CN102951916A

CN102951916A - 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

Info

Publication number: CN102951916A
Application number: CN2012104815784A
Authority: CN
Inventors: 谭世明; 柳薇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明涉及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，本发明采用耐火材料，采用的耐火材料是通过回收处理旧型壳制作的旧型壳粉料，旧型壳粉料是已经经过风干和高温焙烧、具有线变形量小、有机物完全燃烧干净的粉料，旧型壳粉料通过加工处理后成为制作耐火砖用的耐火骨料，制作耐火砖用的耐火骨料的主要成分是氧化锆、氧化铝、氧化硅。本发明的加工方法是，采用熔模铸造旧型壳为原料，在制作加工过程中，通过分拣，分类，去水，除铁，一次破碎，加工成粉料，再经过筛分，二次除铁，获得筛上物和筛下物，对筛上物和筛下物进行分类处理，获取符合制作耐火砖用的耐火骨料。优点是：构思新颖，方法简便，便于实施。

Description

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

技术领域

本发明涉及一种资源回收利用做耐火砖的材料，特别是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。其是将回收的熔模铸造旧型壳制成粉料再用于制作耐火砖用的耐火骨料。

技术背景

通常，耐火砖是由耐火材料加工制作并经高温烧结或者高压压制而成，或者采用化工工艺和方法合成。但是据申请人所知，至今还没有一种耐火砖是使用回收的熔模铸造旧型壳制成的粉料制作的。

如中国专利文献CN102712538A公开的《耐火砖用组合物、耐火砖、耐火砖的制造方法》（申请号：201180007008.5 ）该发明涉及的耐火砖用组合物是将涂覆的耐火骨料与黏合剂用粘结剂配合而成，所述涂覆的耐火骨料是在耐火骨料的表面被覆包含涂覆用粘结剂的涂覆层而制备的。由于耐火骨料的表面被覆有包含涂覆用粘结剂的涂覆层，黏合剂用粘结剂可以通过该包含涂覆用粘结剂的涂覆层将耐火骨料结合，通过粘结剂相互的结合可以使耐火骨料强固地结合。此外，该发明通过烧制耐火骨料表面的涂覆用粘结剂，可以形成附着于耐火骨料表面的碳化层。该碳化层发挥对急剧加热的缓冲层的效果。

再如，中国专利文献CN 202452833U公开的《专用于水泥窑的结构一体化复合耐火砖》（申请号：201120545005.4 ），该耐火砖由氧化镁材料构成的工作层（耐火层）与氧化铝材料构成的非工作层（隔热、保温层）经过高压压制而成；耐火层与隔热、保温层之间的连接面为若干个等腰Ｖ形连接面。

此外，中国专利文献CN102659435A公开的《抗水化免烧钙镁砖》（申请号：201120545005.4 ），其属于耐火材料；旨在提供一种无需作表面防水处理即可长期存放的钙镁砖。它由耐火材料与结合剂按１００：４～７的重量比配制而成；按质量百分比计算，耐火材料由１２～８０％的Ａ料、２０～８８％的镁砂配成；其中，A料由A料粗砂10～20%、A料中砂10～20%、A料细砂20～30%、A料粉30～50%配成，镁砂由镁砂粗砂10～20%、镁砂中砂10～20%、镁砂细沙20～30%、镁砂粉30～50%配成；结合剂是氯化镁溶液、硅酸钠溶液、磷酸溶液之一，或者是黏度为5～15Pa·S的酚醛树脂。

上述专利文献所公开的耐火砖及其制造方法，均没有涉及回收利用再生资源作为生产耐火砖的耐火骨料的技术内容，这说明利用再生资源作为耐火砖用的耐火骨料，在耐火砖制造行业和技术领域还是一项空白。申请人认为，对资源回收再利用是现阶段中国在发展建设中必不可少的一项措施，也是优化环境、防止资源浪费的一种好的途径，申请人通过调查发现，对熔模铸造旧型壳的回收再利用现已经引起科技人员的关注，并成为他们进行科研的重要课题。

据有关资料介绍，熔模铸造是在由易熔材料（比如工业蜡）制成的模样上逐层涂敷耐火材料制成型壳，再经过高温烘干，然后浇注液态金属，待其冷却后，获得铸件的方法。中国每年生产熔模铸件近200万吨，产生180万吨到200万吨熔模铸造旧型壳。需要指出的是，作为精密铸造的壳型材料，无论是面层材料还是作为加固层的耐火材料，其组成成分主要含有锆石，电熔刚玉，熔融石英和包括高铝矾土、莫来石的铝---硅系耐火材料。目前，对于这些旧型壳的处理，绝大多数企业采取丢弃或者填埋的方式，这样带来的后果是既占用了土地，又污染环境，同时还增加了企业的垃圾处理费和社会的环保成本。事实上，在旧型壳中含有5%—15%的锆石，或者20%—30%的刚玉，其余为65%左右是铝—硅系耐火材料，这些都是价高质优的耐火材料，将其再生利用，会创造很大的经济效益。其中，锆石近年来价格高达22000元每吨。融熔刚玉12000元∕每吨。莫来石也有2000元∕每吨。上述几种材料的耐火度最低为1540度。锆石，刚玉、莫来石是作为精密铸造的壳型材料使用，使用完后却作为垃圾处理，这十分可惜。将使用后作为垃圾处理的熔模铸造旧型壳再回收再利是利国利民的一件有益的事情，应该引起生产熔模铸造型壳厂家的高度重视。

申请人认为：将回收的上述材料进行相应工艺处理后作为耐火砖的材料是完全可行的。申请人通过研究发现，这些壳型材料在金属浇注前已经经过高温焙烧处理，浇注后相当于再次热再生处理，从而优化了材料结构，使其具有线膨胀量低，材料表面杂质气化，完全分解和燃烧后比较纯净的特点，如果使用其制造耐火砖，应当是具备了良好的耐高温性能。鉴于上述回收的旧型壳的物料是锆石，刚玉粉，高岭土熟料和莫来石粉等耐火材料，如果进行再生回收处理后将其用于制造耐火砖，会产生很大的经济，社会和环保效益。

发明内容

本发明的目的是，针对现有的耐火砖采用的原料多为单质新料以及熔模铸造旧型壳目前采取丢弃或者填埋方式进行处理严重地污染环境的现状，进行技术改进，提出并研究回收利用熔模铸造旧型壳粉料制作的耐火砖用耐火骨料。

本发明的技术解决方案是：

回收利用熔模铸造旧型壳粉料制作的耐火砖用耐火骨料，采用耐火材料，其特征在于，采用的耐火材料是通过回收处理旧型壳制作的旧型壳粉料，旧型壳粉料是已经经过风干和高温焙烧、具有线变形量小、有机物完全燃烧干净的粉料，旧型壳粉料通过加工处理后成为制作耐火砖用的耐火骨料，制作耐火砖用的耐火骨料的主要成分是氧化锆、氧化铝、氧化硅，其余成份包括氧化铁、氧化钠、氧化钾、氧化钙。

其特征在于，制作耐火砖用的耐火骨料中的氧化锆含量为5%—15%，氧化铝含量为30%，氧化硅含量为51%。

其特征在于，制作耐火砖的耐火骨料中，氧化锆含量为5%，氧化铝为35%，氧化硅为51%以上。

其特征在于，耐火骨料中颗粒的大小为16目—30目和180目—200目。

其特征在于，制作耐火砖用的耐火骨料的耐火度为1540℃—1790℃以及1790℃以上两个规格。

采用熔模铸造旧型壳为原料，在制作加工过程中，通过分拣，分类，去水，除铁，一次破碎，加工成粉料，再经过筛分，二次除铁，获得筛上物和筛下物，对筛上物和筛下物进行分类处理，获取符合制作耐火砖用的耐火骨料，采用的步骤是：

（1）将回收的旧型壳按照不同企业所使用的氧化锆、莫来石的比例进行分拣，分类存放，分拣采用人工分拣；

（2）对经过分类的旧型壳进行去水处理，将经过分类的旧型壳进炉烘干，温度控制在150℃以内，除去自然水分；或者将经过分类的旧型壳自然晒干到含水量在4%以内。

（3）将经过去水处理的旧型壳进行除铁、一次破碎处理，使经过去水处理的旧型壳通过运输皮带上的磁辊除铁，再送入破碎机破碎，加工成粉料；

（4）破碎、加工成的粉料后送入直线振动筛筛分，同时进行二次磁选除铁；

（5）粉料通过二磁选除铁和筛分后，得到不同目数的筛上物和筛下物；

（6）对不同目数的筛上物和筛下物进行分类处理，获取符合目数、耐火度要求的粉料作为制造耐火砖用的耐火骨料：

其一、选择符合目数为16目—30目的粉料，将16目—30目的粉料作为耐火砖的主要起支撑作用骨料；

其二、对粉料中目数为30目以上—180目以下的粗颗粒的进行球磨，再次筛分，得到180目—200目的粉料；将180目—200目的粉料作为填充和紧实材料。

其三、检测通过磁选除铁和筛分后目数为16目—30目和目数为180目—200目两种规格的粉料中的各种氧化物的含量以及包括耐火度、透气率、热震性、高温软化点在内的多项物理指标；所检测的各种氧化物含量包括有氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化钠、氧化钾、氧化钙的含量；将通过磁选除铁和筛分后目数为16目—30目和目数为180目—200目两种规格的粉料经检测其氧化物含量符合要求、耐火度达到1790℃和高于1790℃的粉料，以及通过磁选除铁和筛分后目数为16目—30目的粉料和目数为180目—200目的粉料经检测其氧化物含量符合要求、耐火度低于1790℃高于1540℃度的粉料确定为用于制作耐火砖用耐火骨料。

其特征在于，对确定为用于制作耐火砖用耐火骨料进行包装、分级：对目数分别为16目—30目和180目—200目、氧化物含量符合要求、耐火度达到1790℃和耐火度高于1790℃的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料进行包装，定级为二级耐火材料，用于制造二级黏土耐火砖；对目数为16目—30目和目数为180目—200目、氧化物含量符合要求、耐火度低于1790℃但是高于1540℃的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料进行包装，定级三级耐火材料，做为代替黏土砖的材料。

其特征在于，对通过磁选除铁和筛分后目数为16目—30目的粉料和目数为180目—200目的粉料经检测其氧化物含量符合要求、耐火度达到1790℃和耐火度高于1790℃的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料用于制作二级黏土砖型耐火砖或特殊耐腐蚀的耐火制品；对通过磁选除铁和筛分后目数为180目—200目的粉料经检测其氧化物含量符合要求、但低于1790℃但是高于1540℃的这个耐火度的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料用于制作代替黏土砖型耐火砖。

其特征在于，一次破碎处理、加工得到粉料的颗粒为16目颗粒—200目，经过筛分和再加工处理，得到符合制作耐火砖的耐火骨料要求的粉料，其中最细的粉料是目数为200目的粉料。

其特征在于，所述的再加工处理为球磨处理。

本发明的创新点在于：1、对旧型壳回收加工再利用，减少了环境污染；2、回收加工旧型壳的物料的加工费约100元─1500元/吨，含运费在内，回收加工旧型壳的物料的成本不过600元—800元/吨，只是购买新的耐火砖的制作用原料价格的1/4—1/10，经济效益明显；3、用于制作制造耐火砖的耐火骨料的方法简便，步骤合理，便于实施，也为现有的旧型壳的处理提供了一种方便快捷再利用的途径。

本发明的优点是：构思新颖，方法简便，便于实施。将使用后作为垃圾处理的熔模铸造旧型壳再回收再利是利国利民的一件有益的事情，采用本发明能够很好地熔模铸造旧型壳的回收再利用的问题，将回收熔模铸造旧型壳进行加工处理制成粉料再利用，作为制造耐火砖用耐火骨料，用于制造耐火砖，将会产生很大的经济，社会和环保效益。

具体实施方式

下面，具体描述本发明的实施例。

本发明提出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，采用耐火材料，所采用的耐火材料是通过回收处理旧型壳制作的旧型壳粉料，旧型壳粉料是已经经过风干和高温焙烧、具有线变形量小、有机物完全燃烧干净的粉料，旧型壳粉料通过加工处理后成为制作耐火砖用的耐火骨料，制作耐火砖用的耐火骨料的主要成分是氧化锆、氧化铝、氧化硅，其余成份包括氧化铁、氧化钠、氧化钾、氧化钙。

制作耐火砖用的耐火骨料中的氧化锆含量为5%—15%，氧化铝含量为30%，氧化硅含量为51%，其余成份包括的氧化铁、氧化钠、氧化钾、氧化钙中氧化物含量都符合相关要求。

申请人对制作耐火砖用的耐火骨料的主要成分氧化锆、氧化铝、氧化硅提出的选择是：在制作耐火砖的耐火骨料中，氧化锆含量为5%，氧化铝为35%，氧化硅为51%以上。

耐火骨料中颗粒的大小在16目—30目和180—200目的范围。制作耐火砖用的耐火骨料的耐火度为1540℃—1790℃以及1790℃以上两个规格。

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，采用熔模铸造旧型壳为原料，在制作加工过程中，通过分拣，分类，去水，除铁，一次破碎，加工成粉料，再经过筛分，二次除铁，获得筛上物和筛下物，对筛上物和筛下物进行分类处理，获取符合制作耐火砖用的耐火骨料，采用的步骤是：

（1）将回收的旧型壳按照不同企业所使用的氧化锆、氧化铝、莫来石的比例进行分拣，分类存放，分拣采用人工分拣；

（2）对经过分类的旧型壳进行去水处理，将经过分类的旧型壳进炉烘干，温度控制在150度以内，除去自然水分；或者将经过分类的旧型壳自然晾晒，含水量控制在4%以内即可满足使用要求。

对确定为用于制作耐火砖用耐火骨料进行包装、分级：对目数分别为16目—30目和180目—200目、氧化物含量符合要求、耐火度达到1790℃和耐火度高于1790℃的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料进行包装，定级为二级耐火材料，用于制造二级黏土耐火砖；对目数为16目—30目和目数为180目—200目、氧化物含量符合要求、耐火度低于1790℃但是高于1540℃的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料进行包装，定级三级耐火材料，做为代替黏土砖的材料。

对通过磁选除铁和筛分后目数为16目—30目的粉料和目数为180目—200目的粉料经检测其氧化物含量符合要求、耐火度达到1790℃和耐火度高于1790℃的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料用于制作二级黏土砖型耐火砖或特殊耐腐蚀的耐火制品。

对通过磁选除铁和筛分后目数为180目—200目的粉料经检测其氧化物含量符合要求、但低于1790℃但是高于1540℃的这个耐火度的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料用于制作代替黏土砖型耐火砖。或用于制造其他产品。

一次破碎处理、加工得到粉料的颗粒为16目—200目，经过筛分和再加工处理，得到符合制作耐火砖的耐火骨料要求的粉料。一次破碎处理、加工得到粉料的颗粒中，16目到30目的比例约为25%左右，其余的多为30目到180目，少量的为180目以上—200目。通过再加工处理将30目到180目的粉料球磨得到目数为200目—250的粉料。所述的再加工处理为球磨处理。

生产用于制造耐火砖的耐火骨料应当注意的是：

第一，分类。

分类要依据精密铸造企业使用的氧化锆，氧化铝、莫来石的实际比例分类及存放，并检测材料成分。

第二，确定不同等级和耐火度要求的材料比例。

主要是氧化锆，氧化铝和氧化硅含量以及确定材料的耐火度。

一般精密铸造企业由于产品不同，考虑到经济性问题，氧化锆用量比例在壳型材料中从5%—15%不等，也有企业大量使用氧化铝粉。

由于氧化锆，氧化铝和氧化硅这些材料已经经过烘干和焙烧，几乎失去了结晶水，所以透气性良好，稳定在24%左右，稳定性极佳，不易变形。比起一般现在的单质成分耐火砖比如莫来石砖，石英砖等性能更优异。

应当说明的是，采用本发明制成的耐火砖不如更高耐火度的镁砖、刚玉砖等。但是使用本发明的产品用于制造耐火砖过程与现在市面上常用的耐火砖的制造过程完全一致，而且其产品质量不亚于常用的耐火砖的质量，也不会增加企业设备的投资。

本发明的产品可以运用黄金分割线定律来选择氧化锆，氧化铝，氧化硅的含量。

本发明给出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中的成分的较佳选择是：氧化锆含量为5%，氧化铝含量为35%，氧化硅含量为51%以上；氧化硅的含量最多不得超过55%；耐火度高于1790℃。

当回收利用熔模铸造旧型壳粉料制作的耐火砖用耐火骨料中的氧化锆含量为5%，氧化铝含量为35%，氧化硅含量达到51%后，可以通过添加最多不超过3%或13%者的莫来石粉料混合后制取（粘土砖型）二级耐火砖。

当本发明生产用于制造耐火砖的耐火骨料中的氧化锆含量为10%以上，其余为莫来石或者高岭土熟料的壳型材料加工的物料，经试验证明可以完全代替莫来石粉料制取（粘土砖型）二级耐火砖，和生产特殊耐腐蚀耐火制品，比如电池行业广泛使用的匣钵，其性能优于一般莫来石砖。只是要确定检测每种耐火砖所要求的材料组分，通过合理配比，就可以保证所生产的产品符合质量要求。

在回收利用熔模铸造旧型壳粉料制作的耐火砖用耐火骨料的加工中，对通过磁选除铁和筛分后目数为180目到200目的粉料经检测其氧化物含量符合要求、但低于1540℃的这个耐火度的粉料，虽不能将用作制作耐火砖的耐为骨料，但是可以将其用于制造其他产品。

以上为本发明的较佳实例，但本发明不应该局限于该实例所公开的内容。凡是不脱离本发明所提出的技术解决方案下完成的等效或修改方案，都在本发明保护的范围。

Claims

1.回收利用熔模铸造旧型壳粉料制作的耐火砖用耐火骨料，采用耐火材料，其特征在于，采用的耐火材料是通过回收处理旧型壳制作的旧型壳粉料，旧型壳粉料是已经经过风干和高温焙烧、具有线变形量小、有机物完全燃烧干净的粉料，旧型壳粉料通过加工处理后成为制作耐火砖用的耐火骨料，制作耐火砖用的耐火骨料的主要成分是氧化锆、氧化铝、氧化硅，其余成份包括氧化铁、氧化钠、氧化钾、氧化钙。

2.根据权利要求1所述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，其特征在于，制作耐火砖用的耐火骨料中的氧化锆含量为5%—15%，氧化铝含量为30%，氧化硅含量为51%。

3.根据权利要求1所述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，其特征在于，制作耐火砖的耐火骨料中，氧化锆含量为5%，氧化铝为35%，氧化硅为51%以上。

4.根据权利要求1所述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，其特征在于，耐火骨料中颗粒的大小为16目—30目和180目—200目。

5.根据权利要求1所述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，其特征在于，制作耐火砖用的耐火骨料的耐火度为1540℃—1790℃以及1790℃以上两个规格。

6.回收利用熔模铸造旧型壳粉料制作的耐火砖用耐火骨料的加工方法，采用熔模铸造旧型壳为原料，在制作加工过程中，通过分拣，分类，去水，除铁，一次破碎，加工成粉料，再经过筛分，二次除铁，获得筛上物和筛下物，对筛上物和筛下物进行分类处理，获取符合制作耐火砖用的耐火骨料，采用的步骤是：

（2）对经过分类的旧型壳进行去水处理，将经过分类的旧型壳进炉烘干，温度控制在150℃以内，除去自然水分；或者将经过分类的旧型壳自然晒干到含水量在4%以内；

其二、对粉料中目数为30目以上—180目以下的粗颗粒的进行球磨，再次筛分，得到180目—200目的粉料；将180目—200目的粉料作为填充和紧实材料；

其三、检测通过磁选除铁和筛分后目数为16目—30目和目数为180目—200目两种规格的粉料中的各种氧化物的含量以及包括耐火度、透气率、热震性、高温软化点在内的多项物理指标；所检测的各种氧化物含量包括有氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化钠、氧化钾，氧化钙的含量；将通过磁选除铁和筛分后目数为16目—30目和目数为180目—200目两种规格的粉料经检测其氧化物含量符合要求、耐火度达到1790℃和高于1790℃的粉料，以及通过磁选除铁和筛分后目数为16目—30目的粉料和目数为180目—200目的粉料经检测其氧化物含量符合要求、耐火度低于1790℃高于1540℃度的粉料确定为用于制作耐火砖用耐火骨料。

7.根据权利要求6所述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的加工方法，其特征在于，对确定为用于制作耐火砖用耐火骨料进行包装、分级：对目数分别为16目—30目和180目—200目、氧化物含量符合要求、耐火度达到1790℃和耐火度高于1790℃的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料进行包装，定级为二级耐火材料，用于制造二级黏土耐火砖；对目数为16目—30目和目数为180目—200目、氧化物含量符合要求、耐火度低于1790℃但是高于1540℃的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料进行包装，定级三级耐火材料，做为代替黏土砖的材料。

8.根据权利要求6所述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的加工方法，其特征在于，对通过磁选除铁和筛分后目数为16目—30目的粉料和目数为180目—200目的粉料经检测其氧化物含量符合要求、耐火度达到1790℃和耐火度高于1790℃的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料用于制作二级黏土砖型耐火砖或特殊耐腐蚀的耐火制品；对通过磁选除铁和筛分后目数为180目—200目的粉料经检测其氧化物含量符合要求、但低于1790℃但是高于1540℃的这个耐火度的粉料确定为用于制作耐火砖的耐火骨料用于制作代替黏土砖型耐火砖。

9.根据权利要求6所述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的加工方法，其特征在于，一次破碎处理、加工得到粉料的颗粒为16目颗粒—200目，经过筛分和再加工处理，得到符合制作耐火砖的耐火骨料要求的粉料，其中最细的粉料是目数为200目—200目以上的粉料。

10.根据权利要求9所述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的加工方法，其特征在于，所述的再加工处理为球磨处理。