CN108658566B - 一种锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法 - Google Patents

一种锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法，技术方案是，首先将等质量的石英砂与旧砂在混砂装置中混合均匀得到混砂，再将改性水玻璃和固化剂加入混砂中混合均匀即得，改性水玻璃的加入量为混砂质量的5％，固化剂加入量为改性水玻璃加入质量的15％；所述改性水玻璃是由质量百分比计：模数为2.8至3.4的水玻璃83.5％‑86％、甲基硅酸钠6.5％‑8％、质量分数为70％的山梨醇2.5％‑3％、氢氧化钠2.5％‑3％、氟硅酸钠2.5％‑3％制成；本发明大大降低了砂型材料的制作成本，浇铸使用后无法再次使用的废弃电熔砖砂型可以全部回收重复使用，不仅降低了成本投入更是解决了环境污染，采用本发明环保水玻璃砂型材料制作的砂型可有效避免砖面气孔缺陷和颜色缺陷。

Description

一种锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法
技术领域
本发明涉及电熔锆刚玉砖砂型材料，特别是一种锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法。
背景技术
锆刚玉电熔砖是一种玻璃窑炉砌筑使用的高档耐高温制品。生产方式是将锆砂、氧化铝粉以及少量工业纯碱配合料加入电弧炉进行高温熔化，然后浇铸进以硅砂为主材料的砂型内，经过7天至15天的保温退火，制得电熔砖的毛坯砖。
砂型的两种制作方式：
第一种砂型的制作是以硅砂为主材料，添加水玻璃为粘接剂，经过混料机搅拌，制成砂板，在烘干窑内进行脱水烘干，一次烘干时间为8小时，烘干后把砂板取出，使用粘接剂把砂板拼接成电熔砖所需要的规格，这种砂型也叫作散板拼接制作砂型，优点是：水玻璃价格低廉，经济实惠。缺点是：工作效率低、散板拼接的砂型规格偏差大，对料液的浪费大，后期精加工研磨量大，制约加工效率，也就是限制产能，期间烘干所用电费是每吨砂型耗电130℃，原砂为品质较低的硅砂，颗粒度是120目至3mm，每吨价格为150元左右，浇铸后的砂型成为一种废弃砂型，不能重复使用，因此需要废弃，会严重污染环境，这是当前环保严格限制项目。当前国内多数电熔砖生产企业还在使用。
另一种砂型是树脂砂砂型，树脂砂砂型还是以硅砂为主材料，使用树脂为粘接剂、添加少量固化剂，可以使砂型在20分钟左右自硬化，可达到砂型不用脱水烘干，大大提高砂型生产效率，由于其自硬化性能，树脂砂砂型可以使用内芯模具制作成整体砂模，使砂型的规格非常规整，不仅砂型制作效率提高，并且使后期加工研磨量大大减少，提高了加工效率。期间，树脂经过浇铸时由于高温状态，燃烧了树脂，生成大量气体附着在电熔砖表层，使电熔砖表层约3mm存在大量气孔，并且同时会有二氧化碳气体污染砖的表面，使砖的表面有黑青色附着，这些现象造成了电熔砖品质的下降，在玻璃窑炉使用时会降低使用寿命。当前树脂价格每吨约20000元，原砂价格每吨约460元，树脂砂砂型成本很高，虽然树脂砂废砂可以回收，但是回收设备、回收过程的投入等等是企业一个很大的负担。就当前的状况，砂型制作的改善的的确确是迫在眉睫。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法，可有效解决砂型成本高，废弃砂型无法回收利用，污染环境的问题。
本发明解决的技术方案是，一种锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法，其特征在于，首先将等质量的石英砂与旧砂在混砂装置中混合均匀得到混砂，再将改性水玻璃和固化剂加入混砂中混合均匀即得，改性水玻璃的加入量为混砂质量的5％，固化剂加入量为改性水玻璃加入质量的15％；
所述改性水玻璃是由质量百分比计：模数为2.8至3.4的水玻璃83.5％-86％、甲基硅酸钠6.5％-8％、质量分数为70％的山梨醇2.5％-3％、氢氧化钠2.5％-3％、氟硅酸钠2.5％-3％制成，将上述模数为2.8至3.4的水玻璃、甲基氢氧化钠、山梨醇、氢氧化钠、氟硅酸钠混合均匀即得改性水玻璃；
所述的旧砂为浇铸使用后无法再次使用的废弃电熔砖砂型，包括浇铸使用后的砂板和树脂砂砂型(即背景技术中提及的两种砂型)，将废弃电熔砖砂型破碎分选取120目至1mm颗粒即得旧砂；所述砂板为采用本发明环保水玻璃砂型材料制作的砂板；
所述的石英砂为二氧化硅的含量大于99％的高纯石英砂，粒度为120目至1mm；
所述固化剂为甘油二乙酸酯、甘油酸乙酸酯中一种或两种的混合物。
本发明配方合理，大大降低了砂型材料的制作成本，同时，浇铸使用后无法再次使用的废弃电熔砖砂型可以全部回收重复使用，不仅降低了成本投入更是解决了环境污染，采用本发明环保水玻璃砂型材料制作的砂型可有效避免砖面气孔缺陷和颜色缺陷，解决了浇铸成型后的电熔砖表面灰青色积碳气孔现象，是电熔砖砂型材料上的创新，有良好的社会和经济效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例1
本实施例环保水玻璃砂型材料的制备方法，首先将等质量的石英砂与旧砂在混砂装置中混合均匀得到混砂，再将改性水玻璃和固化剂加入混砂中混合均匀即得，改性水玻璃的加入量为混砂质量的5％，固化剂加入量为改性水玻璃加入质量的15％；
所述改性水玻璃是由质量百分比计：模数为2.8的水玻璃83.5％、甲基硅酸钠8％、质量分数为70％的山梨醇3％、氢氧化钠3％、氟硅酸钠2.5％制成，将上述模数为2.8至3.4的水玻璃、甲基氢氧化钠、山梨醇、氢氧化钠、氟硅酸钠混合均匀即得改性水玻璃；
所述的旧砂为浇铸使用后无法再次使用的废弃电熔砖砂型，具体为浇铸使用后的砂板，将废弃电熔砖砂型破碎分选取120目至1mm颗粒即得旧砂；所述砂板为采用本发明环保水玻璃砂型材料制作的砂板；
所述的石英砂为二氧化硅的含量大于99％的高纯石英砂，粒度为120目至1mm；
所述固化剂为甘油二乙酸酯。
实施例2
本实施例环保水玻璃砂型材料的制备方法，首先将等质量的石英砂与旧砂在混砂装置中混合均匀得到混砂，再将改性水玻璃和固化剂加入混砂中混合均匀即得，改性水玻璃的加入量为混砂质量的5％，固化剂加入量为改性水玻璃加入质量的15％；
所述改性水玻璃是由质量百分比计：模数为2.8的水玻璃86％、甲基硅酸钠6.5％、质量分数为70％的山梨醇2.5％、氢氧化钠2.5％、氟硅酸钠2.5％制成，将上述模数为2.8至3.4 的水玻璃、甲基氢氧化钠、山梨醇、氢氧化钠、氟硅酸钠混合均匀即得改性水玻璃；
所述的旧砂为浇铸使用后无法再次使用的废弃电熔砖砂型，具体为树脂砂砂型，将废弃电熔砖砂型破碎分选取120目至1mm颗粒即得旧砂；
所述的石英砂为二氧化硅的含量大于99％的高纯石英砂，粒度为120目至1mm；
所述固化剂为甘油酸乙酸酯。
实施例3
本实施例环保水玻璃砂型材料的制备方法，首先将等质量的石英砂与旧砂在混砂装置中混合均匀得到混砂，再将改性水玻璃和固化剂加入混砂中混合均匀即得，改性水玻璃的加入量为混砂质量的5％，固化剂加入量为改性水玻璃加入质量的15％；
所述改性水玻璃是由质量百分比计：模数为2.8的水玻璃84.5％、甲基硅酸钠7.5％、质量分数为70％的山梨醇2.5％、氢氧化钠2.5％、氟硅酸钠3％制成，将上述模数为2.8至3.4 的水玻璃、甲基氢氧化钠、山梨醇、氢氧化钠、氟硅酸钠混合均匀即得改性水玻璃。
所述的旧砂为浇铸使用后无法再次使用的废弃电熔砖砂型，包括浇铸使用后的砂板和树脂砂砂型，将废弃电熔砖砂型破碎分选取120目至1mm颗粒即得旧砂；所述砂板为采用本发明环保水玻璃砂型材料制作的砂板；
所述的石英砂为二氧化硅的含量大于99％的高纯石英砂，粒度为120目至1mm；
所述固化剂为甘油二乙酸酯、甘油酸乙酸酯的混合物。
本发明改性水玻璃采用模数为2.8至3.4的水玻璃，水玻璃中加入6.5％至8％的甲基硅酸钠，降低水玻璃模数可达到2.6，从而延长水玻璃的老化时间，并且使砂型具有一定的溃散效果，同时甲基硅酸钠与水玻璃混合，使砂型具有防水性能，加入氟硅酸钠可辅助砂型强度提高和防水性能的提高，山梨醇可以增加水玻璃强度。如此配合的改性水玻璃制作的砂型具有优异的防水性能，同时砂型强度增加25％至30％，抗压强度达到1.7-2.0MPa；申请人在先申请的公布号为CN102351550A的“一种电熔锆刚玉砖砂型模具材料的制备方法”，虽然提高了砂型的强度，达到3-4MPa，但是砂型板结严重，旧砂回收难度很大，同时传统的砂型具有吸水性，可导致湿气大的季节水玻璃砂型吸水口变形，甚至塌箱，造成砂型大量报废，本发明砂型材料通过配制的改性水玻璃提高砂型强度的同时可以采用废旧砂型粉碎后的旧砂进行重复利用，不仅降低了成本投入更是解决了环境污染，经实际应用，采用本发明环保水玻璃砂型材料制作的砂型可有效避免砖面气孔缺陷和颜色缺陷，解决了浇铸成型后的电熔砖表面灰青色积碳气孔现象，同时电熔砖的各项是电熔砖砂型材料上的创新，有良好的社会和经济效益。

Claims (4)

1.一种锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法，其特征在于，首先将等质量的石英砂与旧砂在混砂装置中混合均匀得到混砂，再将改性水玻璃和固化剂加入混砂中混合均匀即得，改性水玻璃的加入量为混砂质量的5％，固化剂加入量为改性水玻璃加入质量的15％；
所述改性水玻璃是由质量百分比计：模数为2.8至3.4的水玻璃83.5％-86％、甲基硅酸钠6.5％-8％、质量分数为70％的山梨醇2.5％-3％、氢氧化钠2.5％-3％、氟硅酸钠2.5％-3％制成，将上述模数为2.8至3.4的水玻璃、甲基氢氧化钠、山梨醇、氢氧化钠、氟硅酸钠混合均匀即得改性水玻璃；
所述的旧砂为浇铸使用后无法再次使用的废弃电熔砖砂型，包括浇铸使用后的砂板和树脂砂砂型，将废弃电熔砖砂型破碎分选取120目至1mm颗粒即得旧砂；
所述的石英砂为二氧化硅的含量大于99％的高纯石英砂，粒度为120目至1mm；
所述固化剂为甘油二乙酸酯、甘油酸乙酸酯中一种或两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法，其特征在于，首先将等质量的石英砂与旧砂在混砂装置中混合均匀得到混砂，再将改性水玻璃和固化剂加入混砂中混合均匀即得，改性水玻璃的加入量为混砂质量的5％，固化剂加入量为改性水玻璃加入质量的15％；
所述改性水玻璃是由质量百分比计：模数为2.8的水玻璃83.5％、甲基硅酸钠8％、质量分数为70％的山梨醇3％、氢氧化钠3％、氟硅酸钠2.5％制成，将上述模数为2.8至3.4的水玻璃、甲基氢氧化钠、山梨醇、氢氧化钠、氟硅酸钠混合均匀即得改性水玻璃。
3.根据权利要求1所述的锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法，其特征在于，首先将等质量的石英砂与旧砂在混砂装置中混合均匀得到混砂，再将改性水玻璃和固化剂加入混砂中混合均匀即得，改性水玻璃的加入量为混砂质量的5％，固化剂加入量为改性水玻璃加入质量的15％；
所述改性水玻璃是由质量百分比计：模数为2.8的水玻璃86％、甲基硅酸钠6.5％、质量分数为70％的山梨醇2.5％、氢氧化钠2.5％、氟硅酸钠2.5％制成，将上述模数为2.8至3.4的水玻璃、甲基氢氧化钠、山梨醇、氢氧化钠、氟硅酸钠混合均匀即得改性水玻璃。
4.根据权利要求1所述的锆刚玉电熔砖生产用环保水玻璃砂型材料的制备方法，其特征在于，首先将等质量的石英砂与旧砂在混砂装置中混合均匀得到混砂，再将改性水玻璃和固化剂加入混砂中混合均匀即得，改性水玻璃的加入量为混砂质量的5％，固化剂加入量为改性水玻璃加入质量的15％；
所述改性水玻璃是由质量百分比计：模数为2.8的水玻璃84.5％、甲基硅酸钠7.5％、质量分数为70％的山梨醇2.5％、氢氧化钠2.5％、氟硅酸钠3％制成，将上述模数为2.8至3.4的水玻璃、甲基氢氧化钠、山梨醇、氢氧化钠、氟硅酸钠混合均匀即得改性水玻璃。
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