CN112341209A - 一种锆刚玉电熔砖砂型用改性水玻璃粘接剂及其砂型 - Google Patents
一种锆刚玉电熔砖砂型用改性水玻璃粘接剂及其砂型 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种锆刚玉电熔砖砂型用改性水玻璃粘接剂及其砂型,该改性剂包括重量比为0.5‑1:7‑9的十二烷基磺酸钠和焦磷酸钠。本发明的砂型以旧砂为原料制备砂型,能够提高旧砂的利用率,大大降低砂型的制作成本,同时解决环境污染的问题。本发明采用十二烷基磺酸钠和焦磷酸钠作为水玻璃粘接剂的改性剂,二者协同作用,可以有效降低水玻璃的使用量,提高砂型初期强度,降低砂型终期强度,提高砂型溃散性。生产实践证明,相同水玻璃用量下,相比于采用普通水玻璃作为旧砂砂型粘接剂,本发明旧砂砂型强度可提高25%以上,与常规新砂砂型强度相当,且溃散性好,更利于旧砂处理,具有良好的社会和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种锆刚玉电熔砖砂型用改性水玻璃粘接剂及其砂型。
背景技术
砂型是铸造生产过程中用原砂、粘接剂及其他辅料做成的铸件型腔,其作用是用来产生铸件的外形。通常情况下,会将1800℃以上的锆刚玉电熔砖料液浇铸至砂型中,经过1800℃的高温到常温十天左右的过程,从而得到锆刚玉电熔砖。但是由于砂型主材料是硅砂,其在经过高温后,晶型不断发生变化,会产生体积膨胀,不利于后续电熔砖的制备,因此这成为生产实践中亟待解决的问题。
旧砂是浇铸后无法再次使用的废弃电熔砖砂型,其在本行业没有得到很好的利用,这不仅造成巨大的浪费,并且会造成固废排放难度,污染环境。且当前硅砂市场价格居高不下,一般可用于铸造的硅砂价格在每吨600元以上,铸造用砂成本不断提高,固废排放难度越来越大,种种因素表明:旧砂再利用的改善迫在眉睫。目前旧砂再利用主要存在的问题是在增加压力的情况下,旧砂砂型强度不足,容易发生坍塌。因此现有大多数方法是通过减少旧砂的使用量或加大水玻璃用量,以解决旧砂砂型强度不足的问题,但减少旧砂用量无法利用大量旧砂,难以从根本上解决旧砂利用率低和环境污染的问题,而加大水玻璃用量会造成砂型板结,旧砂回收难度很大,造成了很大的资源浪费,这已成为旧砂再利用的一大瓶颈。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种锆刚玉电熔砖砂型用改性水玻璃粘接剂及其砂型,能够同时解决砂型体积膨胀和旧砂利用率低的问题,节约大量成本投入。
为了实现上述目的,本发明的技术方案之一是:
一种水玻璃粘接剂改性剂,包括重量比为0.5-1:7-9的十二烷基磺酸钠和焦磷酸钠。
优选的,水玻璃粘接剂改性剂,包括重量比为0.5:8的十二烷基磺酸钠和焦磷酸钠。
本发明的技术方案之一是:一种的锆刚玉电熔砖砂型用改性水玻璃粘接剂,包括以下重量百分比的原料:水玻璃90-92%、十二烷基磺酸钠0.5-1%、焦磷酸钠7-9%。
优选的,改性水玻璃粘接剂,包括以下重量百分比的原料:水玻璃91.5%、十二烷基磺酸钠0.5%、焦磷酸钠8%。
水玻璃模数为2.2-2.6。
本发明的技术方案之一是:一种锆刚玉电熔砖砂型,包括旧砂,改性水玻璃粘接剂和固化剂。
改性水玻璃粘接剂的使用量为旧砂重量的10-13%;固化剂的使用量为改性水玻璃粘接剂重量的15-20%。
优选的,改性水玻璃粘接剂的使用量为旧砂重量的12%;固化剂的使用量为改性水玻璃粘接剂重量的17%。
固化剂为有机酯固化剂。
本发明的技术方案之一是:一种锆刚玉电熔砖砂型的制备方法,先在旧砂中加入改性水玻璃粘接剂,搅拌均匀,再加入固化剂,搅拌均匀,即得。
研究发现,硅砂的常温晶相是白塔晶相,经过570℃以上温度时变成了α晶相,再经过870℃以上时变成了磷石英晶相,部分(约10%)砂粒会再经过1470℃以上,转变方石英,方石英在此环境下的颗粒已经焚化或者将要焚化,形成的砂粒用手可以搓碎,显微镜下可见砂粒的裂痕、孔洞和缝隙。在制备砂型时,旧砂中的方英石砂粒容易破碎,这就是旧砂再利用制作旧砂砂型强度不足的主要因素。
本发明的有益效果:
1、本发明的砂型以旧砂为原料,能够提高旧砂的利用率,大大降低砂型的制作成本,同时解决环境污染的问题。由于磷石英晶相已经达到了膨胀的极限,在回归常温时几乎没有了再膨胀变化,且高温过程使硅砂表面杂质经过氧化去除,因此磷石英具有纯净度更高、耐火度更高,以及二次高温不再膨胀的优点,对电熔砖成型有辅助作用,是制备砂型的良好选择。
2、十二烷基磺酸钠是一种优良的阴离子表面活性剂,渗透力可与渗透剂JFC和渗透剂T相当,更在强碱、高温、氧化剂存在下,仍具有优越的渗透、乳化、脱脂、净洗能力,其可以降低水玻璃表面张力,使水玻璃能够充分渗入方石英晶相沙粒的裂痕、孔洞和缝隙,从而解决水玻璃粘度大,无法进入方石英晶相沙粒的裂痕、孔洞和缝隙,造成砂型强度不足的问题。焦磷酸钠可以提高砂型的溃散性,有效解决旧砂结块、处理难的问题,使旧砂砂型处理方便,提高旧砂利用率。本发明采用十二烷基磺酸钠和焦磷酸钠作为水玻璃粘接剂的改性剂,二者协同作用,可以有效降低水玻璃的使用量,提高砂型初期强度,降低砂型终期强度,提高砂型溃散性,更有利于旧砂处理。
3、与现有砂型相比,本发明仅采用旧砂作为砂料,能够大大降低砂型的制作成本。且本发明采用改性水玻璃粘接剂能够有效提高砂型强度,相同水玻璃用量下,相比于采用普通水玻璃作为旧砂砂型粘接剂,本发明砂型强度可提高25%以上,与常规新砂砂型强度相当,且溃散性好,更利于旧砂处理。
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。
水玻璃模数为2.2-2.6。
有机酯固化剂为甘油二乙酸酯。
实施例1
一种水玻璃粘接剂改性剂,包括重量比为0.5:8的十二烷基磺酸钠和焦磷酸钠。
实施例2
一种锆刚玉电熔砖砂型用改性水玻璃粘接剂,包括以下重量百分比的原料:水玻璃91.5%、十二烷基磺酸钠0.5%、焦磷酸钠8%。
实施例3
一种锆刚玉电熔砖砂型,包括旧砂,改性水玻璃粘接剂和有机酯固化剂。其中,改性水玻璃粘接剂的使用量为旧砂重量的12%。有机酯固化剂的使用量为改性水玻璃粘接剂重量的17%。
其制备方法为:先在旧砂中加入改性水玻璃粘接剂,搅拌2分钟,再加入有机酯固化剂,搅拌2分钟,即得。
电熔砖的熔化温度在2000℃以上,浇铸温度在1800℃左右,溶液进入砂型接触砂型的最高温度为1800℃,1800℃降温至常温需要10天左右的过程,该过程砂型的晶相会经过一系列改变,硅砂的常温晶相是白塔晶相,经过570℃以上温度时变成了α晶相,再经过870℃以上时变成了磷石英晶相,部分(约10%)砂粒会再经过1470℃以上,转变方石英,方石英在此环境下的颗粒已经焚化或者将要焚化,形成的砂粒用手可以搓碎,显微镜下可见砂粒的裂痕、孔洞和缝隙。本发明采用改性水玻璃粘接剂,能够充分渗入方石英晶相沙粒的裂痕、孔洞和缝隙中,解决了普通水玻璃粘度大,无法进入方石英晶相沙粒的裂痕、孔洞和缝隙,造成旧砂砂型强度不足的问题。其中,十二烷基磺酸钠是一种优良的阴离子表面活性剂,渗透力可与渗透剂JFC和渗透剂T相当,更在强碱、高温、氧化剂存在下,仍具有优越的渗透、乳化、脱脂、净洗能力,其可以降低水玻璃表面张力,使水玻璃能够充分渗入方石英晶相沙粒的裂痕、孔洞和缝隙。焦磷酸钠可以提高砂型的溃散性,有效解决旧砂结块、处理难的问题,使旧砂砂型处理方便,提高旧砂利用率。二者协同作用,还可以有效降低水玻璃的使用量,提高砂型初期强度,降低砂型终期强度,提高砂型溃散性,更有利于旧砂处理。与现有砂型相比,本发明仅采用旧砂作为砂料,能够大大降低砂型的制作成本,变废为宝。且本发明采用改性水玻璃粘接剂能够有效提高砂型强度,相同水玻璃用量下,相比于采用普通水玻璃作为旧砂砂型粘接剂,本发明旧砂砂型强度可提高25%以上,与常规新砂砂型(即完全采用新砂并加入普通水玻璃制作的砂型)强度相当,且溃散性好,更利于旧砂处理,具有良好的社会和经济效益。
Claims (10)
1.一种水玻璃粘接剂改性剂,其特征在于,包括重量比为0.5-1:7-9的十二烷基磺酸钠和焦磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的水玻璃粘接剂改性剂,其特征在于,包括重量比为0.5:8的十二烷基磺酸钠和焦磷酸钠。
3.一种含有权利要求1所述改性剂的锆刚玉电熔砖砂型用改性水玻璃粘接剂,其特征在于,包括以下重量百分比的原料:水玻璃90-92%、十二烷基磺酸钠0.5-1%、焦磷酸钠7-9%。
4.根据权利要求3所述的改性水玻璃粘接剂,其特征在于,包括以下重量百分比的原料:水玻璃91.5%、十二烷基磺酸钠0.5%、焦磷酸钠8%。
5.根据权利要求3或4所述的改性水玻璃粘接剂,其特征在于,水玻璃模数为2.2-2.6。
6.一种利用权利要求3所述改性水玻璃粘接剂制备的锆刚玉电熔砖砂型,其特征在于,包括旧砂,改性水玻璃粘接剂和固化剂。
7.根据权利要求6所述的砂型,其特征在于,改性水玻璃粘接剂的使用量为旧砂重量的10-13%;固化剂的使用量为改性水玻璃粘接剂重量的15-20%。
8.根据权利要求7所述的砂型,其特征在于,改性水玻璃粘接剂的使用量为旧砂重量的12%;固化剂的使用量为改性水玻璃粘接剂重量的17%。
9.根据权利要求6-8任一项所述的砂型,其特征在于,固化剂为有机酯固化剂。
10.一种如权利要求6-8任一项所述砂型的制备方法,其特征在于,先在旧砂中加入改性水玻璃粘接剂,搅拌均匀,再加入固化剂,搅拌均匀,即得。
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