鑄造陶粒及其制備方法和應用與流程

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本發(fā)明涉及鑄造技術領域，具體而言，涉及鑄造陶粒及其制備方法和應用。

背景技術：

鑄造砂是鑄造生產(chǎn)中用來配制砂型和芯砂的一種顆粒狀耐火材料。如果以粘土作為型砂粘結劑，那么每生產(chǎn)1噸合格鑄件，就需要補充大約1噸的新鑄造砂，因此在砂型鑄造生產(chǎn)中鑄造砂的用量最大。

鑄造砂按礦物組成不同，可分為硅砂和非硅質(zhì)砂。非硅質(zhì)砂種類較多，用途各異，比如：①石灰石砂：由石灰?guī)r破碎而成，主要礦物組成是caco3，用于鑄鋼件的型砂和芯砂；②鎂砂：主要礦物組成是mgo，用于高錳鋼鑄件的面砂、芯砂，其粉料可用作涂料；③剛玉砂：主要礦物組成是剛玉α-al2o3，用于熔模、陶瓷型鑄造的制殼材料；④寶珠砂：主要礦物組成是al2o3，耐高溫、易潰散、粒型好、抗酸堿侵蝕、破碎率低、回用性強等優(yōu)點，是鑄鐵、鑄鋼、鑄銅、鑄鋁以及芯砂的理想造型材料。

其中，寶珠砂的性能指標較其他非硅質(zhì)砂高，所以其主要用于高精密度、大型鑄件的鑄造，市場需求量大。

寶珠砂的制作工藝主要包括如下步驟：在電爐中加入高鋁礬土原材料，通過電弧將高鋁礬土融化成液體，強風吹掃高溫液體，形成接近球形的顆粒。而這種工藝也決定了寶珠砂是一種高耗能、高成本、環(huán)保治理困難的非硅質(zhì)鑄造砂產(chǎn)品。

同時，隨著環(huán)保問題的日益嚴峻，對生產(chǎn)中所產(chǎn)生污染物的處理也極大的增加了企業(yè)的成本。然而，一方面寶珠砂制備所用原料為優(yōu)質(zhì)高鋁礬土，需要大量開采礦石，并進行篩選；另一方面，寶珠砂的制備工藝流程也屬于高污染、高耗能工藝。因而，無論是前期礦石原料開采，還是寶珠砂的制備，都會產(chǎn)生大量難以治理的污染，這些都造成了寶珠砂制作成本的居高不下，間接提高了鑄造的成本。

因此，研發(fā)生產(chǎn)一種能夠代替寶珠砂的鑄造砂產(chǎn)品，也日益成為研究的熱點所在。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種鑄造陶粒的制備方法，本發(fā)明方法中，所用原料簡便易得，制備工藝簡單、能耗低、且生產(chǎn)效率高，同時生產(chǎn)廢物環(huán)保處理容易，能夠有效降低成本。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種由本發(fā)明所述制備方法得到的鑄造陶粒，本發(fā)明鑄造陶粒耐火度高、強度大，且熱膨脹率低，同時重復利用率高，不僅能夠滿足鑄造需要，還能夠有效降低鑄造成本。

本發(fā)明的第三個目的在于提供本發(fā)明鑄造陶粒在冶金鑄造中的應用。

本發(fā)明的第四個目的在于提供一種使用了本發(fā)明鑄造陶粒的鑄造方法。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種鑄造陶粒的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(a)分別取鋁礬土熟料、高嶺土以及鋁礬土，并粉碎；

(b)分別稱取粉碎后的鋁礬土熟料、高嶺土以及鋁礬土，并混合均化；

(c)將混合均化的混合原料研磨，然后進行陳腐均化；

(d)將陳腐均化后的混合原料霧化制粒，然后將所制得顆粒篩分、干燥后，進行表面處理，然后將表面處理后的顆粒儲存均化；

(e)將儲存均化的顆粒燒結，然后冷卻均化，篩分后再次進行表面處理，得到鑄造陶粒。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述鑄造陶粒的制備方法中，步驟(a)中所述鋁礬土熟料為鋁礬土三級熟料；和/或，所述鋁礬土為三級鋁礬土。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述鑄造陶粒的制備方法中，步驟(b)中，按照重量百分數(shù)計，各粉碎后的原料的用量分別為：鋁礬土熟料20～50％，高嶺土20～45％，以及鋁礬土30～55％。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述鑄造陶粒的制備方法中，步驟(b)中，按照重量百分數(shù)計，各粉碎后的原料的用量分別為：鋁礬土熟料30～50％，高嶺土30～40％，以及鋁礬土30～40％。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述鑄造陶粒的制備方法中，步驟(d)中所述霧化制粒為將水霧化后與沉腐均化后的混合原料進行混合后，在轉(zhuǎn)動中聚團制粒；更優(yōu)選的，水的質(zhì)量克數(shù)為沉腐均化后的混合原料的質(zhì)量克數(shù)的5～20％。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述鑄造陶粒的制備方法中，步驟(d)中所述表面處理為將烘干后所得的顆粒進行表面拋光處理。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述鑄造陶粒的制備方法中，步驟(e)中所述燒結的溫度為1000～1500℃，燒結的時間為0.5～2h。

同時，本發(fā)明還提供了根據(jù)本發(fā)明所述制備方法得到的鑄造陶粒。

同樣的，本發(fā)明還提供了所述鑄造陶粒在冶金鑄造中的應用。

進一步的，本發(fā)明也提供了一種應用本發(fā)明鑄造陶粒的鑄造方法。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明制備方法中所用原料價廉易得，且相較于寶珠砂而言，本發(fā)明方法能耗更低，且環(huán)保處理更易，能夠有效降低鑄造砂的生產(chǎn)成本；

(2)本發(fā)明鑄造陶瓷的耐火度等關鍵指標均能夠滿足鑄造使用要求，同時還能夠較好的重復利用，而這也有利于對成本進行控制。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限制本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

鑒于目前鑄造用砂存在著性能指標低，或者成本高、污染難以處理等問題，本發(fā)明特提出了一種新型鑄造陶粒的制備方法，本發(fā)明方法原料易得、且工藝簡便，不僅能夠降低制造成本，同時還能夠有效減少污染。

具體的，本發(fā)明鑄造陶粒是將鋁礬土熟料、高嶺土以及鋁礬土粉碎后，并作為原料所制備的；優(yōu)選的，所述鋁礬土熟料為鋁礬土三級熟料，所述鋁礬土為三級鋁礬土；

進一步優(yōu)選的，按照重量百分數(shù)計，作為原料的粉碎后的鋁礬土熟料的用量為20～50％，例如可以為，但不限于30、35、40，或者45％等；同時，作為原料的粉碎后的高嶺土的用量為20～45％，例如可以為，但不限于25、30、35，或者40％等；以及，作為原料的粉碎后的鋁礬土的用量為30～55％，例如可以為，但不限于35、40、45，或者50％等；

更優(yōu)選的，按照重量百分數(shù)計，作為原料的粉碎后的鋁礬土熟料的用量為30～50％；同時，作為原料的粉碎后的高嶺土的用量為30～40％；以及，作為原料的粉碎后的鋁礬土的用量為30～40％。

本發(fā)明鑄造陶粒的制備方法可具體參考如下：

(a)取適量鋁礬土熟料、高嶺土以及鋁礬土，并粉碎；優(yōu)選的，是分別取鋁礬土三級熟料、高嶺土以及三級鋁礬土；

(b)按照如上所述的原料比例，分別稱取適量粉碎后的鋁礬土熟料、高嶺土，以及鋁礬土作為原料，并混合均化；

優(yōu)選的，由于本發(fā)明中，鑄造陶粒是多批次連續(xù)生產(chǎn)，因而，本發(fā)明中，所述混合均化為將多批次混合后的原料再次混合靜置，然后研磨，從而進行混合均化；

(c)將混合均化的混合原料研磨，優(yōu)選的，所述研磨為多次研磨，例如可以為2、3或者跟多次的研磨；然后進行陳腐均化；

優(yōu)選的，所述陳腐均化為將此步驟中研磨后的原料再次進行均質(zhì)混合，然后靜置，進行均化；

(d)將陳腐均化后的混合原料霧化制粒，優(yōu)選的，所述霧化制粒為將水霧化后與陳腐均化后的混合原料進行混合后，在轉(zhuǎn)動條件下聚團制粒，更優(yōu)選的，水的質(zhì)量克數(shù)為沉腐均化后的混合原料的質(zhì)量克數(shù)的5～20％，例如可以為但不限于6％、8％、10％、12％、15％、17％或者19％等；

然后，將所制得顆粒篩分、干燥(優(yōu)選的采用烘干的方式進行)后，進行表面處理，優(yōu)選的，所述表面處理為將干燥后所得顆粒進行表面拋光處理，從而除去陶粒表面附著的粉狀顆粒，提高陶粒的光潔度；

然后，將表面處理后的顆粒儲存均化；

(e)將儲存均化的顆粒燒結，優(yōu)選的，燒結的溫度為1000～1500℃，燒結的時間為0.5～2h，更優(yōu)選的，燒結的溫度為1200～1300℃，燒結的時間為1～1.5h；

然后冷卻均化，并優(yōu)選的在自然條件下冷卻至室溫，并進行均化；篩分后再次進行表面處理，并優(yōu)選的采用打磨的方式進行表面處理，得到鑄造陶粒。

而在如上的制備方法中，通過進行多次均化，不僅使得所用原料的化學組成更為均勻，同時還能夠降低原料混合物粉體的內(nèi)部應力，從而增大鑄造陶粒的密實度以及強度。

進一步的，由上述制備方法所得到的鑄造陶粒具有良好的耐火度高、強度大，且熱膨脹率低，同時重復利用率高，因而能夠作為鑄造砂而使用，并應用于鑄件的鑄造工藝流程中。

實施例1

(1)分別取適量鋁礬土三級熟料、高嶺土以及三級鋁礬土，并粉碎；

(2)按照重量百分數(shù)：鋁礬土三級熟料25％，高嶺土25％以及三級鋁礬土50％，分別稱取適量粉碎后的鋁礬土三級熟料、高嶺土以及三級鋁礬土，并混合均化；

(3)將混合均化后的混合原料研磨后，進行沉腐均化；

(4)將水霧化后與沉腐均化后的混合原料進行混合，在轉(zhuǎn)動中聚團制粒，然后將制得的顆粒篩分后烘干，并進行表面拋光處理，然后將表面處理的顆粒儲存均化；