CN109534785B - 一种人造球形的陶瓷复合砂 - Google Patents
一种人造球形的陶瓷复合砂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109534785B CN109534785B CN201811606338.6A CN201811606338A CN109534785B CN 109534785 B CN109534785 B CN 109534785B CN 201811606338 A CN201811606338 A CN 201811606338A CN 109534785 B CN109534785 B CN 109534785B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ceramic composite
- powder
- sand
- composite sand
- outer layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 150
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 136
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 67
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 34
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 29
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 22
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical group O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 21
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 34
- 239000012778 molding material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 abstract description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000007528 sand casting Methods 0.000 abstract description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000010112 shell-mould casting Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 154
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 30
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 30
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 15
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 5
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 5
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 5
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 5
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 5
- 239000004482 other powder Substances 0.000 description 4
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009770 conventional sintering Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 2
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000617 Mangalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N chromium(III) oxide Inorganic materials O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- -1 zircon sand Chemical compound 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/13—Compounding ingredients
- C04B33/132—Waste materials; Refuse; Residues
- C04B33/1324—Recycled material, e.g. tile dust, stone waste, spent refractory material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/13—Compounding ingredients
- C04B33/131—Inorganic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/13—Compounding ingredients
- C04B33/132—Waste materials; Refuse; Residues
- C04B33/135—Combustion residues, e.g. fly ash, incineration waste
- C04B33/1352—Fuel ashes, e.g. fly ash
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/77—Density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明涉及铸造用陶瓷砂领域，具体为一种人造球形的陶瓷复合砂，可广泛运用于普通砂型铸造、壳型铸造、精密铸造等行业的造型材料。陶瓷复合砂的结构主要分为内外两层，内核采用较粗粒径的粉料：镍尾矿矿渣、煤矸石、粉煤灰中的一种或两种以上，外层采用较细粒径的粉料：焦宝石、铝矾土、刚玉中的一种或两种以上。内核粉料的粒径要求为D50≤25μm，外层铝矾土粉料的粒径要求为D50≤13μm。所得陶瓷复合砂的表面质量好，性能优异，耐火度高，破碎率低，可用于有色合金铸件、铸铁件和铸钢件的生产。
Description
技术领域
本发明涉及铸造用陶瓷砂领域，具体为一种人造球形的陶瓷复合砂，可广泛运用于普通砂型铸造、壳型铸造、精密铸造等行业的造型材料。
背景技术
自加入WTO以来，我国的铸件产量稳步上升，我国毫无疑问是世界第一大铸件大国，随着铸件质量的提高，由于硅砂的某些特性，例如：角形系数大，热膨胀率大等，显然已经不满足于铸造行业的需要，而例如：锆砂、铬铁矿砂等优质天然砂储量有限、价格昂贵，限制其应用。另一方面，传统的砂型铸造因为大量采用硅砂，再生性能差，对资源与环境破坏很大，而人造球形砂作为铸造原砂不仅性能优异，相对于锆砂价格低廉，而且易于再生，节约资源，绿色环保。陶瓷砂的出现最早是由美国人海默利用回转窑烧制的页岩陶粒，在二战期间被广泛运用于建筑、桥梁等行业，近几十年来，陶粒被大量运用于石油压裂支撑剂、污水处理等行业，例如：专利公开号为CN 105152629A的专利文献公开一种用于石油压裂支撑剂的陶瓷砂，该陶瓷砂是一种玄武岩陶瓷砂，其主要成分包括：铝矾土30～70％、玄武岩5～15％、锰粉5～10％、陶瓷研磨废料5～15％和粘土15～30％，其陶粒砂成分变化大，性能差别也较大，且缺乏表面质量的改善，虽然其性能能够满足作为石油压裂支撑剂的使用但难以满足铸造用砂的要求。
近年来，国内开始有一些原本做陶粒石油压裂支撑剂的厂家开始将其生产的陶粒运用于铸造造型材料，例如：山东金刚新材料股份有限公司生产的焦宝石陶瓷砂。也有一些传统的造型材料生产企业也开始涉足铸造用烧结陶瓷砂，例如：山东圣泉新材料股份有限公司生产的铸造用陶瓷砂。也有一批企业和科研院所申请一部分专利，例如：专利公开号为CN105344919A的专利文献公开一种用于铸造造型材料的陶瓷砂，其主要成分为SiO2，是一种低铝甚至无铝的铸造用陶瓷砂，其成分组成如下：以陶瓷砂的重量为100％计，包含5wt％～44.5wt％的Al2O3、55wt％～94.5wt％的SiO2和余量的其他物质。其优点是采用低铝甚至无铝的矿产作为原材料，降低生产成本。但其缺点也十分明显，因为其原材料选用的是低铝甚至无铝材料，其耐火度较差，性能一般，适用于低熔点合金的铸件所用造型材料，而不能用于1600℃以上的铸件(例如：高锰钢等)的造型；为了满足高熔点合金铸件生产对原砂的性能要求，必须设计一种耐火度高、热膨胀系数小、颗粒圆整度好的铸造用砂来提高铸件质量，促进铸造行业发展。而专利公开号为CN107298584A的专利文献公开一种用于铸造造型材料的陶瓷砂，其成分组成如下：SiO2含量35～65％，Al2O3含量30～50％，Fe2O3含量1～10％，MnO2含量1～4％，Cr2O3含量2～8％，其耐火度较低铝或无铝陶粒砂有所提高，但其烧结温度高达1550℃～1700℃，烧结时间为3.5～5小时，烧结温度过高，保温时间过长，不但浪费能源，增加成本，而且现有的烧结回转窑的焙烧温度大多达不到此烧结温度，存在较大的技术瓶颈。因此，设计一种烧结温度低、耐火度高、热膨胀系数小、颗粒圆整度好且低成本的铸造用砂是造型材料领域发展亟待解决的重要问题。
发明内容
针对现有铸造用陶瓷砂领域存在的技术问题，本发明的目的是提供一种人造球形的陶瓷复合砂，铸造用陶瓷复合砂的耐火度高、烧结温度低、低成本，并且性能优异，可取代原有的单一结构的陶瓷砂，满足铸造实际生产的需要。
为了实现本发明的目的，采用的技术方案是：
一种人造球形的陶瓷复合砂，陶瓷复合砂的结构主要分为内外两层，内核采用较粗粒径的主要粉料为：镍尾矿矿渣、煤矸石、粉煤灰中的一种或两种以上，外层采用较细粒径的主要粉料为：焦宝石、铝矾土、刚玉中的一种或两种以上；其中，内核粉料的粒径要求为D50≤25μm，外层铝矾土粉料的粒径要求为D50≤13μm。
所述的人造球形的陶瓷复合砂，优选的，内核粉料的粒径13≤D50≤25μm，外层粉料的粒径10≤D50≤13μm。
所述的人造球形的陶瓷复合砂，内核粉料中的粘结剂为膨润土，膨润土的加入量为内核粉料重量的3～5％。
所述的人造球形的陶瓷复合砂，外层粉料中的粘结剂为膨润土，外层粉料中的助烧剂为MgO和CaO；按重量百分比计，外层粉料的成分含量如下：焦宝石、铝矾土、刚玉中的一种或两种以上85～95％，膨润土1～10％，MgO 1～5％，CaO 1～5％。
所述的人造球形的陶瓷复合砂，优选的，MgO 2％，CaO 2％。
所述的人造球形的陶瓷复合砂，陶瓷复合砂采用滚动造粒法造粒，置于回转窑中高温烧结，出窑自然冷却；烧结工艺参数如下：烧结温度1300～1500℃，烧结时间1～5h。
所述的人造球形的陶瓷复合砂，滚动造粒法造粒分为两步：第一步造内核结构；第二步在表面包裹外层粉料。
本发明的设计思想是：
本发明陶瓷复合砂具有内外两层的结构，内核为较粗粒径的镍尾矿矿渣、煤矸石或粉煤灰等性能一般的粉料，外层为较细粒径的高品位焦宝石、铝矾土、刚玉等性能优异的粉料，铝矾土中添加适量的MgO和CaO作为助烧剂，来降低陶瓷砂的烧结温度和改善陶瓷砂表面形貌，在保证陶瓷砂性能的同时兼顾经济性。这种陶瓷复合砂具有较低的密度，较好的球形度和表面光滑度，其成分和粒径大小可人为控制，定制性强，有较高的强度和耐火度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：
1、本发明的陶瓷复合砂是在现有陶瓷砂体系的基础上提出“内核+外层”双层复合结构，内核材料采用性能一般的镍尾矿渣、煤矸石或粉煤灰，外壳材料采用性能优良的高品位焦宝石、铝矾土或刚玉粉料，相对于现有的单一结构陶瓷砂，陶瓷复合砂的外层材料的性能得到明显提高，并添加适量的MgO和CaO，在提高陶瓷砂的耐火度(其耐火度可达到1700℃以上)的同时降低烧结温度，比单一结构的陶瓷砂经济性更高且表面性能更优，可广泛用于铸造用造型材料行业。
2、本发明的复合型陶瓷砂堆积密度仅为1.4～1.6g/cm3，相比于单一结构陶瓷砂，密度得到进一步下降，且相对于制备单一结构陶瓷砂过程中超过1500℃的烧结温度，此复合型陶粒砂烧结温度仅1350℃左右，不仅节约能源，还大幅度降低生产成本。
附图说明
图1为陶瓷复合砂的结构示意图。其中，(a)为外形图，(b)为剖面图。
具体实施方式
下面，通过实施例对本发明进一步详细阐述。
实施例1：
本实施例中，陶瓷复合砂的内核为粉煤灰，外壳为一级铝矾土，铝矾土化学成分重量百分比如下：Al2O3：82％，SiO2：10％，MgO：4％，CaO：1％，TiO2：2％，Fe2O3：1％。
所述陶瓷复合砂的具体制备过程，包括以下步骤：
(1)配料：在粉煤灰粉料中添加膨润土，膨润土占粉料重量的5％，放入球磨机中干磨2h进行充分混合，取出作为用来制备陶瓷复合砂的内核原料；
(2)制粉：将物料铝矾土粉末、膨润土、MgO和CaO按重量比92:3:4:1加入到球磨机中，加入水，按重量比，球：水：物料＝1.5:1:1，湿磨4h后，取出烘干、破碎成粒径为D50≤13μm的铝矾土粉末；
(3)造粒：将陶瓷复合砂的内核原料加入圆锅式造粒机中，将转速调整至40r/min，利用雾化喷壶在物料转动过程中加入雾化水形成生球，当60wt％以上生球的粒径达到150μm左右时，加入细粒径的铝矾土粉末，待生球粒径达到212μm左右时停机取出，获得陶瓷复合砂生球，总加水量为陶瓷复合砂生球总重量的15％，造粒时间为1h；
(4)筛分分级：将造粒所得的陶瓷复合砂生球用筛网进行筛分，将粒径大于380μm的部分破碎后重新造粒，粒径小于109μm的部分作为“引子”直接用于下一次造粒过程；
(5)烘干：将合格的陶瓷复合砂生球放置在干燥箱中烘干，干燥至恒重，干燥温度为150℃，干燥时间为1h。
(6)烧结：将干燥后的陶瓷复合砂生球放在回转窑中进行烧结，烧结温度为1500℃，烧结时间为1h，随后冷却至室温；
(7)擦洗：将烧结得到的陶瓷复合砂放置在擦洗设备中擦洗1h，去除陶瓷复合砂表面的毛刺和附着的固体小颗粒粉末；
(8)筛分分级：将擦洗后的陶瓷复合砂进行筛分，得到不同粒度规格的成品陶瓷复合砂。
本实施例中，测得人造球形铸造用砂——陶瓷复合砂的性能指标达到如下：
表1本发明产品的性能指标
| 名称 | 角形系数 | 耐火度 | 堆积密度 | 热膨胀系数 | 灼烧减量 |
| 陶瓷复合砂 | 接近于1 | >1840℃ | 1.40～1.50g/cm<sup>3</sup> | 4.5～5.0×10<sup>-6</sup>/K | <0.1wt％ |
实施例2：
本实施例中，陶瓷复合砂的内核为煤矸石，外层为二级甲等铝矾土，铝矾土化学成分重量百分比如下：Al2O3：72％，SiO2：20％，MgO：2％，CaO：2％，TiO2：3％，Fe2O3：1％。
所述陶瓷复合砂的具体制备过程，包括以下步骤：
(1)配料：在煤矸石粉料中添加膨润土，膨润土占粉料重量的5％，放入球磨机中干磨2h进行充分混合，取出作为用来制备陶瓷复合砂的内核原料；
(2)制粉：将物料铝矾土粉末、膨润土、MgO和CaO按重量比92:4:2:2加入到球磨机中，加入水，按重量比，球：水：物料＝1.5:1:1，湿磨4h后，取出烘干、破碎成粒径为D50≤13μm的铝矾土粉末；
(3)造粒：将陶瓷复合砂的内核原料加入圆锅式造粒机中，将转速调整至35r/min，利用雾化喷壶在物料转动过程中加入雾化水形成生球，当60wt％以上生球的粒径达到150μm左右时，加入细粒径的铝矾土粉末，待生球粒径达到212μm左右时停机取出，获得陶瓷复合砂生球，总加水量为陶瓷复合砂生球总重量的18％，造粒时间为2h；
(4)筛分分级：将造粒所得的陶瓷复合砂生球用筛网进行筛分，将粒径大于380μm的部分破碎后重新造粒，粒径小于109μm的部分作为“引子”直接用于下一次造粒过程；
(5)烘干：将合格的陶瓷复合砂生球放置在干燥箱中烘干，干燥至恒重，干燥温度为150℃，干燥时间为1h。
(6)烧结：将干燥后的陶瓷复合砂生球放在回转窑中进行烧结，烧结温度为1350℃，烧结时间为3h，随后冷却至室温；
(7)擦洗：将烧结得到的陶瓷复合砂放置在擦洗设备中擦洗1h，去除陶瓷复合砂表面的毛刺和附着的固体小颗粒粉末；
(8)筛分分级：将擦洗后的陶瓷复合砂进行筛分，得到不同粒度规格的成品陶瓷复合砂。
本实施例中，测得人造球形铸造用砂——陶瓷复合砂的性能指标达到如下：
表2本发明产品的性能指标
| 名称 | 角形系数 | 耐火度 | 堆积密度 | 热膨胀系数 | 灼烧减量 |
| 陶瓷复合砂 | 接近于1 | >1800℃ | 1.40～1.50g/cm<sup>3</sup> | 4.5～5.0×10<sup>-6</sup>/K | <0.1wt％ |
实施例3：
本实施例中，陶瓷复合砂的内核为镍尾矿矿渣，外层为二级乙等铝矾土，铝矾土化学成分重量百分比如下：Al2O3：65％，SiO2：28％，MgO：1％，CaO：3％，TiO2：1％，Fe2O3：2％。
所述陶瓷复合砂的具体制备过程，包括以下步骤：
(1)配料：在镍尾矿矿渣粉料中添加膨润土，膨润土占粉料重量的5％，放入球磨机中干磨2h进行充分混合，取出作为用来制备陶瓷复合砂的内核原料；
(2)制粉：将物料铝矾土粉末、膨润土、MgO和CaO按重量比93:3:1:3加入到球磨机中，加入水，按重量比，球：水：物料＝1.5:1:1，湿磨4h后，取出烘干、破碎成粒径为D50≤13μm的铝矾土粉末；
(3)造粒：将陶瓷复合砂的内核原料加入圆锅式造粒机中，将转速调整至35r/min，利用雾化喷壶在物料转动过程中加入雾化水形成生球，当60wt％以上生球的粒径达到150μm左右时，加入细粒径的铝矾土粉末，待生球粒径达到212μm左右时停机取出，获得陶瓷复合砂生球，总加水量为陶瓷复合砂生球总重量的16％，造粒时间为2h；
(4)筛分分级：将造粒所得的陶瓷砂生球用筛网进行筛分，将粒径大于380μm的部分破碎后重新造粒，粒径小于109μm的部分作为“引子”直接用于下一次造粒过程；
(5)烘干：将合格的陶瓷复合砂生球放置在干燥箱中烘干，干燥至恒重，干燥温度为150℃，干燥时间为1h。
(6)烧结：将干燥后的陶瓷复合砂生球放在回转窑中进行烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为2h，随后冷却至室温；
(7)擦洗：将烧结得到的陶瓷复合砂放置在擦洗设备中擦洗1h，去除陶瓷复合砂表面的毛刺和附着的固体小颗粒粉末；
(8)筛分分级：将擦洗后的陶瓷复合砂进行筛分，得到不同粒度规格的成品陶瓷复合砂。
本实施例中，测得人造球形铸造用砂——陶瓷复合砂的性能指标达到如下：
表3本发明产品的性能指标
| 名称 | 角形系数 | 耐火度 | 堆积密度 | 热膨胀系数 | 灼烧减量 |
| 陶瓷复合砂 | 接近于1 | >1780℃ | 1.40～1.50g/cm<sup>3</sup> | 4.5～5.0×10<sup>-6</sup>/K | <0.1wt％ |
实施例4：
本实施例中，陶瓷复合砂的内核为粉煤灰+镍尾矿矿渣，外壳为二级乙等铝矾土，铝矾土化学成分重量百分比如下：Al2O3：62％，SiO2：24％，MgO：3％，CaO：3％，TiO2：4％，Fe2O3：4％。
所述陶瓷复合砂的具体制备过程，包括以下步骤：
(1)配料：在重量比为1:1的粉煤灰和镍尾矿矿渣粉料中添加膨润土，膨润土占粉料重量的5％，放入球磨机中干磨2h进行充分混合，取出作为用来制备陶瓷复合砂的内核原料；
(2)制粉：将物料铝矾土粉末、膨润土、MgO和CaO按重量比86:8:3:3加入到球磨机中，加入水，按重量比，球：水：物料＝1.5:1:1，湿磨4h后，取出烘干、破碎成粒径为D50≤13μm的铝矾土粉末；
(3)造粒：将陶瓷复合砂的内核原料加入圆锅式造粒机中，将转速调整至35r/min，利用雾化喷壶在物料转动过程中加入雾化水形成生球，当60wt％以上生球的粒径达到150μm左右时，加入细粒径的铝矾土粉末，待生球粒径达到212μm左右时停机取出，获得陶瓷复合砂生球，总加水量为陶瓷复合砂生球总重量的15％，造粒时间为2h；
(4)筛分分级：将造粒所得的陶瓷复合砂生球用筛网进行筛分，将粒径大于380μm的部分破碎后重新造粒，粒径小于109μm的部分作为“引子”直接用于下一次造粒过程；
(5)烘干：将合格的陶瓷复合砂生球放置在干燥箱中烘干，干燥至恒重，干燥温度为150℃，干燥时间为1h。
(6)烧结：将干燥后的陶瓷复合砂生球放在回转窑中进行烧结，烧结温度为1280℃，烧结时间为4h，随后冷却至室温；
(7)擦洗：将烧结得到的陶瓷复合砂放置在擦洗设备中擦洗1h，去除陶瓷复合砂表面的毛刺和附着的固体小颗粒粉末；
(8)筛分分级：将擦洗后的陶瓷复合砂进行筛分，得到不同粒度规格的成品陶瓷复合砂。
本实施例中，测得人造球形铸造用砂——陶瓷复合砂的性能指标达到如下：
表4本发明产品的性能指标
| 名称 | 角形系数 | 耐火度 | 堆积密度 | 热膨胀系数 | 灼烧减量 |
| 陶瓷复合砂 | 接近于1 | >1750℃ | 1.40～1.50g/cm<sup>3</sup> | 4.5～5.0×10<sup>-6</sup>/K | <0.1wt％ |
实施例5：
本实施例中，陶瓷复合砂的内核为粉煤灰+煤矸石+镍尾矿矿渣，外壳为三级铝矾土，铝矾土化学成分重量百分比如下：Al2O3：60％，SiO2：30％，MgO：3％，CaO：3％，TiO2：2％，Fe2O3：2％。
所述陶瓷复合砂的具体制备过程，包括以下步骤：
(1)配料：在重量比为1:1:1的粉煤灰、煤矸石和镍尾矿矿渣粉料中添加膨润土，膨润土占粉料重量的5％，放入球磨机中干磨2h进行充分混合，取出作为用来制备陶瓷复合砂的内核原料；
(2)制粉：将物料铝矾土粉末、膨润土、MgO和CaO按重量比90:4:3:3加入到球磨机中，加入水，按重量比，球：水：物料＝1.5:1:1，湿磨4h后，取出烘干、破碎成粒径为D50≤13μm的铝矾土粉末；
(3)造粒：将陶瓷复合砂的内核原料加入圆锅式造粒机中，将转速调整至30r/min，利用雾化喷壶在物料转动过程中加入雾化水形成生球，当60wt％以上生球的粒径达到150μm左右时，加入细粒径的铝矾土粉末，待生球粒径达到212μm左右时停机取出，获得陶瓷复合砂生球，总加水量为陶瓷复合砂生球总重量的20％，造粒时间为3h；
(4)筛分分级：将造粒所得的陶瓷复合砂生球用筛网进行筛分，将粒径大于380μm的部分破碎后重新造粒，粒径小于109μm的部分作为“引子”直接用于下一次造粒过程；
(5)烘干：将合格的陶瓷复合砂生球放置在干燥箱中烘干，干燥至恒重，干燥温度为150℃，干燥时间为1h。
(6)烧结：将干燥后的陶瓷复合砂生球放在回转窑中进行烧结，烧结温度为1250℃，烧结时间为5h，随后冷却至室温；
(7)擦洗：将烧结得到的陶瓷复合砂放置在擦洗设备中擦洗1h，去除陶瓷复合砂表面的毛刺和附着的固体小颗粒粉末；
(8)筛分分级：将擦洗后的陶瓷复合砂进行筛分，得到不同粒度规格的成品陶瓷复合砂。
本实施例中，测得人造球形铸造用砂——陶瓷复合砂的性能指标达到如下：
表4本发明产品的性能指标
| 名称 | 角形系数 | 耐火度 | 堆积密度 | 热膨胀系数 | 灼烧减量 |
| 陶瓷复合砂 | 接近于1 | >1700℃ | 1.40～1.50g/cm<sup>3</sup> | 4.5～5.0×10<sup>-6</sup>/K | <0.1wt％ |
如图1所示，陶瓷复合砂的结构主要分为内外两层，内核为较粗粒径的镍尾矿矿渣、煤矸石或粉煤灰等性能一般的粉料，外层为较细粒径的高品位焦宝石、铝矾土或刚玉等性能优异的粉料，内核粉料的粒径要求为D50≤25μm，外层铝矾土粉料的粒径要求为D50≤13μm。所得陶瓷复合砂的表面质量好，性能优异，耐火度高，破碎率低，可用于有色合金铸件、铸铁件和铸钢件的生产。
以上所述仅为本发明的实施例，并不限制本发明，凡采用同等替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种人造球形的陶瓷复合砂，其特征是，陶瓷复合砂的结构主要分为内外两层，内核采用较粗粒径的主要粉料为：镍尾矿矿渣、煤矸石、粉煤灰中的一种或两种以上，外层采用较细粒径的主要粉料为：焦宝石、铝矾土、刚玉中的一种或两种以上；其中，内核粉料的粒径13≤D50≤25μm，外层粉料的粒径10≤D50≤13μm；
外层粉料中的粘结剂为膨润土，外层粉料中的助烧剂为MgO和CaO；按重量百分比计，外层粉料的成分含量如下：焦宝石、铝矾土、刚玉中的一种或两种以上85～95%，膨润土1～10%，MgO 1～5%，CaO 1～5%。
2.按照权利要求1所述的人造球形的陶瓷复合砂，其特征是，内核粉料中的粘结剂为膨润土，膨润土的加入量为内核粉料重量的3～5%。
3.按照权利要求1所述的人造球形的陶瓷复合砂，其特征是，优选的，MgO 2%，CaO 2%。
4.按照权利要求1所述的人造球形的陶瓷复合砂，其特征是，陶瓷复合砂采用滚动造粒法造粒，置于回转窑中高温烧结，出窑自然冷却；烧结工艺参数如下：烧结温度1300～1500℃，烧结时间1～5h。
5.按照权利要求4所述的人造球形的陶瓷复合砂，其特征是，滚动造粒法造粒分为两步：第一步造内核结构；第二步在表面包裹外层粉料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811606338.6A CN109534785B (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种人造球形的陶瓷复合砂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811606338.6A CN109534785B (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种人造球形的陶瓷复合砂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109534785A CN109534785A (zh) | 2019-03-29 |
| CN109534785B true CN109534785B (zh) | 2021-07-02 |
Family
ID=65858064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811606338.6A Expired - Fee Related CN109534785B (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种人造球形的陶瓷复合砂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109534785B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105344919A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-02-24 | 济南圣泉倍进陶瓷过滤器有限公司 | 一种铸造用陶粒砂 |
| CN107298584A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-10-27 | 宁夏共享模具有限公司 | 一种铸造用陶粒砂及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101883744B (zh) * | 2007-12-06 | 2013-02-13 | 旭硝子陶瓷株式会社 | 耐火材料粒子的制造方法 |
| CN106365651B (zh) * | 2016-08-26 | 2018-11-30 | 山东金璞新材料有限公司 | 球形骨料增强耐火材料的制备方法 |
| CN107935566B (zh) * | 2017-11-30 | 2021-05-11 | 共享智能装备有限公司 | 一种铸造用烧结陶粒及其制备方法 |
| CN108483963A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-09-04 | 南京林业大学 | 一种降低陶粒吸水率的颗粒预处理包裹技术 |
-
2018
- 2018-12-27 CN CN201811606338.6A patent/CN109534785B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105344919A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-02-24 | 济南圣泉倍进陶瓷过滤器有限公司 | 一种铸造用陶粒砂 |
| CN107298584A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-10-27 | 宁夏共享模具有限公司 | 一种铸造用陶粒砂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109534785A (zh) | 2019-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107298584B (zh) | 一种铸造用陶粒砂及其制备方法 | |
| CN109465378B (zh) | 利用熔模铸造废弃型壳制备铸造用人造球形陶瓷砂的工艺 | |
| CN108907067B (zh) | 陶粒覆膜砂及其制备方法 | |
| CN112592200A (zh) | 雾化芯用纳米多孔陶瓷及其制备方法 | |
| CN109277517B (zh) | 一种铸造用耐高温陶粒覆膜砂及其制备方法 | |
| CN107935566B (zh) | 一种铸造用烧结陶粒及其制备方法 | |
| CN109516774B (zh) | 一种人造球形陶瓷复合砂的制备方法 | |
| CN109513877B (zh) | 一种利用熔模铸造废弃型壳制备的人造球形陶瓷砂 | |
| CN103521681A (zh) | 一种型砂及其制备方法 | |
| CN105859259B (zh) | 一种水泥球磨机用陶瓷研磨球及其制备方法 | |
| CN111151701B (zh) | 利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法 | |
| CN106565210A (zh) | 制备球形陶瓷颗粒用组合物及球形陶瓷颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN105924140A (zh) | 一种滚制成型制备高抗压氧化铝研磨介质的方法 | |
| CN109734464B (zh) | 一种核壳结构铸造用陶粒砂及其制备方法 | |
| CN113400442A (zh) | 采用实心粉料制作釉面砖的方法 | |
| CN105859258A (zh) | 一种水泥球磨机用陶瓷研磨球及其制备方法 | |
| JP5600472B2 (ja) | 鋳物砂及び鋳物砂組成物並びにそれを用いて得られた鋳造用鋳型 | |
| CN109093061B (zh) | 陶粒砂及其制备方法、冷芯盒砂及其固化工艺 | |
| CN109020607B (zh) | 一种除尘灰陶粒砂及其制备方法与应用 | |
| CN109534785B (zh) | 一种人造球形的陶瓷复合砂 | |
| CN103521692A (zh) | 一种用于铸铝的型砂及其制备方法 | |
| JP5567353B2 (ja) | 球状耐火粒子及びそれからなる鋳物砂並びにそれを用いて得られた鋳型 | |
| CN113200754A (zh) | 一种轻质高强耐高温人造球形铸造砂及其制备方法和应用 | |
| CN103044030A (zh) | 适于喷砂的陶瓷珠的制造方法 | |
| CN112811919A (zh) | 一种铸造用烧结陶粒 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210702 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |