高鋁高爐渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于消失模鑄造涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種高鋁高爐渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]消失模鑄造技術(shù)是鑄造行業(yè)中新興的一種鑄造工藝方法，消失模鑄造工藝是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成與所需鑄件形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小完全相同的模樣，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂(一般使用石英砂)中造型，在保持一定負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行澆注，模樣受熱氣化分解，金屬熔液不斷占據(jù)模型位置后最終成型。消失模鑄造在國內(nèi)主要稱為干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造，國外簡稱EPC鑄造。
[0003]目前最為成熟的消失模鑄造工藝是用于汽車鑄件的批量生產(chǎn)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品有鋁合金鑄件(如進(jìn)氣管、缸體、缸蓋等)和鑄鐵件(如曲軸、缸蓋、變速器殼體、排氣管等)。國內(nèi)外實(shí)踐證明，消失模鑄造在生產(chǎn)汽車鑄件方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。?dāng)前，我國的汽車工正處在發(fā)展時(shí)期，預(yù)計(jì)在今后的一段時(shí)期內(nèi)汽車鑄件產(chǎn)量會(huì)有較大幅度的增加，同時(shí)對汽車鑄件質(zhì)量的要求將會(huì)更加嚴(yán)格。汽車工業(yè)的發(fā)展，為我國鑄造行業(yè)帶來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，也為在我國推廣和發(fā)展消失模鑄造技術(shù)帶來了新的契機(jī)。
[0004]消失模鑄造用于大批量生產(chǎn)成功與否，50%取決于模樣，30%取決于涂料，20%取決于其它工藝因素。毋庸置疑，涂料是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件必不可少的工藝環(huán)節(jié)，科研和生產(chǎn)都已證實(shí)，對于消失模鑄造工藝，涂料可使其獲得成功的潛力大大增加。國外對消失模鑄造涂料的研究起步較早，己經(jīng)有一些商品性的涂料，但是價(jià)格偏貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，在一定程度上限制了消失模鑄造工藝的發(fā)展。目前，中國已有多家高校和研究單位開展針對消失模鑄造的模樣材料、成型工藝、涂料技術(shù)、工裝設(shè)備等各個(gè)環(huán)節(jié)的研究開發(fā)工作，取得一定的成就，但與國外相比仍有較大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，為促進(jìn)消失模鑄造這一先進(jìn)制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，結(jié)合國內(nèi)資源情況，從研究涂料的各組分種類和加入量對涂料性能的影響入手，研制適合我國國情的成本低、質(zhì)量好的消失模鑄造涂料，實(shí)現(xiàn)消失模鑄造涂料的國產(chǎn)化是非常必要的。
[0005]高爐渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的廢物，當(dāng)爐溫達(dá)到1400—1600°C時(shí)，爐料熔融，礦石中的脈石、焦炭中的灰分和助溶劑和其他不能進(jìn)入生鐵中的雜質(zhì)形成以硅酸鹽和鋁酸鹽為主浮在鐵水上面的熔渣。高爐渣中主要成分為CaO、Si02、A1203。高爐渣一種工業(yè)固體廢物，高爐煉鐵過程中排出的渣，又稱高爐礦渣，可分為煉鋼生鐵渣、鑄造生鐵渣、錳鐵礦渣等，我國又是一個(gè)人均占有資源儲量有限的國家，高爐渣的綜合利用，變廢為寶、變害為利，已成為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，是解決環(huán)境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段。
[0006]磷尾礦是磷礦浮選精礦時(shí)排出的未能加以充分利用的固體廢料。由于我國磷礦石原礦的品位不高，造成磷化工業(yè)每年產(chǎn)生大量的磷尾礦沒有充分利用，一般呈細(xì)砂狀形態(tài)自然堆積在尾礦庫中。不僅耗費(fèi)資金、占用土地而且還帶來一系列環(huán)境問題、安全問題。把磷尾礦變廢為寶是我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，也是建設(shè)和諧社會(huì)的長久之計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷，利用高鋁高爐渣-高鎂磷尾礦生產(chǎn)使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的消失模鑄造涂料，以達(dá)到綜合回收利用高鋁高爐渣、高鎂磷尾礦并降低生產(chǎn)消失模鑄造涂料成本的目的。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種高鋁高爐渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:
高鋁高爐渣32-35份高鎂磷尾礦30-34份石英尾砂7-9份硫鐵尾礦7-10份凹凸棒土7-10份碳化娃6-8份高嶺土細(xì)粉2~5份硅質(zhì)頁巖粉2-4份硬水招石2_4份硼化硅2-4份二氧化釷2~3份
T -(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷4-5份
二 (亞磷酸二月桂酯)四氧辛氧基鈦酸酯6-7份棕櫚酸異辛酯2-4份
過氧化二異丙苯0.3-0.6份
聚乙烯醇0.4-0.6份
羥丙基二淀粉磷酸酯0.3-0.6份碳纖維2~3份葡萄糖酸鈉1~3份石油磺酸鈉2~3份新戊二醇1-3份乙醇21-24份水8-13份；
所述高鋁高爐渣的主要化學(xué)成分為Al2O3 18.41 wt%，MgO 13.2 wt%，CaO 34.12 wt%，S12 33.12 wt%，MnO 0.53 wt%，F(xiàn)eO 0.62 wt% ；
所述高鎂磷尾礦的化學(xué)成分為CaO 34.5 wt%，MgO 19.8 wt%，P2O5 5.32 wt%，F(xiàn)e2O3
0.19 wt%，Al2O3 0.35 wt%，S12 1.86 wt% ；
所述石英尾砂的化學(xué)成分為 S12 86.10wt%? Al2O3 8wt%? CaO 1.8wt%，F(xiàn)e2O30.7wt%，MgO
0.5wt% ；
所述硫鐵尾礦的化學(xué)成分為 S12 28-37wt%，Al2O3 25_31wt%，CaO 0.45wt%, Fe2O37_16wt%，SO3 ll_37wt%，T12 4_5wt%，Cr2O3 0.7wt%，K2O 0.19wt%，Na2O 0.34wt%。
[0009]所述的高鋁高爐渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)將32-35份高鋁高爐渣、30-34份高鎂磷尾礦、7_9份石英尾砂、7_10份硫鐵尾礦、
7-10份凹凸棒土、6-8份碳化硅、2~5份高嶺土細(xì)粉、2~4份硅質(zhì)頁巖粉、2_4份硬水鋁石、2-4份硼化硅、2~3份二氧化釷放入球磨機(jī)中球磨2小時(shí)，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應(yīng)釜，將4-5份γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、6-7份二(亞磷酸二月桂酯)四氧辛氧基鈦酸酯、21-24份乙醇、8-13份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80°C，攪拌時(shí)間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時(shí)；然后再將2-4份棕櫚酸異辛酯、0.3-0.6份過氧化二異丙苯、0.4-0.6份聚乙烯醇、
0.3-0.6份羥丙基二淀粉磷酸酯、2~3份碳纖維、1-3份葡萄糖酸鈉、2~3份石油磺酸鈉、1-3份新戊二醇加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得高鋁高爐渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)為:
1)在制備涂料過程中利用了高鋁高爐渣、高鎂磷尾礦等工業(yè)固體廢棄物制備消失模鑄造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本；
2)并用γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷和二(亞磷酸二月桂酯)四氧辛氧基鈦酸酯對高鋁高爐渣、高鎂磷尾礦、石英尾砂、硫鐵尾礦、凹凸棒土、碳化硅、高嶺土細(xì)粉、硅質(zhì)頁巖粉、硬水鋁石、硼化硅、二氧化釷進(jìn)行了表面改性處理，提高了材料與基料的粘結(jié)性和分散性，使得消失模鑄造涂料在高溫下結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，大大提高了消失模鑄造涂料耐火極限。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1<