CN111151701A - 利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，所述方法包括以下步骤：S1、将65～80重量份的煤矸石、20～35重量份的矿化剂进行破碎、超细研磨后，混拌均匀；S2、向混合粉中外加混合粉质量12～16％的水制成半干料后陈腐一段时间；S3、向陈腐后的料中加入混合粉质量5～15％的水进行造粒；S4、将造粒的半成品干燥后在800～1000℃的温度下预热1小时以上，然后进入回转窑在为1370～1410℃温度下煅烧，即得莫来卡特砂。本发明制备的莫来卡特砂的体积密度为2.4～2.5g/cm³，内部的矿物相不含有方石英和刚玉，莫来石相含量为54～56％，具有耐火度高、热膨胀系数低、耐磨损、抗热震性优良等特点。采用本方法制备的莫来卡特砂尤其适合应用于铸造行业。

Description

利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法

技术领域

本发明涉及莫来石的制造技术领域，特别地，涉及一种利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法。

背景技术

目前铸造行业砂型铸造所用的原料主要是石英砂，在使用过程中，石英砂体积膨胀较大，在金属氧化物作用下的热化学稳定性不好，铸件易产生脉纹、粘结、表面粗糙等缺陷。因此，为满足生产高端铸造件的要求，在铸造过程中，厂商不得不选择如铬铁矿砂、镁橄榄石砂、锆砂等价格高昂、资源稀缺、难以大量使用、砂型不好、有放射性的稀有矿砂资源。为了解决精密铸造砂给生产带来的难题，人造莫来卡特砂应运而生。

煤矸石是煤炭生产的固体废物，占到煤炭产量的10～25％，我国历年存积的煤矸石约有1000MT，并以每年100MT的速度增加。大量煤矸石的堆积，不仅污染周围的土地、资源，还严重损害附近居民的身体健康，解决煤矸石污染环境的问题显得越来越突出。

煤矸石的主要化学成分为Al₂O₃、SiO₂及少量Fe₂O₃、CaO、Na₂O、K₂O、MgO、TiO₂，其中Al₂O₃、SiO₂是硅酸盐耐火材料的主要成分，在一定条件下可合成硬度高、热膨胀系数小的莫来石晶相。利用煤矸石生产莫来卡特砂具有资源丰富、成本低廉、低碳环保等特性，具有明显的经济效益和社会效益。

目前，利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法主要有：1、利用特定区域(南票煤矸砂)为主要原料，加入石灰乳，经破碎成0.18-2mm粒径砂粒与石灰乳混合均匀，送入竖窑中煅烧后出窑即成品。由于沙粒粒径较大，石灰乳的矿化作用并不能充分发挥，产品方石英没有完全被消除。加之沙粒成分不均匀，制品之间成分差异较大。此种生产方式有规格小、产品品位低、操作环境恶劣等缺点。2、选用三级铝矾土(铝含量大于46％)，添加钾长石，经过湿法球磨、成型后进行煅烧，煅烧后破碎即成成品。此方法中原料品位高，且煅烧时间短，产品内部方石英并没有完全转化为磷石英和无定型石英，因此存在局限性。

发明内容

本发明提供了一种利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，以解决现有技术生产莫来卡特砂时方石英转化不完全的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，包括以下步骤：

S1、将65～80重量份的煤矸石与20～35重量份的矿化剂进行破碎、超细研磨后，混拌均匀；

S2、向混合粉中外加混合粉质量12～16％的水制成湿浆后陈腐一段时间；

S3、向陈腐后的料中加入混合粉质量5～15％的水进行造粒，得到粒径直径在1.18～1.7mm的接近球形的半成品；

S4、将造粒的半成品进行干燥控制半成品的水分在2～4％，将干燥后的半成品在800～1000℃的温度下预热1小时以上，然后在1370～1410℃下煅烧，即得莫来卡特砂。

进一步地，所述煤矸石的成分含量为：以煅烧后的质量百分比计，Al₂O₃ 40～44％，SiO₂ 52～56％，Fe₂O₃ 0.8～1.5％，烧失量为15～17％。

进一步地，所述矿化剂为紫木节、白泥、长石、蓝晶石、白云石、膨润土、粉煤灰、MgO、Ce₂O₃中的一种或几种。

进一步地，步骤S1中，所述煤矸石研磨的粒度为1200～1500目，

所述矿化剂研磨的粒度为1500～2000目。

进一步地，步骤S3中，造粒时加入淀粉和/或羧甲基纤维素钠，所述淀粉和/或羧甲基纤维素钠加入量为混合粉质量的0.5～1.5％。

进一步地，所述造粒采用造粒机进行，造粒机的转数为30r/min，造粒时间为4～10min。

进一步地，步骤S4中，所述干燥的温度为105～200℃，干燥时间为4～6小时。

进一步地，步骤S4中，所述预热在多级预热旋风筒中进行，预热时间1～3小时。

进一步地，步骤S4中，所述煅烧在多级回转窑中进行，煅烧时间3～6小时。

进一步地，步骤S4中，将造粒的半成品干燥后还包括将干燥后的半成品进行筛分，筛分后粒径符合要求的合格品进入多级预热旋风筒中进行预热后，再进入多级回转窑进行煅烧。

本发明具有以下有益效果：

本发明的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，是以煤矸石为主要原料，辅以少量的矿化剂。煤矸石属于固废物，用其生产莫来卡特砂，降低了生产成本的同时实现了固废物的资源化利用，变废为宝，矿化剂的引入一是可以提高原料的可塑性，二是降低了莫来卡特砂的煅烧温度，且在对产品使用温度影响较小的情况下有利于方石英相转化为磷石英，使莫来卡特砂的热膨胀系数小，强度高，大大提升了产品的使用性能；煤矸石和矿化剂的破碎和研磨均为干法，相比于湿法效率高，工艺简单，成本低廉；混拌均匀的混合粉中加入水制成湿浆后进行陈腐，有利于造粒成型，实验证明经陈腐后的粉料造粒效率较未经陈腐的粉料提升1～2倍，造粒后的半成品采用高温预热-高温煅烧的两段式烧结处理工艺，预热时充分脱除了煤矸石原料中的C和有机物，防止煅烧时大量的C逸出对莫来卡特砂产品性能的影响，使产品具有光滑的表面和较低的吸水率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例1的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法制备的莫来卡特砂的物相检测图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，包括以下步骤：

S1、将65～80重量份的煤矸石与20～35重量份的矿化剂进行破碎、超细研磨后，混拌均匀；

S2、向混合粉中外加混合粉质量12～16％的水制成湿浆后陈腐一段时间；

S3、向陈腐后的料中加入混合粉质量5～15％的水进行造粒，得到粒径直径在1.18～1.7mm的接近球形的半成品；

S4、将造粒的半成品进行干燥控制半成品的水分在2～4％，将干燥后的半成品在800～1000℃的温度下预热1小时以上，然后在1370～1410℃下煅烧，即得莫来卡特砂。

本发明的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，是以煤矸石为主要原料，辅以少量的矿化剂，煤矸石属于固废物，用其生产莫来卡特砂，降低了生产成本的同时实现了固废物的资源化利用，变废为宝。

在生产过程中，原料中的石英在一定作用下，将发生石英→亚稳态方石英→磷石英→非晶态石英的相转变。亚稳态方石英呈球状聚晶体状，具有结构松散、强度低、导热性能差的特性，如果莫来卡特砂产品中含有方石英相，将导致产品性能变差，而将其转化成非晶态石英，可使产品强度、导热性能、荷重软化温度、体积稳定性、抗蠕变性能大大提高。但将石英转变为非晶态石英需要加热至1713℃，而过高的温度与过长的保温时间会影响产品的产量与生产成本。本发明的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，在煤矸石原料中引入了矿化剂，一是可以提高原料的可塑性，二是降低了莫来卡特砂的煅烧温度，在1370℃时即开始形成莫来石晶相，且在对产品使用温度影响较小的情况下有利于方石英相转化为磷石英，使莫来卡特砂的热膨胀系数小，强度高，大大提升了产品的使用性能。

煤矸石和矿化剂的破碎和超细研磨均为干法，相比于湿法效率高，工艺简单，成本低廉；混拌均匀的混合粉中加入水制成湿浆后进行陈腐，有利于造粒成型。将干粉直接加入造粒机造粒时，喷入雾化水后，由于粉料粒径较小，水的表面张力大，雾化水滴周围迅速沾满粉料，形成灰包；经陈腐后的粉料已经被水润湿，形成多个微颗粒的团聚体，容易成球，造粒时再喷入雾化水后，雾化水滴迅速被微颗粒团聚体吸收，不会形成灰包。造粒时随着球体的增大逐渐边加入粉料边喷雾化水，雾化水的质量为加入混合粉质量的5～15％，此过程中，球体表面吸附一层雾化水后迅速粘附一层粉料，球体不断长大，内部形成一层粉一层水的结构，这种结构一方面可以确保球粒在长大过程中逐层密实。另一方面，边喷入水雾边加粉料的造粒方式有利于控制水和粉的比例，把控加水和加粉的时间间隔，确保球粒生长速度基本一致，最大可能获得所需要粒径产品。造粒后的半成品采用中温预热-高温煅烧的两段式烧结处理工艺，预热时充分脱除了煤矸石原料中的C和有机物，防止煅烧时大量的C逸出对莫来卡特砂产品性能的影响。

将煅烧后得到的莫来卡特砂产品经过多级筛分后，按生产要求分级包装，然后入库；也可根据莫来卡特砂产品的应用需求对莫来卡特砂进行镀膜处理。莫来卡特砂产品颗粒在煅烧前后有收缩现象，煅烧前的粒径要比煅烧后大，由于不能保证所有颗粒是同样的收缩比，导致莫来卡特砂产品的粒径均匀性较差，另外中温预热与高温煅烧时颗粒也可能发生破碎形成小颗粒物，将煅烧后的产品经过多级筛分，可以除去大的(筛上物)和小的(筛下物)，得到粒径较为均匀的莫来卡特砂产品。

本发明的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法制备得到的莫来卡特砂的Al₂O₃含量为39～41％，SiO₂含量为52～55％，Fe₂O₃含量不大于1.5％，体积密度为2.4～2.5g/cm³。莫来卡特砂内部的矿物相不含有方石英和刚玉，主要晶相为莫来石相，其余为非晶态相。具有耐火度高(可达1700℃以上)、热膨胀系数低、耐磨损、抗热震性优良等特点。采用本方法制备的莫来卡特砂制备成铸造制品，在高温下使用时，莫来石相使产品具有良好的高温性能；低温下使用时，由于高硅氧玻璃的易碎性，容易脱膜。

本发明中，煤矸石的成分含量为：以煅烧后的质量百分比计，Al₂O₃ 40～44％，SiO₂52～56％，Fe₂O₃ 0.8～1.5％，烧失量为15～17％。本发明所采用的煤矸石中的矿物成分中，高岭石含量大于80％，我国内蒙的煤矸石固废的成分含量就属于上述这类煤矸石，其Al₂O₃含量在40～44％，烧失量较高，为15～17％，原料中含有一定量的C及有机物，需要在高温煅烧前全部脱除，以防止影响莫来卡特砂产品的性能，因此如何脱碳以保证制备的莫来卡特砂的应用性能是关键。本发明中引入中温预热系统以解决这一技术问题。将造粒后的半成品干燥后先在800～1000℃的温度下预热一定时间，以将煤矸石原料中的C及有机物脱除，然后再在1370～1410℃下煅烧，在煅烧过程中，由于矿化剂的存在，使产品在烧结过程中能够形成大量的液相，降低煅烧温度，既有利于莫来石晶相的生长，又有利于多余的SiO₂转化为非晶相。最终形成无方石英相的莫来卡特砂。

本发明中，矿化剂为紫木节、白泥、长石、蓝晶石、白云石、膨润土、粉煤灰、MgO、Ce₂O₃中的一种或几种。矿化剂的引入，一是可以提高原料的可塑性，因为煤矸石可塑性较差，引入一定的可塑性较好的矿化剂，有利于造粒成型；二是降低了莫来卡特砂的煅烧温度，在1320℃时即开始形成莫来石晶相，且在对产品使用温度影响较小的情况下有利于方石英相转化为磷石英，使莫来卡特砂的热膨胀系数小，强度高，大大提升了产品的使用性能。以下列举几种较常用的矿化剂：

紫木节作为矿化剂，可起到结合剂的功能，增加泥料的和易性。紫木节研磨成比较细的粒度，更易与煤矸石原料混合均匀。紫木节优选采用山西、内蒙等地的紫木节，此地的紫木节塑性指数IP在4～5之间，原料成本低，其Al₂O₃含量在42～45％，Fe₂O₃含量在0.7～0.9％。

白泥，优选采用广西白泥，其化学成分Al₂O₃含量在34～44％，Fe₂O₃含量在0.3～0.5％白泥塑性指数优异，IP大于12。由于白泥的杂质Fe₂O₃含量低，可塑性大，加入适量白泥可大幅增加粉料可塑性，使粉料容易成球，且成球后强度高，一般其加入量可控制在粉料总重量的2～7％，加入量过大易使粉料粘锅。

蓝晶石作为矿化剂加入，高温下蓝晶石发生分解反应，形成莫来石的同时产生熔体相SiO₂，在熔体相的参与下实现烧结，蓝晶石矿族晶体内的Al₂O₃、SiO₂分布均匀，杂质含量低，使制得的产品结构均匀，加热后相组成接近热平衡状态，有利于提高和改善产品的性能；蓝晶石微粉分解形成的莫来石多呈纤维状单向延伸，杂乱排列，可赋予产品纤维增强作用，使制品力学强度增大。

长石、白云石作为矿化剂引入，可促进制品烧结，降低烧结温度，在更低的温度下形成更多的莫来石晶相，有利于方石英相转化为非晶态石英。如矿化剂为钾长石，引入的K含量在1～2.2％较优，如矿化剂为钙长石或白云石，引入的Ca含量在1～2.2％较优。

MgO、Ce₂O₃作为矿化剂引入，一方面是MgO本身是很好的促烧剂，另一方面MgO与Al₂O₃形成少量的镁铝尖晶石颗粒，更好确保体积稳定性和提高挂渣能力，Ce₂O₃促烧结性能优于其他矿化剂，更有利于多余的SiO₂转化为非晶态相，但是其价格较高。

膨润土作为矿化剂引入，膨润土中含有一定含量的K₂O，在高温下，膨润土熔融，内部的K₂O与SiO₂发生固相反应，促进沙粒莫来石化，有利于方石英相转化为非晶态石英。其引入含量在粉料总重的1～2％较优。因膨润土中含有一定量高岭石，与本产品化学成分相似，因此其是一种比较理想的矿化剂。

粉煤灰以超细粉粉料形式引入，其细度达到2000目，相比于其他矿化剂，粉煤灰可迅速分散在煤矸石粉料中，起分散作用，更利于烧结。

本发明中，步骤S1中，煤矸石研磨的粒度为1200～1500目，矿化剂研磨的粒度为1500～2000目。将煤矸石和矿化剂采用不同粒径，目的是实现简单的颗粒级配，使混合粉的混合更加均匀，自然堆积密度达到最大化，增加了造粒强度。

本发明中，步骤S3中，造粒时加入淀粉和/或羧甲基纤维素钠，淀粉和/或羧甲基纤维素钠加入量为混合粉质量的0.5～1.5％。造粒采用造粒机进行，造粒机的转数为30r/min，造粒时间为4～10min。造粒时加入淀粉和/或羧甲基纤维素钠，可以增加造粒强度和原料之间的粘接性，降低造粒难度。淀粉和羧甲基纤维素钠均是长链式的有机物，可使原料粒子附着在长链上以起到增稠的作用，淀粉和/或羧甲基纤维素钠的加入量为混合粉质量的0.5～1.5％，使进行造粒的浆料粘稠度适宜，流动性较好，造粒机的转数为30r/min，造粒时间为4～10min，造粒得到的粒子表面光洁，球度、圆度较好的半成品。

本发明中，步骤S4中，干燥的温度为105～200℃，干燥时间为4～6小时，通过干燥使半成品中水份控制在2～4％，半成品仍然保留一定强度。由于混合粉在陈腐阶段加入了混合粉质量12～16％的水，造粒时又加入了混合粉质量5～15％的水，如果不进行干燥的步骤，造粒后直接进入800～1000℃预热，会使半成品粒子表面裂开，导致产品不合格。

本发明中，步骤S4中，预热在多级预热旋风筒中进行，预热温度为800～1000℃，预热时间1～3小时；煅烧在多级回转窑中进行，煅烧温度为1370～1410℃，煅烧时间3～6小时。造粒后的半成品采用中温预热-高温煅烧的两段式烧结处理工艺，预热时充分脱除了煤矸石原料中的C和有机物，防止煅烧时大量的C逸出对莫来卡特砂产品性能的影响，综合考虑C和有机物的脱除效果以及生产效率，预热时间优选为1～3小时，煅烧时间优选为3～6小时。

本发明中，步骤S4中，将造粒的半成品干燥后还包括将干燥后的半成品进行筛分，筛分后粒径符合要求的合格品进入多级预热旋风筒中进行预热后，再进入多级回转窑进行煅烧。筛分的目的在于除去粒径过大或过小的粒子，得到粒径较均匀的合格品进入下一工序。

以下以具体的实施例以对本发明的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法作进一步说明。

实施例1

本实施例所使用的煤矸石成分见下表1，以质量百分比计，数值为未煅烧的成分分析：

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	烧失量
										含量	44.72	37.06	0.58	1.71	0.41	0.17	0.2	0.07	15.33

利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，包括以下步骤：

1)按重量份数，原料中包括上述煤矸石70重量份，紫木节10重量份，长石10重量份，、蓝晶石1重量份、白云石1重量份、膨润土2重量份、粉煤灰5重量份、MgO和Ce₂O₃混合粉(MgO与Ce₂O₃的重量比为1:1)1重量份。煤矸石采用颚式破碎机将煤矸石粗破成粒度为50～150mm的块状料后超细磨干磨成粒度为1200～1500目的粉料；紫木节采用颚式破碎机将煤矸石粗破成粒度为50～150mm的块状料后超细磨干磨成粒度为1500～2000目的粉料；将长石粉、蓝晶石粉、白云石粉、膨润土粉、粉煤灰粉按配方要求进行称量，混合后超细磨干磨得到粒度为1500～2000目的共磨粉。

2)混料在行星搅拌机中进行：先将煤矸石粉加入搅拌机，搅拌1分钟，再将MgO和Ce₂O₃混合粉加入，搅拌1分钟，加入1)中的共磨粉，搅拌1分钟，最后加入紫木节粉料，搅拌2分钟，得到混合粉。混合粉外加混合粉质量15％的水后，陈腐4天。

3)向陈腐后的料中加入混合粉质量(干粉)的13％的水进行造粒，造粒机转数控制在30转/分，运行7分钟。

4)将造粒的半成品在150℃干燥6h后，控制半成品的水分在2～4％，将干燥后的半成品在多级预热旋风筒中预热3小时，预热温度为900℃，然后进入多级回转窑中在1390～1400℃下煅烧5小时，即得莫来卡特砂1。

实施例2

本实施例所使用的煤矸石成分见下表2，以质量百分比计，数值为未煅烧的成分分析：

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	烧失量
										含量	43.92	36.94	0.53	1.56	0.48	0.06	0.16	0.13	16.18

利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，包括以下步骤：

1)按重量份数，原料中包括上述煤矸石66重量份，白泥7重量份，长石8重量份，、蓝晶石3重量份、白云石1重量份、膨润土8重量份、粉煤灰6重量份、MgO和Ce₂O₃混合粉(MgO与Ce₂O₃的重量比为1:1)1重量份。煤矸石采用颚式破碎机将煤矸石粗破成粒度为50～150mm的块状料后超细磨干磨成粒度为1200～1500目的粉料；白泥超细干磨成粒度为1500～2000目的粉料；将长石粉、蓝晶石粉、白云石粉、膨润土粉、粉煤灰粉按配方要求进行称量，混合后超细磨干磨成粒度为1500～2000目的共磨粉。

2)混料在行星搅拌机中进行：先将煤矸石粉加入搅拌机，搅拌1分钟，再将MgO和Ce₂O₃混合粉加入，搅拌1分钟，加入1)中的共磨粉，搅拌1分钟，最后加入白泥粉，搅拌2分钟，得到混合粉。混合粉外加混合粉质量14％的水后，陈腐4天。

3)向陈腐后的料中加入混合粉质量(干粉)的13％的水进行造粒，造粒机转数控制在30转/分，运行7分钟。

4)将造粒的半成品在150℃干燥5h后，控制半成品的水分在2～4％，将干燥后的半成品在多级预热旋风筒中预热3小时，预热温度为800℃，然后进入回转窑中在1380～1390℃下煅烧5小时，即得莫来卡特砂3。

实施例3

本实施例所使用的煤矸石成分见下表3，以质量百分比计，数值为未煅烧的成分分析：

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	烧失量
										含量	42.78	35.53	0.83	1.2	1.23	0.28	0.28	0.11	16.86

利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，包括以下步骤：

1)按重量份数，原料中包括上述煤矸石67重量份，紫木节15重量份，长石12重量份，、蓝晶石1重量份、粉煤灰4重量份、MgO和Ce₂O₃混合粉(MgO与Ce₂O₃的重量比为1:1)1重量份。煤矸石采用颚式破碎机将煤矸石粗破成粒度为50～150mm的块状料后超细干磨成粒度为1200～1500目的粉料；紫木节采用颚式破碎机将煤矸石粗破成粒度为50～150mm的块状料后超细磨干磨成粒度为1500～2000目的粉料；将长石粉、蓝晶石粉、粉煤灰粉按配方要求进行称量，超细干磨成粒度为1500～2000目的共磨粉。

2)混料在行星搅拌机中进行：先将煤矸石粉加入搅拌机，搅拌1分钟，再将MgO和Ce₂O₃混合粉加入，搅拌1分钟，加入1)中的共磨粉，搅拌1分钟，最后加入紫木节粉料，搅拌2分钟，得到混合粉。混合粉外加混合粉质量16％的水后，陈腐4天。

3)向陈腐后的料中加入混合粉质量(干粉)的14％的水进行造粒，造粒机转数控制在30转/分，运行6分钟。

4)将造粒的半成品在200℃干燥4h后，控制半成品的水分在2～4％，将干燥后的半成品在多级预热旋风筒中预热1.5小时，预热温度为1000℃，然后进入回转窑中在1385～1395℃下煅烧6小时，即得莫来卡特砂3。

实施例4

本实施例所使用的煤矸石成分见下表4，以质量百分比计，数值为未煅烧的成分分析：

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	烧失量
										含量	44.91	36.16	0.45	1.32	1.02	0.17	0.16	0.01	15.77

利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，包括以下步骤：

1)按重量份数，原料中包括上述煤矸石71重量份，紫木节8重量份，长石10重量份，、蓝晶石3重量份、膨润土3重量份、粉煤灰4重量份、MgO和Ce₂O₃混合粉1重量份。煤矸石采用颚式破碎机将煤矸石粗破成粒度为50～150mm的块状料后超细干磨成粒度为1200～1500目的粉料；紫木节采用颚式破碎机将煤矸石粗破成粒度为50～150mm的块状料后超细磨干磨成粒度为1500～2000目的粉料；将长石粉、蓝晶石粉、膨润土粉、粉煤灰粉按配方要求进行称量，进入本公司的专利超细磨干磨成粒度为1500～2000目的共磨粉。

2)混料在行星搅拌机中进行：先将煤矸石粉加入搅拌机，搅拌1分钟，再将MgO和Ce₂O₃混合粉加入，搅拌1分钟，加入1)中的共磨粉，搅拌1分钟，最后加入紫木节粉料，搅拌2分钟，得到混合粉。混合粉外加混合粉质量16％的水后，陈腐4天。

3)向陈腐后的料中加入混合粉质量(干粉)的10％的水进行造粒，造粒机转数控制在30转/分，运行6分钟。

4)将造粒的半成品在200℃干燥5h后，控制半成品的水分在2～4％，将干燥后的半成品在多级预热旋风筒中预热3小时，预热温度为850℃，然后进入回转窑中在1395～1405℃下煅烧6小时，即得莫来卡特砂4。

实施例5

本实施例所使用的煤矸石成分见下表5，以质量百分比计，数值为未煅烧的成分分析：

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	烧失量
										含量	42.98	36.19	0.78	1.22	0.26	0.31	0.35	0.28	16.56

利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，包括以下步骤：

1)按重量份数，原料中包括上述煤矸石80重量份，紫木节20重量份。煤矸石采用颚式破碎机将煤矸石粗破成粒度为50～150mm的块状料后超细干磨成粒度为1200～1500目的粉料；紫木节采用颚式破碎机将煤矸石粗破成粒度为50～150mm的块状料后超细磨干磨成粒度为1500～2000目的粉料；

2)混料在行星搅拌机中进行：先将煤矸石粉加入搅拌机，搅拌1分钟，再将紫木节粉加入，搅拌3分钟，得到混合粉。混合粉外加混合粉质量16％的水后，陈腐4天。

3)向陈腐后的料中加入混合粉质量(干粉)的9％的水进行造粒，造粒机转数控制在30转/分，运行6分钟。

4)将造粒的半成品在200℃干燥4h后，控制半成品的水分在2～4％，将干燥后的半成品在多级预热旋风筒中预热3小时，预热温度为950℃，然后进入回转窑中在1380～1390℃下煅烧6小时，即得莫来卡特砂5。

实施例1～5制得的莫来卡特砂1～5的粒径在1～2mm之间，粒度较为均匀，球形度和圆度较好，表面光洁，将实施例1～5制得的莫来卡特砂1～5进行物相检测，莫来卡特砂1～5中均不含有方石英相，莫来石相含量在54～56％之间，耐火度在1700℃以上，是优良的铸造型砂材料，图1是实施例1制备的莫来卡特砂的物相检测图，莫来卡特砂1中莫来石相约为55％，非晶相及其它含量约为45％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将65～80重量份的煤矸石与20～35重量份的矿化剂进行破碎、超细研磨后，混拌均匀；

S2、向混合粉中外加混合粉质量12～16％的水制成湿浆后陈腐一段时间；

S3、向陈腐后的料中加入混合粉质量5～15％的水进行造粒，得到粒径直径在1.18～1.7mm的接近球形的半成品；

S4、将造粒的半成品进行干燥控制半成品的水分在2～4％，将干燥后的半成品在800～1000℃的温度下预热1小时以上，然后在1370～1410℃下煅烧，即得莫来卡特砂。

2.根据权利要求1所述的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，

所述煤矸石的成分含量为：以煅烧后的质量百分比计，Al₂O₃ 40～44％，SiO₂ 52～56％，Fe₂O₃ 0.8～1.5％，烧失量为15～17％。

3.根据权利要求2所述的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，

所述矿化剂为紫木节、白泥、长石、蓝晶石、白云石、膨润土、粉煤灰、MgO、Ce₂O₃中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，

步骤S1中，所述煤矸石研磨的粒度为1200～1500目，

所述矿化剂研磨的粒度为1500～2000目。

5.根据权利要求1所述的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，

步骤S3中，造粒时加入淀粉和/或羧甲基纤维素钠，所述淀粉和/或羧甲基纤维素钠加入量为混合粉质量的0.5～1.5％。

6.根据权利要求5所述的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，

所述造粒采用造粒机进行，造粒机的转数为30r/min，造粒时间为4～10min。

7.根据权利要求1所述的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，

步骤S4中，所述干燥的温度为105～200℃，干燥时间为4～6小时。

8.根据权利要求1所述的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，

步骤S4中，所述预热在多级预热旋风筒中进行，预热时间1～3小时。

9.根据权利要求8所述的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，

步骤S4中，所述煅烧在多级回转窑中进行，煅烧时间3～6小时。

10.根据权利要求9所述的利用煤矸石生产莫来卡特砂的方法，其特征在于，

步骤S4中，将造粒的半成品干燥后还包括将干燥后的半成品进行筛分，筛分后粒径符合要求的合格品进入多级预热旋风筒中进行预热后，再进入多级回转窑进行煅烧。

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