[发明专利]一种熔铸砂型材料及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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5~3 mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂 10~30%

（2）粒度3~1 mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂 30~60%

（3）粒度≤1 mm的回收镁方镁石-尖晶石砖砂 0~30%

（4）粒度≤1 mm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5~3 mm、3~1mm和≤1 mm，其重量组成为：MgO≥75%，MgO+Al₂O₃≥80%，Fe₂O₃≤1 %，CaO≤ 1.5%。