[发明专利]一种利用熔模铸造废弃型壳制备的人造球形陶瓷砂

说明书

本发明涉及铸造用陶瓷砂领域，具体为一种利用熔模铸造废弃型壳制备的人造球形陶瓷砂。熔模铸造废弃型壳破碎、磁选、粗磨后，利用熔模铸造废弃型壳90wt％以上成分为耐火材料的特征，作为陶瓷砂原材料，加入粘结剂、助熔添加剂，经球磨后的粉料粒径D₉₀≤13μm；其中，粘结剂为膨润土，其加入量占2～5wt％；助熔添加剂为MnO，MnO的加入量占2～4wt％。本发明可用于铸钢件、铸铁件和其它有色合金铸件生产的造型材料，解决熔模铸造用废弃型壳随意填埋、再利用附加值低的问题，减少对于环境的危害，有利于绿色铸造的发展。

技术领域

本发明涉及铸造用陶瓷砂领域，具体为一种利用熔模铸造废弃型壳制备的人造球形陶瓷砂。

背景技术

据申请人所知熔模铸造产业每产生1吨铸件将产生1～1.5吨废砂，预计2021年精密铸件年产量将达到460万吨，因此将会产生400～600万吨的废弃型壳。

现在废弃型壳经再生处理用于玻璃、水泥、建筑用沙料、耐火砖建筑用砖、修路或填料以及轻质骨料的生产中。如：中国专利文献(公开号CN102951916A)公布的《回收利用熔模铸造旧型壳粉料制作的耐火砖用耐火骨料及其加工方法》、(公开号CN102773406A)公布的《回收利用熔模铸造旧型壳粉料作铸造涂料的耐火骨料》、(公开号CN105290317A)公布的《熔模铸造废弃型壳回收利用办法》作为熔模铸造背层浆料。但是附加值低，再生利用效果不佳。大部分的型壳废料还是通过填埋方式处理，造成大面积土地被占用，并且对环境特别是地下水和土壤造成污染。

据了解，根据型壳粘结剂类型的不同型壳种类可大致分为水玻璃型壳和硅溶胶型壳。水玻璃型壳的主要物相是石英或Al-Si系材料物相，硅溶胶型壳的主要物相是Al-Si系材料物相。申请人认为，应充分利用废弃型壳为耐火原材料优势，并作为新型高性能铸造用砂原材料。

根据原材料种类的不同，现将人造球形陶瓷砂分为铝矾土系列、焦宝石系列、固体废弃物及尾矿系列。陶瓷砂主要原材料均为Al-Si酸盐系氧化物，在此基础上添加MgO等形成铝镁尖晶石、堇青石复相结构，或是添加碱性氧化物降低其烧结温度。焦宝石系列人造球形陶瓷砂已应用于生产中。

而对于人造球形陶瓷砂，现已有专利文献对其原料制备及工艺方案进行公开，如：中国专利文献(公开号CN104557062A)公布的《一种尖晶石质铸造用砂及其制备方法》，该发明涉及的人造球形陶瓷砂为铝镁尖晶石质，原材料成分配比为72.9％Al₂O₃和98％MgO按照质量比2.6:1，添加粘结剂烧制而成。

上述专利所公开的熔模铸造废弃型壳回收利用方法，以及人造球形砂原材料、制备工艺方法，均没有涉及回收利用熔模铸造废弃型壳用于铸造用人造球形陶瓷砂的制备中。申请人认为，经焙烧和浇注后的型壳具有高温耐火物相，属于优良的耐火材料适用于人造球形陶瓷砂的制备。

人造球形陶瓷砂具有良好透气性、热膨胀系数小、粒形圆整、溃散性好、耐火度高等优点，在获得同样强度的条件下，树脂加入量少；且其表面光洁，致密度高；其旧砂再生效果好，符合绿色铸造的要求。已应用于大型铸钢件、不锈钢件、覆膜砂、3D打印砂和熔模铸造用砂中，焦宝石人造球形砂已形成铸铁、碳钢、合金钢等产业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用熔模铸造废弃型壳制备的人造球形陶瓷砂，充分利用熔模铸造废弃型壳此种优良耐火原材料，解决废弃型壳丢弃、填埋污染环境的现状，并以此为原材料制备高性能新型人造球形陶瓷砂提升铸件质量。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案是：

一种利用熔模铸造废弃型壳制备的人造球形陶瓷砂，利用熔模铸造废弃型壳90wt％以上成分为耐火材料的特征，作为陶瓷砂原材料，加入粘结剂、助熔添加剂，经球磨后的粉料粒径D₉₀≤13μm；其中，粘结剂为膨润土，其加入量占3～5wt％；助熔添加剂为MnO，MnO的加入量占2～5wt％。