CN109865795A

CN109865795A - 一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物

Info

Publication number: CN109865795A
Application number: CN201810194569.4A
Authority: CN
Inventors: 陈学更
Original assignee: NINGXIA KOCEL CHEMICALS CO Ltd
Current assignee: Shared New Materials Shandong Co ltd
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-06-11
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: CN109865795B

Abstract

本发明提供了一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，包括以下组分：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，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，本发明充分利用了铸造树脂砂再生粉尘有效成分和较细的力度特点来制备铸造涂料，所制备的铸造涂料性能良好，可以达到铸造涂料的要求，同时实现了工业粉尘的可循环利用，减少了环境污染，降低了生产成本，实现了资源的综合、循环利用。

Description

一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物

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的铸造涂料组合物。

背景技术

工业生产过程中会产生大量的工业粉尘，例如，在铸造工业中，生产的工业粉尘包括造型树脂砂灰、再生树脂砂灰、抛丸灰、浇铸灰、瓷管切割灰等，在现有的技术中，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。

经检索发现，在公告号为CN106890931A的专利文件中，公开了一种铸造树脂砂再生粉尘制备的铸造涂料，充分利用了铸造树脂砂再生粉尘有效成分和较细的力度特点来制备铸造涂料，降低了生产成本，实现了综合利用和循环利用。然而，现有技术中，并没有利用工业粉尘制备铸造涂料的相关专利。现有专利中的核心技术手段仅仅是就骨料的目数、化学成分进行搭配，并未解决再生粉尘及其他工业粉尘耐火度低的问题，制备的涂料的往往耐火度较低，使用中容易造成铸件粘砂、粘涂料灰、夹砂等问题。同时，由于粉尘的结构并不呈现规则的颗粒形状，角形系数偏大，对涂料的流变特性有非常显著的影响，如果不从流变角度进行处理，那么涂料的稳定性无法保证，特别是随着涂料储存时间的增加，涂料性能前后差别非常明显。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种利用工业粉尘作为其中一种原材料进行铸造涂料组合物的制备，从而解决铸造行业等领域所有工业粉尘的排放问题，实现绿色循环利用。

本发明所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，其特征在于，包括以下组分：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。

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。

进一步的，所述工业粉尘的中位径在15μm-100μm之间。

进一步的，所述工业粉尘经化学酸洗处理和高温灼烧处理。

进一步的，所述的工业粉尘氧化铝含量在30-100%，二氧化硅含量在30-100%，氧化铁含量小于2.5%，灼减量小于1.5%。

进一步的，所述载液为水或者低级醇类中的一种。

进一步的，所述碳化硅的目数在400-600目之间。

进一步的，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。

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。

进一步的，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。

本发的有益效果在于：

（1）有效利用矿料粉尘、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、金属熔炼粉尘等工业粉尘作为制造铸造涂料的原材料，实现了废弃物的循环再利用，降低了工业现场的固废排放；

（2）本配方涂料为“双亲和性”涂料，可选择用水或者醇类溶剂中的任意一种或者混合物进行稀释而不需要预先考虑涂料分散的载液种类，不会导致涂料出现性能恶化现象；

（3）涂料能够在浇注温度下发生瓷化，提升涂料层的高温强度，有效降低铁水的静压渗透倾向；

（4）采用炔二醇类表面活性剂，在发挥润湿作用的同时具备自消泡功能，有效简化了配方组成，节省了消泡剂成本。

具体实施方式

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的铸造涂料组合物，包括以下组分：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。

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。

根据本发明的实施例，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，所述的工业粉尘氧化铝含量在30-100%，二氧化硅含量在30-100%，氧化铁含量小于2.5%，灼减量小于1.5%。

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，所述聚羧酸盐作为高分子分散剂。

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。

本发明所提供的一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，用以下各个实施例对其进行说明，在以下各实施例中，工业粉尘为100份，其他组分的选择如下：

具体实施例一

一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，各个化学组分的质量配比为：工业粉尘100份、载液60份、碳化硅10份、碱酚醛树脂10份、两亲性纤维素醚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1.5份和炔二醇0.2份。

具体材料种类为：工业粉尘选择造型树脂砂灰，载液选择水，两亲性纤维素醚选择乙基纤维素。

根据《JB/T 9226-2008 铸造用涂料》机械行业标准规定的检测方法进行性能测试，所制备涂料的性能指标如下：24h悬浮性98%、发气量18.6mL/g，涂层耐磨性0.32 g，高温曝热裂纹等级为II级，满足标准要求。

具体实施例二

一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，各个化学组分的质量配比为：工业粉尘100份、载液40份、碳化硅15份、碱酚醛树脂10份、两亲性纤维素醚0.6份、凹凸棒土80份、瓷化剂10份、磷酸钙2份、氟硅酸钠6份、聚羧酸盐2份和炔二醇0.2份。

具体材料种类为：工业粉尘选择机械再生树脂砂灰，载液选择乙醇，两亲性纤维素醚选择高取代羟丙基纤维素。

根据《JB/T 9226-2008 铸造用涂料》机械行业标准规定的检测方法进行性能测试，所制备涂料的性能指标如下：24h悬浮性94.5%、发气量15.9mL/g，涂层耐磨性0.25g，高温曝热裂纹等级为II级，满足标准要求。

具体实施例三

一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，各个化学组分的质量配比为：工业粉尘100份、载液50份、碳化硅8份、碱酚醛树脂12份、两亲性纤维素醚0.5份、凹凸棒土6份、瓷化剂8份、磷酸钙3份、氟硅酸钠6份、聚羧酸盐1份和炔二醇0.1份。

具体材料种类为：工业粉尘选择热法再生树脂砂灰，载液选择甲醇，两亲性纤维素醚选择高取代羟丙基纤维素。

根据《JB/T 9226-2008 铸造用涂料》机械行业标准规定的检测方法进行性能测试，所制备涂料的性能指标如下：24h悬浮性94%、发气量14.3mL/g，涂层耐磨性0.21g，高温曝热裂纹等级为II级，满足标准要求。

具体实施例四

一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，各个化学组分的质量配比为：工业粉尘100份、载液40份、碳化硅15份、碱酚醛树脂5份、两亲性纤维素醚0.2份、凹凸棒土10份、瓷化剂4份、磷酸钙2份、氟硅酸钠7份、聚羧酸盐2.6份和炔二醇0.3份。

具体材料种类为：工业粉尘选择抛丸灰，载液选择异丙醇，两亲性纤维素醚选择乙基纤维素。

根据《JB/T 9226-2008 铸造用涂料》机械行业标准规定的检测方法进行性能测试，所制备涂料的性能指标如下：24h悬浮性95.3%、发气量16.1mL/g，涂层耐磨性0.25g，高温曝热裂纹等级为II级，满足标准要求。

具体实施例五

一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，各个化学组分的质量配比为：工业粉尘100份、载液70份、碳化硅15份、碱酚醛树脂15份、两亲性纤维素醚0.6份、凹凸棒土2份、瓷化剂12份、磷酸钙2份、氟硅酸钠3份、聚羧酸盐2.6份和炔二醇0.1份。

具体材料种类为：工业粉尘选择瓷管子切割灰，载液选择水，两亲性纤维素醚选择高取代羟丙基纤维素。

根据《JB/T 9226-2008 铸造用涂料》机械行业标准规定的检测方法进行性能测试，所制备涂料的性能指标如下：24h悬浮性97.6%、发气量16.6mL/g，涂层耐磨性0.33g，高温曝热裂纹等级为II级，满足标准要求。

本发明提供了一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，充分利用了铸造树脂砂再生粉尘有效成分和较细的力度特点来制备铸造涂料，所制备的铸造涂料性能良好，可以达到铸造涂料的要求，实现了工业粉尘的可循环利用，减少了环境污染，降低了生产成本，实现了资源的综合、循环利用。

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

1.一种由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，其特征在于，包括以下组分：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。

2.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，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。

3.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，其特征在于：所述工业粉尘的中位径在15μm-100μm之间。

4.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，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。

5.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，其特征在于：所述的工业粉尘氧化铝含量在30-100%，二氧化硅含量在30-100%，氧化铁含量小于2.5%，灼减量小于1.5%。

6.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，其特征在于：所述载液为水或者低级醇类中的一种。

7.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，其特征在于：所述碳化硅的目数在400-600目之间。

8.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，其特征在于：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。

9.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，其特征在于：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。

10.根据权利要求1所述的由工业粉尘制备的铸造涂料组合物，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。