CN107252873A - 一种精密铸造用膨润土的半干制备方法 - Google Patents

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苏秀娟
杨晓静
马少健
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Abstract

一种精密铸造用膨润土的半干制备方法，包括如下步骤：以天然钙基膨润土为主要原料，以工业钠化剂碳酸钠为钠化改型剂，并添加淀粉复配剂组分，通过均匀混料、钠化改型、常温陈化、烘干制样工序制得。该方法属于半干制备方法，制备过程简单，不产生二次污染，且制备产物能够根据所选用复配剂组分及其用量的变化来调节改型土的铸造用性能。制备得的改型膨润土达到了精密铸造用标准，能够应用于精密铸造用型砂粘结剂。

Description

一种精密铸造用膨润土的半干制备方法
技术领域
本发明涉及一种精密铸造用膨润土的半干制备方法。
背景技术
膨润土是以蒙脱石为主要成份的黏土岩，其矿物成份和结构使其表现出许多优异的特殊性能，享有“万能黏土”之称。它被广泛应用于石油、化工、能源、建筑工程、药物、涂料、食品等多个领域，其中铸造型砂、钻井泥浆、铁矿球团三大应用领域的消费量约占世界总消费量的75％。我国膨润土资源极为丰富、种类齐全，其中天然钙基膨润土占80％左右，我国除有丰富的钙基膨润土外，还有优质的天然钠基膨润土，其为用途极广的工业原料，除铸造行业外，诸如钻井泥浆、冶炼球团和农化轻工等产业年消耗量也达百万吨以上，但天然钠基膨润土仅占总储量1/5左右，远小于市场需求；钙基膨润土质量不高但储量大，常含有石英、长石、方英石等杂质矿物，一般难以达到工业部门的应用标准，必须进行深加工后才能获得更好利用。目前，现有钙基膨润土的加工技术有提纯、改型、活化和改性。提纯技术包括干法和湿法提纯，能提高膨润土的蒙脱石含量，从而提高其品质；改型技术主要指钠化改型，包括干法钠化和湿法钠化，以改善膨润土的物化性能；活化技术是指将钙基膨润土酸活化后制备吸附性能较好的活性白土；改性技术是指用有机铵阳离子置换蒙脱石中可交换阳离子，以制备用途较广的有机膨润土。
发明内容
本发明的目的是提供一种精密铸造用膨润土的半干制备方法，针对钙基膨润土开发利用程度低，产品低端的问题，利用广西膨润土资源，提出对钙基膨润土进行改型优化，实现其品质提升、应用高端化，结合汽车产业发展需要，提出开发精密铸造用膨润土的关键技术，扩大钙基膨润土的应用领域。
本发明的技术方案是：一种精密铸造用膨润土的半干制备方法，包括以下步骤：
(1)混样：将取自矿山的膨润土原矿经自然晒干后破碎至小于3mm，混匀、缩分至10kg/每袋备用；
(2)提纯：称取上述样品60～80kg，配成10～20wt％的矿浆，利用水力旋流器对其进行湿法提纯，提纯样品经105±3℃恒温烘干，混匀、缩分至1～2kg每袋备用；水力旋流器参数为：旋流器直径50mm，溢流口直径15mm，底流口直径4～8mm，给矿压力为0.1～0.35MPa；
(3)钠化改型：在提纯膨润土样品68.5～72.5wt％中添加3～7wt％的工业钠化剂，于高速混合搅拌机中混合15～20分钟进行半干法钠化，然后再加入1～3wt％的淀粉混合15～30分钟，即可出料，常温下密封陈化1～3天；
(4)干燥：将陈化后的样品混匀，通过环带取样法取500g于105±3℃的烘箱中恒温烘干；
(5)制样：将干燥后的钠化膨润土于圆盘制样机中研磨粉碎至-200目，再置于105±3℃烘箱中烘干2小时，然后密封保存至干燥器中。
所述的膨润土为天然钙基膨润土。
所述的工业用钠化剂为碳酸钠。
所述的淀粉复配剂为木薯淀粉，红薯淀粉，马铃薯淀粉，小麦淀粉，玉米淀粉中的一种或几种不同比例的组合。
除另有说明外，本发明所述的百分比均为质量百分比，各组分含量百分数之和为100％。
本发明突出的优点在于：
1、制备所得的钠化改型膨润土能够满足精密铸造用的要求
2、制备过程简单，不产生二次污染，且制备产物可根据所选用组分及其用量的变化来调节其铸造性能(湿压强度、热湿拉强度)，从而改善钙基膨润土的实用性。
具体实施方式
实施例1
本发明所述的精密铸造用膨润土的半干制备方法的一个实例，包括如下步骤：
取提纯膨润土71.5wt％，将4wt％的工业钠化剂碳酸钠溶于23wt％的水中，再将完全溶解的碳酸钠水溶液加入提纯膨润土，于高速混合搅拌机中搅拌20分钟。然后将1.5wt％的玉米淀粉加入混合料中搅拌30分钟，再密封后常温陈化2天。将陈化后的产品置于105℃烘箱中恒温烘干，再于圆盘制样机中研磨粉碎至-200目，即制得半干法钠化改型的精密铸造用膨润土。
提纯膨润土经半干法钠化改型处理后，各性能指标均达到了铸造用膨润土一级品的质量标准，部分指标甚至高于一级铸造土的质量标准。钠化改型土的湿压强度达到127.67KPa，热湿拉强度达到4.44KPa，远超过了铸造用一级土的100KPa和2.5KPa，说明此技术所制备改型膨润土已达到精密铸造用要求，为优质的精密铸造用膨润土。
实施例2
本发明所述的精密铸造用膨润土的半干制备方法的另一个实例，包括如下步骤：取提纯膨润土70.5wt％，将5wt％的工业钠化剂碳酸钠溶于23wt％的水中，再将完全溶解的碳酸钠水溶液加入提纯膨润土，于高速混合搅拌机中搅拌20分钟。然后将1.5wt％的小麦淀粉加入混合料中搅拌30分钟，再密封后常温陈化2天。将陈化后的产品置于105℃烘箱中恒温烘干，再于圆盘制样机中研磨粉碎至-200目，即制得半干法钠化改型的精密铸造用膨润土。
提纯膨润土经半干法钠化改型处理后，各性能指标均达到了铸造用膨润土一级品的质量标准，部分指标甚至高于一级铸造土的质量标准。钠化改型土的湿压强度达到121.33KPa，热湿拉强度达到4.17KPa，超过了铸造用一级土的100KPa和2.5KPa，说明此技术所制备改型膨润土达到精密铸造用要求，为优质的精密铸造用膨润土。
实施例3
本发明所述的精密铸造用膨润土的半干制备方法的再一个实例，包括如下步骤：
取提纯膨润土71.5wt％，将4wt％的工业钠化剂碳酸钠溶于23wt％的水中，再将完全溶解的碳酸钠水溶液加入提纯膨润土，于高速混合搅拌机中搅拌20分钟。然后将1.5wt％的红薯淀粉加入混合料中搅拌30分钟，再密封后常温陈化2天。将陈化后的产品置于105℃烘箱中恒温烘干，再于圆盘制样机中研磨粉碎至-200目，即制得半干法钠化改型的精密铸造用膨润土。
提纯膨润土经半干法钠化改型处理后，各性能指标均达到了铸造用膨润土一级品的质量标准，部分指标甚至高于一级铸造土的质量标准。钠化改型土的湿压强度达到122KPa，热湿拉强度达到4.4KPa，超过了铸造用一级土的100KPa和2.5KPa，说明此技术所制备改型膨润土达到精密铸造用要求，为优质的精密铸造用膨润土。

Claims (5)

1.一种精密铸造用膨润土的半干制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混样：将取自矿山的膨润土原矿经自然晒干后破碎至小于3mm，混匀、缩分至10kg/每袋备用；
(2)提纯：称取上述样品60～80kg，配成10～20wt％的矿浆，利用水力旋流器进行湿法提纯，提纯样品经105±3℃恒温烘干，混匀、缩分至1～2kg每袋备用；
(3)钠化改型：在提纯膨润土样品68.5～72.5wt％中添加3～7wt％的工业钠化剂，于高速混合搅拌机中混合15～20分钟进行半干法钠化，然后再加入1～3wt％的淀粉复配剂混合15～30分钟，即可出料，常温下密封陈化1～3天；
(4)干燥：将陈化后的样品混匀，通过环带取样法取500g于105±3℃的烘箱中恒温烘干；
(5)制样：将干燥后的钠化膨润土于圆盘制样机中研磨粉碎至-200目，再置于105±3℃烘箱中烘干2小时，然后密封保存至干燥器中。
2.根据权利要求1所述的精密铸造用膨润土的半干制备方法，其特征在于，所述的膨润土为天然钙基膨润土。
3.根据权利要求1所述的精密铸造用膨润土的半干制备方法，其特征在于，所述的工业用钠化剂为碳酸钠。
4.根据权利要求1所述的精密铸造用膨润土的半干制备方法，其特征在于，所述的淀粉复配剂为木薯淀粉，红薯淀粉，马铃薯淀粉，小麦淀粉，玉米淀粉中的一种或几种不同比例的组合。
5.根据权利要求1所述的精密铸造用膨润土的半干制备方法，其特征在于，所述水力旋流器参数为：旋流器直径50mm，溢流口直径15mm，底流口直径4～8mm，给矿压力为0.1～0.35MPa。
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