[發明專利]高端鑄造用陶粒砂及其制備方法

有效

• 申請號: 202210364866.5
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114773071B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 李維鵬;徐東芳;安良田
• 申請（專利權）人: 河北盛火新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/10;B22C1/00
• 代理公司: 石家莊開言知識產權代理事務所(普通合伙) 13127
• 代理人: 趙俊嬌

本發明涉及一種高端鑄造用陶粒砂，采用如下原料制成：廢棄粉煤灰、含鋁尾礦廢料、鋁礬土和復合添加劑；所述復合添加劑包含預先混合均勻的錳礦粉、熟料、氧化鐵、氧化硅和氧化鈦。本發明制備陶粒砂的原料包括廢棄粉煤灰、含鋁尾礦廢料、鋁礬土及復合添加劑，特別是通過添加復合添加劑，可大幅改善陶粒砂的性能，包括：(1)高耐火度，減少鑄件粘砂、提高潰散性；使清砂更容易；(2)低膨脹率、降低了鑄件缺陷、提高尺寸精度；(3)角形系數低、粒型圓整、提高了鑄件透氣性和鑄件表面精度；(4)強度高、破碎率低、重復再生使用，節能綠色環保，降低固體廢物的排放；(5)堆積密度低、降低了樹脂的用量，提高了砂型抗拉，抗彎強度。

技術領域

本發明涉及高端鑄造材料技術領域，具體涉及一種高端鑄造用陶粒砂及其制備方法。

背景技術

目前，80％以上鑄件都是砂型鑄造完成。鑄造用砂主要有硅砂、日本CB砂等。鑄造(3D打印)砂與固化劑混合后，送入3D打印設備的鋪粉器中，每鋪設一層混有固化劑的砂粒就向鋪設層面上噴射樹脂，依此循環直至完成待打印產品的所有層，從而制成3D打印產品。硅砂由于其耐火度低、熱膨脹率大、透氣性差，內部因強大的熱輻射作用而產生大量的氣體無法及時排出，從而會發生嗆火現象，在鑄件中產生氣孔、冷隔等缺陷，甚至報廢，因而不能應用于高端鑄造。日本CB砂依賴進口，經濟成本高，嚴重制約了高端鑄造的發展。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種高端鑄造用陶粒砂及其制備方法，具有耐火度高、強度高、熱膨脹率低、角形系數低、破碎率低、堆積密度低等優點，其解決了現有硅砂所存在的耐火度低、熱膨脹率大、透氣性差等技術問題。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

第一方面，本發明提供一種高端鑄造用陶粒砂，采用如下原料制成：廢棄粉煤灰、含鋁尾礦廢料、鋁礬土和復合添加劑；

所述復合添加劑包含預先混合均勻的錳礦粉、熟料、氧化鐵、氧化硅和氧化鈦。

優選地，所述復合添加劑中，錳礦粉、熟料、氧化鐵、氧化硅和氧化鈦的質量比為1-50：50-100：1-50：1-50：1-50。

優選地，所述原料組分中，廢棄粉煤灰、含鋁尾礦廢料、鋁礬土、復合添加劑的混合質量比為4-6:2-4:8-12:2-3。

第二方面，本發明提供一種高端鑄造用陶粒砂的制備方法，其包括：

S1、制備混合料：將廢棄粉煤灰、含鋁尾礦廢料、鋁礬土、復合添加劑分別研磨粉碎至粒徑≥800目，混合得干粉料；其中，所述復合添加劑包含預先混合均勻的錳礦粉、熟料、氧化鐵、氧化硅和氧化鈦；

S2、陳腐均化：將干粉料加水拌和得濕料，控制濕料中含水量為16-20％，將拌和好的濕料放置2-3天；

S3、制粒：將陳化后的濕料打碎成粉末狀，打碎過程中摻入干粉料，一起送入旋轉制粒機制粒，制得陶粒砂初品；

S4、煅燒：將陶粒砂初品進行干燥和高溫煅燒，煅燒溫度為1350-1550℃，燒結時間為10-15h，制得高端鑄造用陶粒砂。

在煅燒過程中，陶粒砂內部組織結構發生相變，形成大量的莫來石相、以及石英相及玻璃相混合組織，為高端鑄造用(3D打印)陶粒砂良好的工藝性能奠定了基礎。

根據本發明的較佳實施例，S1中，廢棄粉煤灰、含鋁尾礦廢料、鋁礬土、復合添加劑的混合質量比為4-6:2-4:8-12:2-3。

根據本發明的較佳實施例，S1中，所述復合添加劑中，錳礦粉、熟料、氧化鐵、氧化硅和氧化鈦的質量比為1-50：50-100：1-50：1-50：1-50。