CN103658505B - 石膏铸粉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石膏铸粉。该石膏铸粉由基础材料和添加剂组成，基础材料按100重量份计包括天然α石膏粉18-22重量份、脱硫β石膏粉27-33重量份、石英粉20-30重量份、铝矾土粉25-35重量份；添加剂包括玻璃纤维0.1-0.3重量份、减水剂0.5-0.7重量份、缓凝剂0.02-0.04重量份、消泡剂0.3-0.5重量份。本发明的技术方案具有以下优点：节约大量的不可再生的天然石膏资源，可减少因天然石膏的大量开采所造成的环境污染，以及减少因大量脱硫石膏堆积产生的耕地；天然α石膏粉和脱硫β石膏粉配比使用，可取长补短，克服单独使用脱硫β石膏粉凝固时间较短，标准稠度用水量较多以及强度较低的缺陷。

Description

石膏铸粉

技术领域

本发明涉及石膏型铸造技术领域，具体而言，涉及一种石膏铸粉。

背景技术

石膏型铸造与其他铸造工艺相比，铸件的尺寸精度高，表面粗糙度小，可铸造薄壁异形零件，综合经济效益较高。但是，目前的石膏型铸造配方中所使用的石膏均为天然石膏，因其标稠用水量小，胶凝后强度较高被广泛使用，鲜有使用脱硫石膏的报道。

天然石膏作为不可再生资源，近年来对石膏矿开采量的增加，加剧了对环境的破坏。脱硫石膏作为发电厂和热电厂烟气脱硫过程中产生的一种废弃物，工业上对其的使用量很少。由于脱硫石膏与天然石膏相比，存在标准稠度用水量较大，胶凝时间较短和胶凝后强度较低等缺点，除了部分被用于生产脱硫石膏板，其余的均被堆置于废物处理厂。

本领域技术人员试图将脱硫石膏用于石膏型铸造，但是，目前在石膏铸型的制备过程中，固体粉料内部的空气和搅拌过程中引进的空气在浆料中形成气泡，而脱硫石膏含有大量杂质，使这些气泡不易消除，这些气泡直接影响铸件的表面质量。当前消除气泡主要方法为采用真空灌浆，但是设备较复杂，费用较贵，这使得本领域技术人员不得不放弃将脱硫石膏用于石膏型铸造。

发明内容

本发明旨在提供一种石膏铸粉，以解决现有技术中脱硫石膏用于石膏型铸造设备复杂，费用昂贵的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种石膏铸粉。该石膏铸粉由基础材料和添加剂组成，基础材料按100重量份计包括天然α石膏粉18-22重量份、脱硫β石膏粉27-33重量份、石英粉20-30重量份、铝矾土粉25-35重量份；添加剂包括玻璃纤维0.1-0.3重量份、减水剂0.5-0.7重量份、缓凝剂0.02-0.04重量份、消泡剂0.3-0.5重量份。

进一步地，基础材料包括天然α石膏粉22重量份、脱硫β石膏粉33重量份、石英粉20重量份、铝矾土粉25重量份；添加剂包括玻璃纤维0.2重量份、减水剂0.5重量份、缓凝剂0.03重量份、消泡剂0.4重量份。

进一步地，石膏铸粉使用时添加的溶剂为水或硅溶胶。

进一步地，溶剂的添加量为53-55重量份。

进一步地，天然α石膏粉、脱硫β石膏粉、石英粉和铝矾土粉的粒径小于80μm。

进一步地，减水剂为德国巴斯夫BASF公司生产的MELMENTF15G密胺型磺酸化三聚氰氨缩聚物。

进一步地，缓凝剂为柠檬酸。

进一步地，消泡剂为德国MUNZING-GHEMIE公司生产的AGITANP8850型粉末消泡剂

采用本发明的技术方案与现有石膏型铸造用配方相比，具有以下优点：

1.采用脱硫β石膏粉部分代替天然α石膏粉作为石膏铸粉配方的基础材料，可节约大量的不可再生的天然石膏资源，可减少因天然石膏的大量开采所造成的环境污染，以及减少因大量脱硫石膏堆积产生的耕地。

2.采用天然α石膏粉和脱硫β石膏粉配比使用，可取长补短，克服单独使用脱硫β石膏粉凝固时间较短，标准稠度用水量较多以及强度较低的缺陷，达到对脱硫石膏的综合利用以及改善石膏铸型性能的目的。

3.采用加入减水剂、缓凝剂和消泡剂等添加剂的方法，可有效的消除石膏型试样中产生的影响铸件质量的宏观气孔，避免使用费用较高的真空灌浆机进行生产，减少生产成本和工序。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

目前，脱硫石膏因其本身性能的缺陷不能被很好的应用，大量废弃，一方面造成了环境污染的问题，另一方面也给废弃物的处理严重加重负担。与此同时，用于铸型的天然石膏的开采，也造成了环境的破坏。本领域技术人员试图将脱硫石膏用于石膏型铸造，但是脱硫石膏标稠用水量较大，胶凝时间较短和胶凝后强度较低，存在严重的生产困难，另一方面，要消除脱硫石膏使用过程中产生的气泡，设备较复杂，费用较贵，这使得本领域技术人员不得不放弃将脱硫石膏用于石膏型铸造。

为了解决上述问题，根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种石膏铸粉。该石膏铸粉由基础材料和添加剂组成，其中，基础材料按100重量份计包括天然α石膏粉18-22重量份、脱硫β石膏粉27-33重量份、石英粉20-30重量份、铝矾土粉25-35重量份；添加剂包括玻璃纤维0.1-0.3重量份、减水剂0.5-0.7重量份、缓凝剂0.02-0.04重量份、消泡剂0.3-0.5重量份。

本发明中的“天然α石膏粉”是指天然二水石膏在饱和水蒸气或加压水溶液条件下脱水生产制得的石膏粉；“脱硫β石膏粉”是将电厂废弃物脱硫二水石膏在缺乏水蒸气的干燥条件下炒制脱水而成的石膏粉。

基础材料中加入添加剂主要是为了改善未加入添加剂之前石膏混合料中容易产生气孔的问题，加入添加剂后添加剂和基础材料之间应该是产生了一定的协同作用。加入减水剂是为了在保证石膏混合浆料具有足够流动性的情况下用水量最少（因为加入的水越多，其流动性虽然越好，但是最后进行烘干的时候从石膏内部排走的水蒸气越多，其强度也越低）从而保证其烘干后具有更高的强度值；加入缓凝剂是为了保证在加入减水剂的情况下石膏混合浆料有合适的凝结时间，时间太长凝结缓慢，时间太短操作时间太短；加入消泡剂主要是在石膏混合浆料具有一定的流动性、凝结时间的前提下尽可能的将内部的气泡排除，减少其内部的气孔。

采用上述技术方案与现有石膏型铸造用配方相比，具有以下优点：

1.采用脱硫β石膏粉部分代替天然α石膏粉作为石膏铸粉配方的基础材料，可节约大量的不可再生的天然石膏资源，可减少因天然石膏的大量开采所造成的环境污染，以及减少因大量脱硫石膏堆积产生的耕地。

2.采用天然α石膏粉和脱硫β石膏粉配比使用，可取长补短，克服单独使用脱硫β石膏粉凝时间较短，标稠需水量较多以及强度较低的缺陷，达到对脱硫石膏的综合利用以及改善石膏铸型性能的目的。

3.采用加入减水剂、缓凝剂和消泡剂等添加剂的方法，可有效的消除石膏型试样中产生的影响铸件质量的宏观气孔，避免使用费用较高的真空灌浆机进行生产，较少生产成本和工序。

为了使石膏铸粉的性能更加优良，优选的，基础材料包括天然α石膏粉22重量份、脱硫β石膏粉33重量份、石英粉20重量份、铝矾土粉25重量份；添加剂包括玻璃纤维0.2重量份、减水剂0.5重量份、缓凝剂0.03重量份、消泡剂0.4重量份。

本发明的石膏铸粉添加的溶剂可以是水或硅溶胶。优选的，溶剂为水，可以进一步节约成本。

溶剂的添加量可以为53-55重量份。此比例是根据石膏混合浆料的标准稠度用水量（根据国标测试的）和其流动性（根据国标测试的）以及石膏块内部最终的气孔决定的，此范围内的上述性能均比较优越。

优选的，天然α石膏粉、脱硫β石膏粉、石英粉、高铝矾土粉的粒径小于80μm，使得制备形成的石膏铸粉性能优良且稳定。

本发明中使用的减水剂、缓凝剂、消泡剂可以使本领域常规的制剂，优选的，所用减水剂为德国巴斯夫BASF公司开发生产的MELMENTF15G密胺型磺酸化三聚氰氨缩聚物，外观为白色至淡白色粉末。所加消泡剂为德国MUNZING-GHEMIE公司开发的AGITANP8850型粉末消泡剂，该消泡剂为一种非离子活性剂，主要化学组成为植物油及聚乙二醇，活性物质含量为25%，其亲水基是非离子的极性基-羟基和醚基，不受介质的PH值和电解质的影响，稳定性高。所加缓凝剂为柠檬酸，其缓凝效果最好且最常用。

下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。

实施例1-5中的石膏粉的组分如表1所示。

表1

对比例1

成分如下：天然α石膏粉55重量份、石英粉20重量份、铝矾土粉25重量份；添加剂包括玻璃纤维0.2重量份、减水剂0.5重量份、缓凝剂0.03重量份、消泡剂0.4重量份，溶剂为55重量份。

对比例2

成分如下：脱硫β石膏粉55重量份、石英粉20重量份、铝矾土粉25重量份，添加剂包括玻璃纤维0.2重量份、减水剂0.5重量份、缓凝剂0.03重量份、消泡剂0.4重量份，溶剂为55重量份。

按照表1及对比例中的配方，称量配方中各组分的质量，然后将基础材料（天然α石膏粉、脱硫β石膏粉、石英粉、铝矾土粉）和添加剂中的减水剂（F15G）和消泡剂（P8850）在干粉状态下混合均匀，将添加剂中的缓凝剂（柠檬酸）加入溶剂水中混合均匀。石膏混合浆料进行混合时，将混合好的粉料倒入混合好的溶剂中，使混合粉料浸泡大约15s，然后进行搅拌直至石膏混合浆料搅拌均匀，静置使其内部气泡溢出，大约5min左右将石膏混合浆料灌入石膏强度标准三联模具（尺寸40×40×160mm）中，在石膏混合浆料初凝之前用刮刀将上表面多余的石膏混合浆料刮净。等石膏混合浆料终凝之后拆模模，将石膏强度标准块取出，送至热风烘干箱中，用60℃热风烘干至恒重后进行抗折和抗压强度的测试。将烘干好的石膏强度标准块送至箱式电阻炉中升温至300℃后空冷至室温后观察表面裂纹情况，并测试其线收缩率，结果如表2所示。

表2

由于本发明最终制备的石膏块要用于铸造领域，强度指标不是最主要的，只要其烘干后的强度值适当，不影响石膏块的搬运过程即可。其最主要的指标是其线收缩率和焙烧后的裂纹情况，线收缩率和裂纹情况决定了最终铸件的精度问题，此外裂纹情况还决定了石膏块在铸造过程中是否可以使用的问题，如焙烧后石膏块产生裂纹，还未进行浇铸实验其已经裂了，会严重影响其使用情况和铸件的最终质量的。

从上述实施例可以看出，本发明的技术方案采用天然α石膏粉和脱硫β石膏粉配比使用，可取长补短，克服单独使用脱硫β石膏粉线收缩率高的缺陷，达到对脱硫石膏的综合利用以及改善石膏铸型性能的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石膏铸粉，其特征在于，由基础材料和添加剂组成，所述基础材料按100重量份计，包括天然α石膏粉18-22重量份、脱硫β石膏粉27-33重量份、石英粉20-30重量份、以及铝矾土粉25-35重量份；所述添加剂包括玻璃纤维0.1-0.3重量份、减水剂0.5-0.7重量份、缓凝剂0.02-0.04重量份、以及消泡剂0.3-0.5重量份。

2.根据权利要求1所述的石膏铸粉，其特征在于，所述基础材料包括所述天然α石膏粉22重量份、所述脱硫β石膏粉33重量份、所述石英粉20重量份、所述铝矾土粉25重量份；所述添加剂包括所述玻璃纤维0.2重量份、所述减水剂0.5重量份、所述缓凝剂0.03重量份、以及所述消泡剂0.4重量份。

3.根据权利要求1或2所述的石膏铸粉，其特征在于，使用时添加的溶剂为水或硅溶胶。

4.根据权利要求3所述的石膏铸粉，其特征在于，所述溶剂的添加量为53-55重量份。

5.根据权利要求1所述的石膏铸粉，其特征在于，所述天然α石膏粉、所述脱硫β石膏粉、所述石英粉和所述铝矾土粉的粒径小于80μm。

6.根据权利要求1所述的石膏铸粉，其特征在于，所述减水剂为德国巴斯夫BASF公司生产的MELMENTF15G密胺型磺酸化三聚氰氨缩聚物。

7.根据权利要求1所述的石膏铸粉，其特征在于，所述缓凝剂为柠檬酸。

8.根据权利要求1所述的石膏铸粉，其特征在于，所述消泡剂为德国MUNZING-GHEMIE公司生产的AGITANP8850型粉末消泡剂。