申请日2015.09.25
公开(公告)日2015.12.16
IPC分类号B22C3/00
摘要
以高铝高炉渣、铝型材厂污泥、镁砂、石英尾砂、硫铁尾矿、蒙脱土、锂基膨润土、锌铝尖晶石细粉、玻璃微珠、海泡石、火山碎屑岩、磷酸锆、N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯蜡、氯化聚乙烯、脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇纤维、六偏磷酸钠、脱氢乙酸钠、乙醇、水为原料，制备出了使用性能优良、生产成本低的消失模铸造涂料，达到综合回收利用高铝高炉渣、铝型材厂污泥并降低生产成本的目的。
权利要求书
1.一种高铝高炉渣-铝型材厂污泥消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：
高铝高炉渣45-49份
铝型材厂污泥43-47份
镁砂23-26份
石英尾砂8-12份
硫铁尾矿7-11份
蒙脱土7-9份
锂基膨润土3-5份
锌铝尖晶石细粉2~5份
玻璃微珠6-9份
海泡石2~4份
火山碎屑岩2~3份
磷酸锆2~3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份
异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯6-10份
聚丙烯酸酯2-4份
聚乙烯蜡0.3-0.6份
氯化聚乙烯3-5份
脂肪醇聚氧乙烯醚0.4-0.6份
甲基丙烯酸甲酯0.3-0.6份
聚乙烯醇纤维1~3份
六偏磷酸钠2~3份
脱氢乙酸钠2~3份
乙醇30-36份
水8-16份。
2.如权利要求1中所述的消失模铸造涂料，其特征在于，所述高铝高炉渣的主要化学成分为Al2O318.41wt%，MgO13.2wt%，CaO34.12wt%，SiO233.12wt%，MnO0.53wt%，FeO0.62wt%;
所述铝型材厂污泥的化学成分为SiO22.54wt%，Al2O358.6wt%，CaO0.48wt%，Fe2O30.27wt%，MgO0.37wt%，K2O0.04wt%，Na2O0.34wt%;
所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%
所述石英尾砂的化学成分为SiO286.10wt%，Al2O38wt%，CaO1.8wt%，Fe2O30.7wt%，MgO0.5wt%;
所述硫铁尾矿的化学成分为SiO228-37wt%，Al2O325-31wt%，CaO0.45wt%，Fe2O37-16wt%，SO311-37wt%，TiO24-5wt%，Cr2O30.7wt%，K2O0.19wt%，Na2O0.34wt%。
3.根据权利要求1或2所述的高铝高炉渣-铝型材厂污泥消失模铸造涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将45-49份高铝高炉渣、43-47份铝型材厂污泥、23-26份镁砂、8-12份石英尾砂、7-11份硫铁尾矿、7-9份蒙脱土、3-5份锂基膨润土、2~5份锌铝尖晶石细粉、6-9份玻璃微珠、2~4份海泡石、2~3份火山碎屑岩、2~3份磷酸锆放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料;
2)开启反应釜，将4-7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯、30-36份乙醇、8-16份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液;
3)将步骤1)所得混合物料物料加入到步骤2)中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时;然后再将2-4份聚丙烯酸酯、0.3-0.6份聚乙烯蜡、3-5份氯化聚乙烯、0.4-0.6份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3-0.6份甲基丙烯酸甲酯、1~3份聚乙烯醇纤维、2~3份六偏磷酸钠、2~3份脱氢乙酸钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得高铝高炉渣-铝型材厂污泥消失模铸造涂料。
说明书
高铝高炉渣-铝型材厂污泥消失模铸造涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于消失模铸造涂料领域，尤其涉及一种高铝高炉渣-铝型材厂污泥消失模铸造涂料及其制备方法。
背景技术
消失模铸造技术是铸造行业中新兴的一种铸造工艺方法，消失模铸造工艺是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成与所需铸件形状结构、尺寸大小完全相同的模样，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，在保持一定负压状态下进行浇注，模样受热气化分解，金属熔液不断占据模型位置后最终成型。消失模铸造在国内主要称为干砂实型铸造、负压实型铸造，国外简称EPC铸造。
目前最为成熟的消失模铸造工艺是用于汽车铸件的批量生产，所生产的产品有铝合金铸件(如进气管、缸体、缸盖等)和铸铁件(如曲轴、缸盖、变速器壳体、排气管等)。国内外实践证明，消失模铸造在生产汽车铸件方面具有巨大的发展潜力。当前，我国的汽车工正处在发展时期，预计在今后的一段时期内汽车铸件产量会有较大幅度的增加，同时对汽车铸件质量的要求将会更加严格。汽车工业的发展，为我国铸造行业带来了机遇与挑战，也为在我国推广和发展消失模铸造技术带来了新的契机。
消失模铸造用于大批量生产成功与否，50%取决于模样，30%取决于涂料，20%取决于其它工艺因素。毋庸置疑，涂料是获得优质铸件必不可少的工艺环节，科研和生产都已证实，对于消失模铸造工艺，涂料可使其获得成功的潜力大大增加。国外对消失模铸造涂料的研究起步较早，己经有一些商品性的涂料，但是价格偏贵，导致生产成本提高，在一定程度上限制了消失模铸造工艺的发展。目前，中国已有多家高校和研究单位开展针对消失模铸造的模样材料、成型工艺、涂料技术、工装设备等各个环节的研究开发工作，取得一定的成就，但与国外相比仍有较大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，为促进消失模铸造这一先进制造技术的推广应用，结合国内资源情况，从研究涂料的各组分种类和加入量对涂料性能的影响入手，研制适合我国国情的成本低、质量好的消失模铸造涂料，实现消失模铸造涂料的国产化是非常必要的。
高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400—1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。高炉渣中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3。高炉渣一种工业固体废物，高炉炼铁过程中排出的渣，又称高炉矿渣，可分为炼钢生铁渣、铸造生铁渣、锰铁矿渣等，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，高炉渣的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决环境污染，资源缺乏之间矛盾的重要手段。
铝型材厂污泥(以下简称污泥)是铝型材加工时产生的废水经混凝法处理后的工业废渣,主要由胶状的氢氧化铝组成,铝含量较高，目前,大部分铝型材厂对这类污泥只是进行简单的堆放处置，这不仅占用大量的土地,还对环境造成潜在的污染;因此，如何安全有效地处置或利用这类污泥引起了广泛的关注。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，利用高铝高炉渣-铝型材厂污泥生产使用性能优良、生产成本低的消失模铸造涂料，以达到综合回收利用高铝高炉渣、铝型材厂污泥并降低生产消失模铸造涂料成本的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高铝高炉渣-铝型材厂污泥消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：
高铝高炉渣45-49份
铝型材厂污泥43-47份
镁砂23-26份
石英尾砂8-12份
硫铁尾矿7-11份
蒙脱土7-9份
锂基膨润土3-5份
锌铝尖晶石细粉2~5份
玻璃微珠6-9份
海泡石2~4份
火山碎屑岩2~3份
磷酸锆2~3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份
异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯6-10份
聚丙烯酸酯2-4份
聚乙烯蜡0.3-0.6份
氯化聚乙烯3-5份
脂肪醇聚氧乙烯醚0.4-0.6份
甲基丙烯酸甲酯0.3-0.6份
聚乙烯醇纤维1~3份
六偏磷酸钠2~3份
脱氢乙酸钠2~3份
乙醇30-36份
水8-16份;
所述高铝高炉渣的主要化学成分为Al2O318.41wt%，MgO13.2wt%，CaO34.12wt%，SiO233.12wt%，MnO0.53wt%，FeO0.62wt%;
所述铝型材厂污泥的化学成分为SiO22.54wt%，Al2O358.6wt%，CaO0.48wt%，Fe2O30.27wt%，MgO0.37wt%，K2O0.04wt%，Na2O0.34wt%;
所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%
所述石英尾砂的化学成分为SiO286.10wt%，Al2O38wt%，CaO1.8wt%，Fe2O30.7wt%，MgO0.5wt%;
所述硫铁尾矿的化学成分为SiO228-37wt%，Al2O325-31wt%，CaO0.45wt%，Fe2O37-16wt%，SO311-37wt%，TiO24-5wt%，Cr2O30.7wt%，K2O0.19wt%，Na2O0.34wt%。
所述的高铝高炉渣-铝型材厂污泥消失模铸造涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将45-49份高铝高炉渣、43-47份铝型材厂污泥、23-26份镁砂、8-12份石英尾砂、7-11份硫铁尾矿、7-9份蒙脱土、3-5份锂基膨润土、2~5份锌铝尖晶石细粉、6-9份玻璃微珠、2~4份海泡石、2~3份火山碎屑岩、2~3份磷酸锆放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料;
2)开启反应釜，将4-7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯、30-36份乙醇、8-16份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液;
3)将步骤1)所得混合物料物料加入到步骤2)中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时;然后再将2-4份聚丙烯酸酯、0.3-0.6份聚乙烯蜡、3-5份氯化聚乙烯、0.4-0.6份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3-0.6份甲基丙烯酸甲酯、1~3份聚乙烯醇纤维、2~3份六偏磷酸钠、2~3份脱氢乙酸钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得高铝高炉渣-铝型材厂污泥消失模铸造涂料。
本发明与现有技术相比，其优点为：
1)在制备涂料过程中利用了高铝高炉渣、铝型材厂污泥等工业固体废弃物制备消失模铸造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本;
2)并用N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯对高铝高炉渣、铝型材厂污泥、镁砂、石英尾砂、硫铁尾矿、蒙脱土、锂基膨润土、锌铝尖晶石细粉、玻璃微珠、海泡石、火山碎屑岩、磷酸锆进行了表面改性处理，提高了材料与基料的粘结性和分散性，使得消失模铸造涂料在高温下结构更稳定，大大提高了消失模铸造涂料耐火极限。
