CN109865794B - 一种由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法 - Google Patents
一种由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，包括以下步骤：（1）表面活性剂水浴融化；（2）表面活性剂分散；（3）工业粉尘的辗磨；（4）工业粉尘的研磨；（5）预处理打浆：（6）高速分散；（7）取样检验。本发明通过具体的生产步骤及每个步骤的生产参数，增加了涂料的剪切力，提升了涂料的分散性能，降低了涂料的粘度，解决了工业粉尘粒度分散、粒形不均匀、杂质多、难以润湿的难题。
Description
技术领域
本发明涉及铸造涂料技术领域，具体涉及一种由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法。
背景技术
工业生产过程中会产生大量的工业粉尘，比如在铸造工业中，生产的工业粉尘包括矿料粉尘、煤炭粉尘、建筑粉尘、石灰粉尘、造型粉尘、翻砂粉尘、树脂砂再生粉尘、清砂粉尘、浇铸粉尘、固体粉碎粉尘、燃烧烟尘、金属熔炼粉尘等，在以往的技术条件下，这些粉尘大多无法直接利用，直接排放处理，这样一方面造成可用资源的浪费，另一方面也会污染环境。
由工业粉尘制备铸造涂料的技术方面，一方面是产品配方，另一方面是生产方法，包括具体的工艺参数和工艺步骤。传统的铸造涂料生产采用搅拌分散的方式。工业粉尘存在粒度分散、粒形不均匀、杂质多、难以润湿等特点，这些特点就决定了在利用工业粉尘进行铸造涂料生产时，传统的生产工业和生产方法并不能达到预期的分散效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，通过具体的生产步骤及每个步骤的生产参数，增加了涂料的剪切力，提升了涂料的分散性能，降低了涂料的粘度，解决了工业粉尘粒度分散、粒形不均匀、杂质多、难以润湿的难题。
本发明所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于，通过辗磨机、研磨釜、打浆釜、高速分散釜、隔膜泵、水浴加热设备、搅拌罐对原料进行加工，具体制备步骤包括：
（1）表面活性剂水浴融化：开启水浴加热设备，表面活性剂炔二醇在水浴槽中进行水浴加热融化；
（2）表面活性剂分散：开启搅拌罐的搅拌按钮，抽入1/5～1/3的载液，加入由步骤（1）得到的完全呈液体状态的表面活性剂炔二醇，搅拌5～10min；
（3）工业粉尘的辗磨：开启辗磨机，用隔膜泵将通过步骤（2）得到的溶液泵入辗磨机研磨料仓中，然后缓慢加入工业粉尘，保证在5-10min内加完，然后持续辗磨20～30min，辗磨至粉尘细度≤100μm；
（4）工业粉尘的研磨：开启研磨机，向其中抽入1/4～1/3的载液，然后将步骤（3）得到的粉料加入到研磨机的研磨料仓中，持续研磨，中间取样检测固体成分的细度，当检测细度≤75 μm时，停止研磨；否则继续研磨，直到细度≤75 μm，获得研磨液；
（5）预处理打浆：开启打浆釜，加入剩余的载液，加入分散剂聚羧酸盐，然后缓缓加入造浆物质凹凸棒土和两亲性纤维素醚，将打浆釜转速调整为1000rpm，分散5-10min，然后加入粘结剂碱酚醛树脂，继续再分散10-15min；
（6）高速分散：开启高速分散釜，用隔膜泵将通过步骤（5）获得的浆液泵入高速分散釜，将通过步骤（4）获得的研磨液加入到高速分散釜，然后依次加入渗透材料碳化硅、瓷化剂、磷酸钙、氟硅酸钠，将高速分散釜转速调整为1000rpm，最后再分散20～40min；
（7） 取样检验，合格后放料。
2.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述水浴加热设备的水浴温度设定到60±10℃。
进一步的，在步骤（2）中， 所述搅拌罐的转速设置为400~600rpm。
进一步的，在步骤（5）中，开启所述打浆釜时，将其转速设定为500~700rpm。
进一步的，在步骤（6）中，开启所述高速分散釜时，将其转速设定为500~700rpm，
进一步的，在步骤（7）中，试样波美度90～110Be、醇基涂料24h悬浮率≥98%、水基涂料24h悬浮率≥95%、条件粘度（6mm）＜12 s、剪切稀释指数≥ 7.5时合格。
进一步的，所述工业粉尘经化学酸洗处理和高温灼烧处理后进行辗磨。
进一步的，所述工业粉尘包括矿料粉尘、煤炭粉尘、建筑粉尘、石灰粉尘、造型粉尘、翻砂粉尘、树脂砂再生粉尘、清砂粉尘、浇铸粉尘、固体粉碎粉尘、燃烧烟尘、金属熔炼粉尘中的任一种或多种；所述工业粉尘的中位径在15μm-100μm之间。
进一步的，所述两亲性纤维素醚包括乙基纤维素、高取代羟丙基纤维中的任一种或多种；所述炔二醇包括二甲基辛炔二醇、四甲基癸炔二醇中的任一种或多种；所述低级醇类为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种；所述瓷化剂由四硼酸钠、硅酸钠、磷酸三钠组成，其中，硼、硅、磷的摩尔比为1:4:2.5；所述碳化硅的目数在400-600目之间。
进一步的，所述原料的组分为：工业粉尘、载液、碳化硅、碱酚醛树脂、两亲性纤维素醚、凹凸棒土、瓷化剂、磷酸钙、氟硅酸钠、聚羧酸盐和炔二醇，其中，各组分的质量配比为：工业粉尘100份、载液40-70份、碳化硅5-15份、碱酚醛树脂5-15份、两亲性纤维素醚0.2-0.6份、凹凸棒土2-10份、瓷化剂4-12份、磷酸钙2-6份、氟硅酸钠3-7份、聚羧酸盐0.2-2.6份和炔二醇0.1-0.3份，其中，所述所述载液为水或者低级醇类中的一种，所述炔二醇作为表面活性剂，所述聚羧酸盐作为高分子分散剂，所述碱酚醛树脂作为粘结剂。
本发明提供了一种由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，通过具体的生产步骤及每个步骤的生产参数，增加了涂料的剪切力，提升了涂料的分散性能，降低了涂料的粘度，解决了工业粉尘粒度分散、粒形不均匀、杂质多、难以润湿的难题。
附图说明
图1为本发明由工业粉尘制备铸造用涂料的生产方法流程图。
具体实施例
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
为了实现上述发明目的，本发明通过如下方式实现：
一种由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于，原料的组分为：工业粉尘、载液、碳化硅、碱酚醛树脂、两亲性纤维素醚、凹凸棒土、瓷化剂、磷酸钙、氟硅酸钠、聚羧酸盐和炔二醇，其中，各组分的质量配比为：工业粉尘100份、载液40-70份、碳化硅5-15份、碱酚醛树脂5-15份、两亲性纤维素醚0.2-0.6份、凹凸棒土2-10份、瓷化剂4-12份、磷酸钙2-6份、氟硅酸钠3-7份、聚羧酸盐0.2-2.6份和炔二醇0.1-0.3份，其中，所述所述载液为水或者低级醇类中的一种，所述炔二醇作为表面活性剂，所述聚羧酸盐作为高分子分散剂，所述碱酚醛树脂作为粘结剂，图1为本发明工业粉尘制备铸造用涂料的生产方法流程图，参照图1，具体制备步骤包括：
（1）表面活性剂水浴融化：开启水浴加热设备，将水浴温度设定到60±10℃，表面活性剂炔二醇在水浴槽中进行水浴加热融化；
（2）表面活性剂分散：开启搅拌罐的搅拌按钮，将转速设置为500rpm，抽入1/5～1/3的载液，加入由步骤（1）得到的完全呈液体状态的表面活性剂炔二醇，搅拌5～10min；
（3）工业粉尘的辗磨：开启辗磨机，用隔膜泵将通过步骤（2）得到的溶液泵入辗磨机研磨料仓中，然后缓慢加入工业粉尘，保证在5-10min内加完，然后持续辗磨20～30min，辗磨至粉尘细度≤100μm；
（4）工业粉尘的研磨：开启研磨机，向其中抽入1/4～1/3的载液，然后将步骤（3）得到的粉料加入到研磨机的研磨料仓中，持续研磨，中间取样检测固体成分的细度，当检测细度≤75 μm时，停止研磨。否则继续研磨，直到细度≤75 μm，获得研磨液；
（5）预处理打浆：开启打浆釜，转速设定为600rpm，加入剩余的载液，加入分散剂聚羧酸盐，然后缓缓加入造浆物质凹凸棒土和两亲性纤维素醚，将打浆釜转速调整为1000rpm，分散5-10min，然后加入粘结剂碱酚醛树脂，继续再分散10-15min；
（6）高速分散：开启高速分散釜，转速设定为600rpm，用隔膜泵将通过步骤（5）获得的浆液泵入高速分散釜，将通过步骤（4）获得的研磨液加入到高速分散釜，然后依次加入渗透材料碳化硅、瓷化剂、磷酸钙、氟硅酸钠，将高速分散釜转速调整为1000rpm，最后再分散20～40min；
（7） 取样检验，波美度90～110Be、醇基涂料24h悬浮率≥98%、水基涂料24h悬浮率≥95%、条件粘度（6mm）＜12 s、剪切稀释指数≥ 7.5，合格后放料。
根据本发明的实施例，所述载液可选择水或者低级醇类，如甲醇、乙醇、异丙醇，若制备醇基涂料，选择低级醇类作为载液，若制备水基涂料，则选择水作为载液。
根据本发明的的实施例，所述由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，所需设备包括：辗磨机、研磨釜、打浆釜、高速分散釜、隔膜泵、水浴加热设备、搅拌罐，所需设备并不限于上述设备，实际生产过程中可进行适当增加或者减少，或者使用同类型设备进行替代。
根据本发明的实施例，所属工业粉尘包括矿料粉尘、煤炭粉尘、建筑粉尘、石灰粉尘、造型粉尘、翻砂粉尘、树脂砂再生粉尘、清砂粉尘、浇铸粉尘、固体粉碎粉尘、燃烧烟尘、金属熔炼粉尘中的任一种或多种；所述工业粉尘的中位径在15μm-100μm之间，优选的，所述工业粉尘的中位径在30μm-60μm之间。
根据本发明的实施例，所述工业粉尘经化学酸洗处理和高温灼烧处理，在本发明的具体实施例中，所述的工业粉尘经过0.1%-10%稀硫酸或者0.1%-8%稀盐酸酸洗，酸洗至Fe2O3含量＜1.5%；然后水洗至氯离子和硫酸根离子总量＜0.5%（所属氯离子及硫酸根离子浓度采用离子滴定法测得），并进行700℃高温灼烧处理。
化学酸洗处理的目的是为了降低工业粉尘中的氧化铁等金属化合物杂质。一般的工业粉尘，由于含有一定量的氧化铁、氧化锰等碱性金属化合物，这些物质有强烈的助熔作用，明显降低了工业粉尘的耐火度，往往达不到铸造涂料用耐火填料的耐火度要求。将工业粉尘经过化学酸洗处理，比如采用低浓度的盐酸或者硫酸对工业粉尘进行洗涤，粉尘中的碱性金属化合物与酸发生反应，生成能够溶于水的离子，然后经水洗除去水溶性离子，从而降低工业粉尘中的氧化铁等金属化合物杂质。
高温灼烧处理的目的是为了去除工业粉尘中潜在的发气性物质。由于工业粉尘来源不同，其中往往夹杂了不同的发气性物质，比如矿料粉尘中可能含有浮选物质，煤炭粉尘中可能含有除硫剂，建筑粉尘中可能含有界面活性剂和涂料，树脂砂再生粉尘中含有树脂膜。如果直接将其作为涂料骨料，一方面，发气性物质在浇注温度下会气化分解产生气体，可能导致铸件气孔等缺陷；另一方面，发气性物质表面为低表面自由能状态，载液比如水无法将其润湿，粉尘难以在其中正常分散。
根据本发明的实施例，所述碳化硅作为渗透性材料，其目数在400-600目之间。
根据本发明的实施例，所述瓷化剂由四硼酸钠、硅酸钠、磷酸三钠组成，其中，硼、硅、磷的摩尔比为1:4:2.5。在本发明的具体实施例中，所述瓷化剂主要是保证涂层在高温浇注条件下，发生瓷化烧结作用，形成高强度瓷化层，使涂层具有高温强度，从而抵挡金属静压渗透作用，可在一定程度上弥补工业粉尘细度不足的问题。
根据本发明的实施例，所述两亲性纤维素醚包括乙基纤维素、高取代羟丙基纤维中的任一种或多种，在本发明的具体实施例中，采用两亲类的碱酚醛树脂作为粘结剂，并选择两亲类的纤维素醚，由于其两亲特性，使其既能溶于醇类溶剂，又能溶于水，可以保证配制醇基涂料和水基涂料时悬浮剂和粘结剂一致。据此制备的铸造涂料，后期在使用的时候可随意选择使用醇类或者水进行稀释。
根据本发明的实施例，所述炔二醇作为表面活性剂，所述炔二醇包括二甲基辛炔二醇、四甲基癸炔二醇中的任一种或多种。炔二醇类表面活性剂属于双位表面活性剂，分子结构中既有亲水性的基团，同时又有疏水链端，分子结构的疏水性可降低其对水的敏感性，动态润湿效果优异，在起润湿作用的同时具有一定的控制涂料体系泡沫的能力，起泡倾向低。因而，配方中可以不用额外添加消泡剂。
具体实施例一
一种由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，各个化学组分的质量配比为：工业粉尘100份、水60份、碳化硅10份、碱酚醛树脂10份、乙基纤维素0.4份、凹凸棒土6份、瓷化剂8份、磷酸钙4份、氟硅酸钠5份、聚羧酸盐1.4份和二甲基炔二醇0.2份，每份质量为5kg，则个组分的质量分别为：工业粉尘500kg、水300kg、碳化硅50kg、碱酚醛树脂50kg、乙基纤维素2kg、凹凸棒土30kg、瓷化剂40kg、磷酸钙20kg、氟硅酸钠25kg、聚羧酸盐7kg和二甲基辛炔二醇1kg，所需设备包括：辗磨机、研磨釜、打浆釜、高速分散釜，隔膜泵，水浴加热设备、搅拌罐。其具体制备步骤包括：
（1）开启水浴加热设备，将水浴温度设定到60℃，二甲基辛炔二醇1 kg进行水浴加热待其融化；
（2）开启搅拌罐的搅拌按钮，转速500rpm，抽入75 kg水，然后加入由步骤（1）得到的完全呈液体状态的二甲基辛炔二醇1 kg，搅拌5~10min；
（3）开通辗磨机冷却水，开启辗磨机，用隔膜泵将通过步骤（2）得到的溶液泵入辗磨机，然后缓缓加入经酸洗、灼烧处理的机械再生砂粉尘，粉尘加入完毕用时5min，加毕后持续辗磨25min；
（4）开启研磨机，向其中抽入水100 kg，然后将步骤（3）得到的料转移到研磨机中，持续研磨，中间不断取样检测固体成分的细度，当检测细度小于75 μm时，停止研磨；
（5）开启打浆釜，转速设定为600rpm，加入水125 kg，加入分散剂聚羧酸钠盐7 kg，然后缓缓加入造浆物质凹凸棒土30 kg、乙基纤维素2 kg，将打浆釜转速调整为1000rpm，分散8min，然后加入粘结剂碱酚醛树脂50 kg，1000rpm继续再分散12min；
（6）开启高速分散釜，转速设定为600rpm，用隔膜泵将通过步骤（5）获得的浆液泵入高速分散釜，将通过步骤（4）获得的研磨液加入到高速分散釜，然后依次加入碳化硅50kg、瓷化剂40 kg、磷酸钙20 kg、氟硅酸钠25 kg，将高速分散釜转速调整为1000rpm分散30min；
（7）取样检验，合格后放料。
本发的有益效果在于：
（1）提出了一种利用工业粉尘制备铸造涂料的新的生产流程，包括具体的生产步骤以及每个步骤的生产参数，通过本发明增加对涂料的剪切力，提升涂料的分散性能，降低涂料粘度，解决工业粉尘粒度分散、粒形不均匀、杂质多、难以润湿的难题；
（2）由本发明工艺路线生产的利用工业粉尘制备的涂料在悬浮性能、条件粘度以及剪切稀释特性上面明显优于采用传统工艺制备的涂料，具体对比数据见下述表1。涂料的性能要求悬浮性能和剪切稀释指数尽可能高，且条件粘度尽可能低，从对比表中可以看出，采用本发明生产工艺制备的涂料，其悬浮性、剪切稀释指数均高于采用传统工艺制备的涂料，而且具有较低的条件粘度。
表1 ：不同生产工艺生产的工业粉尘制备铸造涂料性能指标对比表
| 性能指标 | 传统工艺生产 | 本发明生产工艺生产 |
| 密度（g/mL） | 1.423 | 1.405 |
| 6h悬浮率（%） | 97.4 | 99.2 |
| 24h悬浮率（%） | 94.0 | 97.9 |
| 涂层耐磨性 | 0.31 | 0.32 |
| 高温曝热裂纹等级 | II级 | II级 |
| 条件粘度（6mm，s） | 10.37 | 8.85 |
| 剪切稀释指数 | 6.12 | 8.36 |
以上为本发明的优选的具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于，通过辗磨机、研磨釜、打浆釜、高速分散釜、隔膜泵、水浴加热设备、搅拌罐对原料进行加工，具体制备步骤包括：
(1)表面活性剂水浴融化：开启水浴加热设备，表面活性剂炔二醇在水浴槽中进行水浴加热融化；
(2)表面活性剂分散：开启搅拌罐的搅拌按钮，抽入1/5～1/3的载液，加入由步骤(1)得到的完全呈液体状态的表面活性剂炔二醇，搅拌5～10min；
(3)工业粉尘的辗磨：开启辗磨机，用隔膜泵将通过步骤(2)得到的溶液泵入辗磨机研磨料仓中，然后缓慢加入工业粉尘，保证在5-10min内加完，然后持续辗磨20～30min，辗磨至粉尘细度≤100μm；
(4)工业粉尘的研磨：开启研磨釜，向其中抽入1/4～1/3的载液，然后将步骤(3)得到的粉料加入到研磨釜的研磨料仓中，持续研磨，中间取样检测固体成分的细度，当检测细度≤75μm时，停止研磨；否则继续研磨，直到细度≤75μm，获得研磨液；
(5)预处理打浆：开启打浆釜，加入剩余的载液，加入分散剂聚羧酸盐，然后缓缓加入造浆物质凹凸棒土和两亲性纤维素醚，将打浆釜转速调整为1000rpm，分散5-10min，然后加入粘结剂碱性酚醛树脂，继续再分散10-15min；
其中，所述两亲性纤维素醚既能溶于醇类溶剂，又能溶于水；
(6)高速分散：开启高速分散釜，用隔膜泵将通过步骤(5)获得的浆液泵入高速分散釜，将通过步骤(4)获得的研磨液加入到高速分散釜，然后依次加入渗透材料碳化硅、瓷化剂、磷酸钙、氟硅酸钠，将高速分散釜转速调整为1000rpm，最后再分散20～40min；
(7)取样检验，合格后放料。
2.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述水浴加热设备的水浴温度设定到60±10℃。
3.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述搅拌罐的转速设置为400～600rpm。
4.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：在步骤(5)中，开启所述打浆釜时，将其转速设定为500～700rpm。
5.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：在步骤(6)中，开启所述高速分散釜时，将其转速设定为500～700rpm。
6.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：在步骤(7)中，试样波美度90～110Be、醇基涂料24h悬浮率≥98％、水基涂料24h悬浮率≥95％、6mm条件粘度＜12s、剪切稀释指数≥7.5时合格。
7.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：所述工业粉尘经化学酸洗处理和高温灼烧处理后进行辗磨。
8.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：所述工业粉尘包括矿料粉尘、煤炭粉尘、建筑粉尘、石灰粉尘、造型粉尘、翻砂粉尘、树脂砂再生粉尘、清砂粉尘、浇铸粉尘、固体粉碎粉尘、燃烧烟尘、金属熔炼粉尘中的任一种或多种；所述工业粉尘的中位径在15μm-100μm之间。
9.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：所述原料的组分为：工业粉尘、载液、碳化硅、碱性酚醛树脂、两亲性纤维素醚、凹凸棒土、瓷化剂、磷酸钙、氟硅酸钠、聚羧酸盐和炔二醇，其中，各组分的质量配比为：工业粉尘100份、载液40-70份、碳化硅5-15份、碱性酚醛树脂5-15份、两亲性纤维素醚0.2-0.6份、凹凸棒土2-10份、瓷化剂4-12份、磷酸钙2-6份、氟硅酸钠3-7份、聚羧酸盐0.2-2.6份和炔二醇0.1-0.3份，其中，所述载液为水或者低级醇类中的一种，所述炔二醇作为表面活性剂，所述聚羧酸盐作为高分子分散剂，所述碱性酚醛树脂作为粘结剂。
10.根据权利要求9所述的由工业粉尘制备铸造涂料的生产方法，其特征在于：所述炔二醇包括二甲基辛炔二醇、四甲基癸炔二醇中的任一种或多种；所述低级醇类为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种；所述瓷化剂由四硼酸钠、硅酸钠、磷酸三钠组成，其中，硼、硅、磷的摩尔比为1:4:2.5；所述碳化硅的目数在400-600目之间。
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- 2018-03-09 CN CN201810194221.5A patent/CN109865794B/zh active Active
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| CN109865794A (zh) | 2019-06-11 |
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