high refractoriness, high temperature performance, strong thermal shock resistance, no pollution of castings, simple construction, low cost, and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种熔铸砂型材料及其制备方法
本专利技术涉及一种熔铸砂型材料及其制备方法，属于无机非金属材料学科耐火材料领域。
技术介绍
砂型是熔铸耐火材料制备的关键材料，砂型的质量直接影响浇铸成型后熔铸耐火材料的质量，熔铸耐火材料对砂型的要求包括：1.足够的耐火度，可以抵御高温熔体的冲刷；2.一定的常温强度和高温强度，保证砂型模板的组装和运输，保证浇铸过程中砂型的整体性；3.良好的溃散性，利于脱模，不沾砂。目前常用的砂型主要有：水玻璃结合硅砂，如专利CN102341550B所描述；树脂砂型；镁砂砂型，如专利CN100381400C所述；石墨砂型；新型的负压砂型等，如专利CN102674867B和CN102672794B。方镁石-尖晶石砖，主要原料为方镁石和尖晶石为主要原料，主要矿物组成是方镁石（MgO）、尖晶石（MgO-Al2O3），均为高熔点矿物，且为等轴晶系，热膨胀为各向同性。因尖晶石热膨胀系数为7.6×10-6，方镁石热膨胀系数为13.5×10-6，差异较大，使方镁石-尖晶石砖在烧成过程中，内部形成大量的微裂纹，有利于提高制品的结构韧性，缓冲热应力，终止已形成裂纹的扩展。因此，方镁石-尖晶石砖具有：高的耐火度和荷重软化温度、高的抗热冲击能力和抗结构剥落性能、抗侵蚀、抗冲刷性能强，热震稳定性能高，弹性模量大等性能，可满足大型水泥回转窑过渡带、有色、石化等高温窑炉的使用要求。目前，方镁石-尖晶石被广泛地应用于水泥回转窑过渡带，使用寿命10~14个月。全国有约1700条水泥窑生产线，每年更换淘汰的用后镁铝尖晶石砖约10万吨以上，利用率低，既污染环境，又浪费资源。专利技术内容本专利技术的目的在于研制一种熔铸砂型材料及其制备方法，既可以降低熔铸砂型的成本，满足熔铸耐火材料生产制备的要求，又可以将用后镁铝尖晶石砖实现回收再利用，节约耐火资源，降低环境负荷。本专利技术采用的原料为用后回收镁方镁石-尖晶石砖砂、镁砂、外加改性水玻璃，按照质量百分比表示为：（1）粒度5~3mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂10~30%（2）粒度3~1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂30~60%（3）粒度≤1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂0~30%（4）粒度≤1mm的镁砂10~40%（5）改性水玻璃4~8%。所述回收镁方镁石-尖晶石砖砂原料为水泥窑过渡带等部位用后方镁石-尖晶石砖，将用后的废砖进行拣选、均化、破碎，拣选时剔除被水泥熟料侵蚀的反应层部分，尽量降低用后废砖的杂质含量，均化后使废砖砂成分统一稳定，破碎成砂型所需粒度5~3mm、3~1mm和≤1mm，其重量组成为：MgO≥75%，MgO+Al2O3≥80%，Fe2O3≤1%，CaO≤1.5%。所述的镁砂成分为MgO含量≥90%。改性后的水玻璃模数为2.4~3.0。所述改性水玻璃，改性剂为聚丙烯酰胺，常温下按照重量比1：7~10的比例加入到水玻璃溶液中，静置24小时后可用。所述熔铸砂型材料的制备方法，包括称取原料、混料、成型、干燥和组模，符合上述粒度和成分要求的原料按要求配比进行称量，在搅拌机中混料1~3分钟，加入一定比例的改性水玻璃，继续搅拌3~5分钟，出料后按照模板尺寸要求进行人工或机械成型，所述干燥是将砂型坯在180~260℃下干燥8~24h，干燥后按要求组模待用。本专利技术的显著技术效果在于：（1）方镁石-尖晶石砖具有高的耐火度和荷重软化温度、高的抗热冲击能力和抗结构剥落性能、抗侵蚀、抗冲刷性能强，热震稳定性能高，弹性模量大等性能，用后的残砖侵蚀层薄、杂质含量少，可用于熔铸耐火材料砂型，替代硅砂和镁砂。（2）利用改性水玻璃结合用后回收方镁石-尖晶石砖砂砂型，既可以降低熔铸砂型的成本，满足熔铸耐火材料生产制备的要求，又可以将用后镁铝尖晶石砖实现回收再利用，节约耐火资源，降低环境负荷。（3）利用改性水玻璃结合用后回收方镁石-尖晶石砖砂砂型，耐火度高，高温性能好，抗热冲击性能强，不污染铸件，施工简便。具体实施方式实施例1以重量百分比表示，原料为：5~3mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂15%，3~1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂45%，回收镁方镁石-尖晶石砖砂的重量组成为：MgO82.5%，MgO+Al2O391.9%，Fe2O30.72%，CaO1.03%，≤1mm的镁砂40%，镁砂的MgO含量为95.3%；改性水玻璃的外加量为6%，改性水玻璃采用常温下聚丙烯酰胺按照重量比1:7的比例加入到水玻璃溶液中，静置24小时后使用。改性后的水玻璃模数为2.9。将上述原料按要求配比进行称量，在搅拌机中混料1分钟，加入5%重量比的改性水玻璃，继续搅拌3分钟，出料后按照模板尺寸要求进行人工或机械成型，在220℃下干燥8h，干燥后按要求组模待用。其性能指标见下表1：实施例2以重量百分比表示，原料为：5~3mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂10%，3~1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂45%，≤1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂20%，回收镁方镁石-尖晶石砖砂的重量组成为：MgO80.4%，MgO+Al2O388.9%，Fe2O30.76%，CaO1.25%，≤1mm的镁砂20%，镁砂的MgO含量为95.7%；改性水玻璃的外加量为5%，改性水玻璃采用常温下聚丙烯酰胺按照重量比1:10的比例加入到水玻璃溶液中，静置24小时后使用。改性后的水玻璃模数为2.7。将上述原料按要求配比进行称量，在搅拌机中混料2分钟，加入7%重量比的改性水玻璃，继续搅拌3分钟，出料后按照模板尺寸要求进行人工或机械成型，在240℃下干燥12h，干燥后按要求组模待用。其性能指标见下表2：实施例3以重量百分比表示，原料为：5~3mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂12%，3~1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂55%，≤1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂13%，回收镁方镁石-尖晶石砖砂的重量组成为：MgO82.4%，MgO+Al2O393.7%，Fe2O30.57%，CaO1.05%，≤1mm的镁砂20%，镁砂的MgO含量为92.7%；改性水玻璃的外加量为4%，改性水玻璃采用常温下聚丙烯酰胺按照重量比1:8的比例加入到水玻璃溶液中，静置24小时后使用。改性后的水玻璃模数为2.8。将上述原料按要求配比进行称量，在搅拌机中混料2分钟，加入4%重量比的改性水玻璃，继续搅拌2分钟，出料后按照模板尺寸要求进行人工或机械成型，在180℃下干燥16h，干燥后按要求组模待用。其性能指标见下表3：实施例4以重量百分比表示，原料为：5~3mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂20%，3~1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂45%，≤1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂10%，回收镁方镁石-尖晶石砖砂的重量组成为：MgO78.8%，MgO+Al2O388.1%，Fe2O30.72%，CaO1.15%，≤1mm的镁砂25%，镁砂的MgO含量为96.7%；改性水玻璃的外加量为6%，改性水玻璃采用常温下聚丙烯酰胺按照重量比1:7的比例加入到水玻璃溶液中，静置24小时后使用。改性后的水玻璃模数为2.5。将上述原料按要求配比进行称量，在搅拌机中混料1分钟，加入6%重量比的改性水玻璃，继续搅拌3分钟，出料后按照模板尺寸要求进行人工或机械成型，在260℃下干燥10h，干燥后按要求组模待用。其性能指标见下表4：对比例1以重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔铸砂型材料，原料为回收镁方镁石‑尖晶石砖砂、镁砂、外加改性水玻璃，按照质量百分比计：粒度5~3 mm的回收镁方镁石‑尖晶石砖砂             10~30%；粒度3~1 mm的回收镁方镁石‑尖晶石砖砂             30~60%；粒度≤1 mm的回收镁方镁石‑尖晶石砖砂             0~30%；粒度≤1 mm的镁砂                                10~40%；改性水玻璃                                      4~8%。

【技术特征摘要】
1.一种熔铸砂型材料，原料为回收镁方镁石-尖晶石砖砂、镁砂、外加改性水玻璃，按照质量百分比计：粒度5~3mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂10~30%；粒度3~1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂30~60%；粒度≤1mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂0~30%；粒度≤1mm的镁砂10~40%；改性水玻璃4~8%。2.根据权利要求书1中所述熔铸砂型材料，其特征在于：所述回收镁方镁石-尖晶石砖砂的组成为：MgO≥75%，MgO+Al2O3≥80%，Fe2O3≤1%，CaO≤1.5%。3.根据权利要求1所述熔铸砂型材...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊涛，毛利民，徐如林，何泽洪，赵洪亮，周章怀，刘继旺，李剑文，
申请(专利权)人：瑞泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11