CN110479955B - 一种铜阳极板浇铸用脱模剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铜阳极板浇铸用脱模剂及其制备方法和使用方法，其制作原料为低品位重晶石矿石，低品位重晶石矿石中BaSO4含量为45～85％、SiO2含量为5～35％、CaCO3含量为1～15％。其制备方法为：将低品位重晶石矿石加工成粒径为0.0374mm～20mm的粉状物料或颗粒料，经800～1200℃煅烧，煅烧时间为20分钟～2小时，再将煅烧过的重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工成400～800目干粉制得。使用方法为：100重量份水，加10～15重量份脱模剂干粉和0.2～1.0重量份水玻璃，搅拌均匀后直接喷涂使用。本脱模剂具有悬浮稳定性好、不板结、易搅起，发气量低，用量少等优点。用它生产的铜阳极板不鼓包，白板率低，产品合格率高。
Description
技术领域
本发明涉及铜阳极板冶炼生产领域，具体是一种铜阳极板浇铸用脱模剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
在铜冶炼行业中的铜阳极板生产，国内外主要采用奥托昆普圆盘浇铸工艺方法。该工艺是将铜液连续浇铸在旋转的模具内，铜液凝固成铜阳极板后从模具中取出，用于铜阳极板浇铸模具分钢模、铜模和铁模三种。在浇铸铜液之前，如果模具不使用脱模剂，铜阳极板就会和模具粘连，导致铜阳极板在脱模时被拉裂、弯曲变形、表面平整度差等而成为废板；由于模具直接和高温铜液接触，模具受热剧烈，易产生裂纹而提前报废，缩短使用寿命，生产成本上升。因此，在铜阳极板生产过程中，必须在模具表面撒抹和喷涂脱模剂，以达到保证铜阳极板不粘模、不变形、废板率低、模具不开裂、延长寿命、降低生产成本的目的。
目前，铜冶炼企业采用的铜阳极板浇铸用脱模剂是用硫酸钡、沉淀硫酸钡等化工原料，使用时加水或加少量水玻璃，喷涂在具有一定温度的模具上，干燥后浇铸铜液。
近年来文献报道的脱模剂信息如下：
1、专利申请号201410475197.4“一种铜阳极浇铸用复合脱模剂及其制备方法”介绍了一种脱模剂及其使用方法，即将脱模剂制备成乳浊液，乳浊液喷涂在模具表面形成保护层，保护层在铜液的高温下形成烧结层，烧结层易于和铜阳极板脱离。脱模剂组成物为：30～70％的硫酸钡、2.5～15％的氧化硼、20～45％的二氧化硅、1～8％的氧化钙和1～7％的氧化铝。硫酸钡的粒度为1000～1200目，其他材料的粒度均为150～200目；这个脱模剂的液固比为1.8～2.2:1。这个专利存在如下问题：
(1)硫酸钡粒度太细，比表面积太大，脱模剂喷涂后，模具表面保护层太厚，含水量大，无法用模具本体热量快速烘干，浇铸后，保护层中的残余水分蒸发、产生大量气体，在铜阳极板上形成鼓包或气孔，导致废板。
(2)其它材料粒度太粗，150～200目，在加水制成乳浊液时，数种粗颗粒材料极易沉淀到搅拌桶底，板结，搅起困难，乳浊液分层，无法保证铜阳极板质量。
(3)脱模剂的液固比高达1.8～2.2:1，硫酸钡的粒度为1000～1200目超细粉，堆体积大，做出的脱模剂是稠浆料，如果喷在铜模具表面，会形成很厚的涂层，无法干透，铜液浇铸后，水分急剧蒸发成气体并迅速膨胀，会引发爆炸事故。
(4)这种脱模剂的制备过程中要加热到80℃，需要专用的加工设备，同时增加了电能消耗。
2、专利申请号201810860759.5“一种圆盘浇铸机用脱模剂的使用方法”中介绍了一种脱模剂，其组成物有：高岭土、蓝晶石、红柱石、硅微粉、羧甲基纤维素钠、Al2O3和熔融石英超微粉和焦磷酸钠和糊精等添加剂等。高岭土含有大量结晶水，羧甲基纤维素钠和糊精等属于高发气材料，在浇铸铜液后，脱模剂大量发气，在铜阳极板上形成鼓包、表面不平等缺陷，造成废板。
3、文献“铜模浇铸阳极铜脱模剂的应用”(《价值工程》2015年07期)中，提到了脱模剂的材料为硫酸钡。加工粒度为800～1200目。当800目时，附着力有限，铜液可以把脱模剂冲掉而粘模，1200目附着力好，但容易粘附在铜阳极板上，造成“白板”缺陷。
4、专利申请号CN201810318772.8“一种铜阳极板浇铸脱模剂使用方法”是将常规硫酸钡脱模剂或硫酸钡基复合脱模剂加水配置成悬浊液，然后向悬浊液中加入聚羧酸分散均匀，然后再加入聚乙烯醇分散均匀得到脱模剂悬浊液，待模温提高到180℃以上时，喷涂脱模剂悬浊液，其中聚羧酸、聚乙烯醇加入量为需配置成悬浊液的常规硫酸钡脱模剂或硫酸钡基复合脱模剂干粉总质量的0.3％～2.5％和0.2％～2％。该发明针对现有脱模剂的使用缺陷，添加其它物质，改变脱模剂悬浊液的表面张力和提高脱模剂微粒的分散性，使脱模剂悬浊液喷涂在热铜模上，在水分蒸发的过程中形成附着力较强的致密膜，并减少模板上团聚颗粒的形成，提高阳极板外观质量。
5、专利申请号201610773704.1“一种铜阳极板浇铸过程硫酸钡脱模剂循环利用的方法”是先将主要成分为金属铜、氧化铜和硫酸钡的铜阳极板洗渣与水配制成一定矿浆浓度后经分散、重选、过滤和干燥可获得含铜85％以上和含硫酸钡98％以上两种物料，该含铜物料返熔炼回收金属铜，硫酸钡物料作为脱模剂回用。该发明工艺流程短、操作简单、实现了阳极板浇铸过程中硫酸钡脱模剂的高效回收，符合环境保护和资源循环再生的需求。
现在普遍用作铜阳极板浇铸用脱模剂的硫酸钡、沉淀硫酸钡等化工原料，是用复杂的化学工艺制得，既污染环境且价格昂贵。目前铜冶炼企业采购脱模剂用化工原料沉淀硫酸钡中的BaSO4含量要求都在96％以上，如：紫金矿业公司采购标准中BaSO4≥96％～98％；河南豫光金铅公司要求BaSO4≥98％等。目前国内生产沉淀硫酸钡的企业大多采用芒硝法工艺生产，这种工艺的最大缺点是工艺流程长，环境污染尤为突出，有时会因硫离子或单质硫含量高，造成沉淀硫酸钡生产厂周边空气中到处散发着一种臭鸡蛋味，严重影响附近居民的生活质量，经常引发投诉。
发明内容
为了解决传统的铜阳极板浇铸用脱模剂脱水慢、易鼓包、出白板、粘模、脱落性差、变形、废板等问题，本发明提供了一种新的铜阳极板浇铸用脱模剂及其制备方法和使用方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种铜阳极板浇铸用脱模剂，以低品位重晶石矿石为生产原料，将低品位重晶石矿石经破碎加工成粉状物料或颗粒料，经过高温煅烧，再将煅烧过的重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工成干粉，即得铜阳极板浇铸用脱模剂。
进一步的，所述低品位重晶石矿石加工成粉状物料或颗粒料的粒径为0.0374mm～20mm。
进一步的，所述低品位重晶石矿石粉状物料或颗粒料煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为20分钟～2小时。
进一步的，高温煅烧过的低品位重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工成细度为400～800目的干粉。
进一步的，所述低品位重晶石矿石的主要组成物为重晶石、石英石、方解石，低品位重晶石矿石中BaSO4含量为45～85％、SiO2含量为5～35％、CaCO3含量为1～15％。
进一步的，所述脱模剂干粉的主要化学成分按照质量百分比为：BaSO4：50～90％、SiO2:6～36％、CaO：1.5～16％。
一种铜阳极板浇铸用脱模剂的制备方法，包括如下步骤：
将低品位重晶石矿石加工成粒径为0.0374mm～20mm的低品位重晶石粉状物料或颗粒料；
将低品位重晶石粉状物料或颗粒料置于高温炉内煅烧，煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为20分钟～2小时；
将煅烧过的重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工成400～800目的干粉，即得所述铜阳极板浇铸用脱模剂。
进一步的，所述低品位重晶石矿石的主要组成物为重晶石、石英石、方解石，低品位重晶石矿石中BaSO4含量为45～85％、SiO2含量为5～35％、CaCO3含量为1～15％。
进一步的，所述脱模剂干粉的主要化学成分按照质量百分比为：BaSO4：50～90％、SiO2:6～36％、CaO：1.5～16％。
一种铜阳极板浇铸用脱模剂的使用方法，将上述铜阳极板浇铸用脱模剂干粉、水玻璃和水，按重量份比10～15：0.2～1.0：100混合，搅拌均匀成脱模剂乳浊液，直接喷涂在具有150-300℃的模具上。
本发明有益技术效果：
1、本发明采用低品位重晶石矿石，作为制作铜阳极板浇铸用脱模剂的原料，有效地将矿山固体废弃物转化成为有价值的资源。在重晶石矿山企业，这种低品位重晶石矿是一种固体废弃物，随处可见，堆积如山。主要原因是这种矿石中天然硫酸钡含量太低，工业上几乎无利用价值，不得不征用大量的土地进行堆放，不仅造成了环境污染，还成为了地质灾害的严重隐患。通过本发明的应用，将固体废弃物转化成工业产品，不仅改善了环境污染，还消除了地质灾害隐患，合理地利用了资源，变废为宝，符合国家建设资源节约型和环境友好型的产业政策。
2、低品位重晶石矿石中除了含有重晶石外，还含有石英石、方解石等矿物，用它制成的脱模剂在高温铜液浇入瞬间易烧结成陶瓷薄片，覆盖在铜模表面，能使阳极板更为平整。
3、本发明铜阳极板浇铸用脱模剂具有使用量少的优点。用工业原料沉淀硫酸钡做铜阳极板浇铸用脱模剂的用量一般是100重量份的水，加30重量份的沉淀硫酸钡干粉，而本发明铜阳极板浇铸用脱模剂的用量是100重量份的水，加10～15重量份用低品位重晶石作原料的铜阳极板浇铸用脱模剂干粉，比前者用量节约一半以上。
4、本发明采用低品位重晶石矿石，有效地利用了资源；配制的脱模剂乳浊液，悬浮稳定性好，粉料在水中分布均匀，长时间放置沉淀后也容易搅起，体系均匀；脱模剂发气量小，喷在模具上易快速干燥，用它生产的铜阳极板不鼓包、不出白板、合格率高。
5、本发明铜阳极板浇铸用脱模剂，适用于目前市场上所有铜冶炼企业铜阳极板浇铸用模具(钢模、铜模、铁模)。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种铜阳极板浇铸用脱模剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将低品位重晶石矿石(生料)加工成0.0374mm-0.045mm的粉状物料，
2)将重晶石颗粒料置于高温炉内煅烧，加热到800℃，保温2小时，从炉内取出冷却到室温。
3)将煅烧过的重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工到600目，制成铜阳极板浇铸用脱模剂干粉。
4)脱模剂使用方法为：取水100重量份，加脱模剂干粉10重量份、水玻璃0.5重量份，搅拌均匀后直接喷涂。
实施例2
一种铜阳极板浇铸用脱模剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将低品位重晶石矿石(生料)加工成0.075mm-0.125mm的粉状物料。
2)将重晶石颗粒料置于高温炉内煅烧，加热到1000℃，保温1.5小时，从炉内取出冷却到室温。
3)将煅烧过的重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工到700目，制成铜阳极板浇铸用脱模剂干粉。
4)脱模剂使用方法为：取水100重量份，加脱模剂干粉15重量份、水玻璃0.4重量份，搅拌均匀后直接喷涂。
实施例3
一种铜阳极板浇铸用脱模剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将低品位重晶石矿石(生料)加工成8-10mm的颗粒料。
2)将重晶石颗粒料置于高温炉内煅烧，加热到1200℃，保温20分钟，从炉内取出冷却到室温。
3)将煅烧过的重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工到800目，制成铜阳极板浇铸用脱模剂干粉。
4)脱模剂使用方法为：取水100重量份，加脱模剂干粉12重量份、水玻璃0.2重量份，搅拌均匀后直接喷涂。
上述实施例所得脱模剂乳浊液的物理性能指标为：浓度为10～20波美度，悬浮率(10分钟)大于60％，所使用水玻璃的模数为2.2～3.3、波美度为35～50。
以实施例3作为与沉淀硫酸钡的对比为例，其所选重晶石矿石(生料)分别为比重3.3和比重4.1的低品位重晶石矿石，检测设备使用X射线荧光光谱仪(Zetium)，检测条件如下：室温24℃，湿度58％RH，电压30-60kV，电流50-100mA，样品在1000℃灼烧1h计算烧失量，得到表1-3的实验数据：
表1沉淀硫酸钡脱模剂和本发明脱模剂化学成分对比(％)(实测值)
根据对表1可以获得传统硫酸钡脱模剂和本发明脱模剂主要矿物含量对比，见表2：
表2沉淀硫酸钡脱模剂和本发明脱模剂主要矿物含量对比(％)(实测值)
| 名称 | BaSO<sub>4</sub>(硫酸钡) | SiO<sub>2</sub>(石英石) | CaO(氧化钙) |
| 沉淀硫酸钡 | 98.35 | / | / |
| 本发明脱模剂1 | 62.53 | 28.09 | 6.08 |
| 本发明脱模剂2 | 89.46 | 7.61 | 3.25 |
表3传统用硫酸钡脱模剂和本发明脱模剂物理性能对比(实测值)
表1和表2是传统用沉淀硫酸钡脱模剂和本发明脱模剂化学成分和主要矿物含量对比(实测值)，从表1和表2中能清楚看出，沉淀硫酸钡的化学成分和本发明脱模剂的化学成分差异极大，沉淀硫酸钡中的硫酸钡纯度很高，含量高达98.35％以上，基本不含其它物质；本发明脱模剂的化学成分和矿物组成极其复杂，其中硫酸钡的含量很低，例如实施例3中的生料1最后所得脱模剂1中硫酸钡的含量只有62.53％，而且还含有二氧化硅和氧化钙等，由此可见，沉淀硫酸钡和本发明脱模剂是化学成分和矿物构成完全不同的两种材料。
表3是传统用沉淀硫酸钡脱模剂和本发明脱模剂的物理和工艺性能对比(实测值)，从表3中可以看出，沉淀硫酸钡的使用量是45重量份，而本发明脱模剂的使用量仅为22.5重量份，只有前者的50％，节约效益十分巨大。本发明脱模剂在使用量只有沉淀硫酸钡使用的一半的情况下，所能达到的铜阳极板脱模剂喷涂必须的工艺技术指标和传统的沉淀硫酸钡是高度一致的，完全能满足铜阳极板脱模剂喷涂操作要求和保证生产出的铜阳极板的质量要求。
沉淀硫酸钡是一种极细的无定型粉末，在高温铜水的冲刷瞬间，极易形成抱团小球状，从而造成浇铸的阳极板表面鼓包和小气孔。另外，极细的白色粉末有极强的附着力，容易在成型的阳极板表面形成白板缺陷。本发明直接采用低品位重晶石矿石做铜阳极板浇铸用脱模剂的生产原料，其矿物组成主要为重晶石、石英石和方解石，矿石中天然硫酸钡(BaSO4)含量大于45％即可。而传统铜阳极板浇铸用脱模剂都是直接采用硫酸钡或沉淀硫酸钡化工原料，要求硫酸钡含量在96％以上，查文献未见采用低品位重晶石矿石做铜阳极板浇铸用脱模剂原料的。
由于低品位重晶石矿石中含有大量结晶水和碳酸盐，在铜液的高温作用下，结晶水会蒸发形成水蒸气，碳酸盐分解形成二氧化碳气体，都会侵入铜阳极板形成气孔和鼓包缺陷。为了解决这个问题，本发明是将低品位重晶石矿石加工成一定粒度的粉状物料或颗粒料后，再经过高温煅烧，完全去除结晶水和分解碳酸盐，使其不再发气，保证阳极板不会形成气孔或鼓包。
煅烧过的低品位重晶石矿石粉状物料或颗粒料，研磨超细加工成400～800目的细干粉，既保证了脱模剂的悬浮液的均匀性和悬浮稳定性，有足够的遮盖力，避免了白板，又保证了脱模剂有足够的透气性，使得喷在模具表面的脱模剂涂层容易快速干透，防止了铜阳极板产生气孔和鼓包缺陷。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种铜阳极板浇铸用脱模剂，其特征在于：以低品位重晶石矿石为生产原料，将低品位重晶石矿石经破碎加工成粉状物料或颗粒料，经过高温煅烧，再将煅烧过的重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工成干粉，即得铜阳极板浇铸用脱模剂；所述低品位重晶石矿石的主要组成物为重晶石、石英石、方解石，低品位重晶石矿石中BaSO4含量为45～85％、SiO2含量为5～35％、CaCO3含量为1～15％；所述脱模剂干粉的主要化学成分按照质量百分比为：BaSO4：50～90％、SiO2:6～36％、CaO：1.5～16％。
2.如权利要求1所述的铜阳极板浇铸用脱模剂，其特征在于：所述低品位重晶石矿石加工成粉状物料或颗粒料的粒径为0.0374mm～20mm。
3.如权利要求1所述的铜阳极板浇铸用脱模剂，其特征在于：所述低品位重晶石矿石粉状物料或颗粒料煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为20分钟～2小时。
4.如权利要求1所述的铜阳极板浇铸用脱模剂，其特征在于：高温煅烧过的低品位重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工成细度为400～800目的干粉。
5.一种铜阳极板浇铸用脱模剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将低品位重晶石矿石加工成粒径为0.0374mm～20mm的低品位重晶石粉状物料或颗粒料；
将低品位重晶石粉状物料或颗粒料置于高温炉内煅烧，煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为20分钟～2小时；
将煅烧过的重晶石粉状物料或颗粒料研磨超细加工成400～800目的干粉，即得所述铜阳极板浇铸用脱模剂；
所述低品位重晶石矿石的主要组成物为重晶石、石英石、方解石，低品位重晶石矿石中BaSO4含量为45～85％、SiO2含量为5～35％、CaCO3含量为1～15％；
所述脱模剂干粉的主要化学成分按照质量百分比为：BaSO4：50～90％、SiO2:6～36％、CaO：1.5～16％。
6.一种铜阳极板浇铸用脱模剂的使用方法，其特征在于：将权利要求1-5中任一项所述的铜阳极板浇铸用脱模剂干粉、水玻璃和水，按重量份比10～15：0.2～1.0：100混合，搅拌均匀成脱模剂乳浊液，直接喷涂在具有150-300℃的模具上。
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