制备微粒耐火组合物的方法技术

制备用于制造铸模和芯的微粒耐火组合物的方法，其使用由耐火材料和酯固化的酚醛树脂粘合剂制成的用过的铸模或芯作为原料，该方法包括破碎用过的铸模或芯的步骤、混合所得破碎的材料与微粒火山灰添加剂的步骤和使所述混合物在４５０－９００℃范围内的温度下接受热处理的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及从用过的铸模再生铸模砂，所述铸模是通过用酚醛树脂粘合剂粘合铸模砂制成的，并在碱性水溶液中用有机酯固化。从浇铸后的铸模中回收利用铸模砂的需求在增加。不仅原砂(virgin sand)的成本而且与用过的涂有树脂的砂的处理相关的问题都使这种需求加剧。过去，这种材料被轻易地丢弃在土地填埋点(land fillsites)，但是最近各国政府的环保意识越来越强并且在许多区域针对这些材料处理的管理都有着严格的规定。砂子再生的一种已知方法包括磨碎粘合的砂子，将团块破碎成单个颗粒。虽然磨碎过程可以通过研磨将树酯连同一些细颗粒从砂粒中一起除去，但是在砂粒的表面上仍然残留有树脂并且磨碎的再生砂的再粘合性质劣于新砂的粘合。通常，传统的磨碎技术允许重新利用达到85％的树脂粘合砂，其余的砂子被抛弃。再生磨碎后的铸模砂的已知热技术包括在流化床中加热砂子至足够高的温度以有效地除去有机树脂并且保证低的废气排放。但是，已经发现这种热再生方法在酯固化粘合的铸模砂的情况下不是特别成功的，因为砂粒在热再生器中趋向于结块，阻止了流化床在高至足以有效地除去粘合剂并保证低排放的温度下有效地操作。在低温下，树脂的去除是不充分的。通过已知的热技术再生的砂子表现出劣于新砂并且与通过磨碎再生的砂子相当的再粘合性质。据信热再生体系中结块的问题是由于在树脂粘合剂体系中存在通常是氢氧化钾形式的钾和相关的酯盐。假定钾化合物在热处理期间分解和/或熔化，导致砂粒结块，所述颗粒彼此粘合或者吸引以至于流化气体不能维持有效的流化床的程度。钾化合物可以通过在热处理前洗涤铸模砂来除去。但是，这种洗涤将显著增加在干燥和热处理洗涤的砂子时所需的能量，这使得这种工序将是不经济的。WO94/05448公开了一种包括热处理磨碎再生的酯固化的酚醛树脂粘合砂的方法，其中在热处理之前使磨碎的再生砂与将钾化合物转化成熔点至少为600℃的形式的添加剂接触，并且在低于所得钾化合物熔化温度的温度下进行热处理。已经发现通过将酯固化的树脂体系中的氢氧化钾和其它盐转化成熔点在550℃，并且优选在700℃以上的钾化合物，可以在有效除去树脂涂层并且保证低排放但是砂子不会结块的足够高的温度下热处理砂子。此外，涂覆砂的钾含量在热处理后显著降低并且所得的砂子表现出优于磨碎的再生砂的粘合性质并且其再粘合性质通常与新砂的粘合性质相当。与传统技术相比，所述方法还可以回收利用更多的砂子。大量的钾化合物具有在550℃以上的熔点，包括锑化物(812℃)、偏硼酸盐(947℃)、氯化物(776℃)、铬酸盐(975℃)、氟化物(880℃)、碘化物(723℃)、钼酸盐(919℃)、正磷酸盐(1340℃)、偏磷酸盐(807℃)、硅酸盐(976℃)和硫酸盐(1069℃)、溴化物(730℃)和碳酸盐(891℃)。根据优选的实施方案，添加剂是化合物的水溶液形式，所述化合物与氢氧化钾反应产生相应的钾化合物。用作添加剂的适当的酸或盐溶液包括氢卤酸(例如HCI、HBr、HI)、硫酸、硼酸和这些酸的铵盐，例如氯化铵。所述方法是有效的，但是具有在热设施中高度腐蚀不锈钢组件的缺点和形成非常细粉尘的问题。W094/26439公开了用于制造铸模和芯的微粒耐火组合物，其包括含有可洗脱碱的微粒耐火骨料与作为添加剂添加的粒径小于0.5mm的微粒活性粘土的混合物。据说与不向微粒耐火材料中结合微粒活性粘土添加剂的情况相比，在组合物中使用微米活性粘土添加剂具有改进使用该组合物生产的铸模和芯的强度的作用。微粒粘土(可以是热处理的粘土)与耐火面的表面上存在的碱金属盐反应，从而碱金属离子不会以任何实质的方式影响随后在铸模和芯的生产中用来将微粒耐火材料粘合到一起的粘合剂体系的反应。适当的微米粘土的实例包括高岭土、热处理过的高岭土、蒙皂石、蒙脱石、膨润土、蛭石、坡缕石、蛇纹石、海绿石、伊利石、水铝英石和伊毛缟石。在这些材料中，高岭土和热处理过的高岭土是优选的。所述方法的缺点在于处理过的砂子保留有非常细的粘土颗粒并且结果钾(或其它碱金属)的去除不充分。有害地影响了砂子的耐熔性和再粘合强度。US 6286580公开了一种热再生砂子的方法，所再生的砂子曾用于制造铸模或芯并且曾使用碱性甲阶酚醛树脂粘合的，其包括如下顺序步骤(a)磨碎用过且粘合的砂块，从而将砂块破碎成单个砂粒(b)向砂粒中添加基于用过的砂子重量为0.25％-5.0重量％的糖类，及(c)在热再生设备中热处理所述砂子，从而通过燃烧从砂子中除去糖类。因为为了在砂堆中彻底分散糖类，优选以溶液的形式将糖类加到砂子中，所以糖类优选是水溶性的糖类。举例来说，糖类可以是单糖，例如葡萄糖、甘露糖、半乳糖或果糖，或者二糖，例如蔗糖、麦芽糖或乳糖。糖类还可以是例如多羟基醇的衍生物。适当的多羟基醇的实例包括乙二醇(其可以认为是最简单的单糖羟基乙醛(CH2OH·CHO)的衍生物)；甘油(单糖甘油醛(CH2OH·CHOH·CHO)的衍生物)；季戊四醇(丁醛糖的衍生物)；五羟基醇(例如木糖醇)，其是戊醛糖木糖的衍生物；以及六羟基醇(例如甘露糖醇)，其是己醛糖甘露糖的衍生物；或者山梨醇，其是己醛糖葡萄糖和古洛糖任一种的衍生物。糖类还可以是例如糖酸的衍生物，例如葡糖酸。也可以使用多糖及其衍生物。适当的多糖衍生物的实例是淀粉水解产物，即葡萄糖浆或者糊精。但是，一些多糖和多糖衍生物，例如淀粉、纤维素醚和羧甲基纤维素钠是不太优选的，因为它们不容易是水溶性的并且可能引起水的粘度的增加，从而使它们更难在砂子中分散。还可以使用不纯的糖材料，例如糖蜜。糖类添加剂阻止了砂粒融合，并且当在流化床装置中进行热处理时这是特别有利的。因为添加剂是有机的，在热处理过程期间它完全燃烧，并且不会留下当重新使用再生砂时可能影响再粘合性质的不可取的残留。优选的糖类添加剂是水溶性的，所以它们容易作为水溶液分散在砂子中。已知所述方法是可行的，因为糖类阻止了砂子的烧熔并且允许低熔点的碱化合物与无定形二氧化硅在砂粒的表面上反应。当糖类在热处理中已经烧掉时，钾化合物已经与砂子反应并且没有留下低熔点的化合物。但是，由于钾的去除实际上是零并且在充分的重新使用下再生砂的钾含量变得太高时，所述方法被证明是不成功的。再粘合强度和耐熔性受到损害。现在已经发现火山灰添加剂可以用于铸模砂的再生。根据本专利技术，提供了制备用于制造铸模和芯的微粒耐火组合物的方法，其使用由耐火材料和酯固化的酚醛树脂粘合剂制成的用过的铸模或芯作为原料，所述方法包括破碎用过的铸模或芯的步骤、混合所得破碎的材料与微粒火山灰添加剂的步骤和使所述混合物在450-900℃范围内的温度下接受热处理的步骤。适用于本专利技术的火山灰添加剂包括在火山灰和火山凝灰岩中存在的天然火山灰以及合成火山灰，例如粉碎的燃灰、飞灰、磨碎的粒状高炉矿渣、浓的硅灰(condensed silica fume)、无定形二氧化硅和高铝矾土熟料(calcined bauxite)。火山灰添加剂的共同特征是它们反应性SiO2的含量。过去，已经使用反应性SiO2来生产水泥材料(Roman混凝土的基础)，通过在环境温度下与氢氧化钙反应来生产水化钙硅酸盐。但是，火山灰添加剂还能与其它碱和碱土氢氧化物和化合物反应。经常，这些火山灰添加剂的反应性在环境温度下是相当低的，但是当本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备用于制造铸模和芯的微粒耐火组合物的方法，其使用由耐火材料和酯固化的酚醛树脂粘合剂制成的用过的铸模或芯作为原料，所述方法包括破碎用过的铸模或芯的步骤、混合所得破碎的材料与微粒火山灰添加剂的步骤和使所述混合物在４５０－９００℃范围内的温度下接受热处理的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2004-5-11 0410484.01.制备用于制造铸模和芯的微粒耐火组合物的方法，其使用由耐火材料和酯固化的酚醛树脂粘合剂制成的用过的铸模或芯作为原料，所述方法包括破碎用过的铸模或芯的步骤、混合所得破碎的材料与微粒火山灰添加剂的步骤和使所述混合物在450-900℃范围内的温度下接受热处理的步骤。2.权利要求1的方法，其中所述火山灰添加剂选自火山灰、粉碎的燃灰、飞灰、磨碎的粒状高炉矿渣、浓的硅灰、无定形二氧化硅和高铝矾土熟料。3.权利要求1的方法，其中所述火山灰添加剂是粉碎的燃灰。4.前述权利要求中任一所述的方法，其中所述火山灰添加剂具有基本上小于0.5mm的粒径。5.前述权利要求中任一所述的方法，其中所述火山灰添加剂以基于固体重量为0.1-3重量％的量存在。6.权利要求5的方法，其中所述火山灰添加剂以基于固体重量为0.3-1.3重量％的量存在。7.前述权利要求中任一所述的方法，其中作为与水的浆料将所述火山灰添加剂加入用过的铸模砂中。8.权利要求7的方法，其中所述浆料具有20-...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁戴维巴斯比，
申请(专利权)人：亚什兰许可和知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]