CN115069968B - 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺 - Google Patents

铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN115069968B
CN115069968B CN202210634259.6A CN202210634259A CN115069968B CN 115069968 B CN115069968 B CN 115069968B CN 202210634259 A CN202210634259 A CN 202210634259A CN 115069968 B CN115069968 B CN 115069968B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sand
phase
graphite
environment
carbonaceous additive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210634259.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115069968A (zh
Inventor
彭同江
孙红娟
秦亚婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Jiezhu Technology Co ltd
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN202210634259.6A priority Critical patent/CN115069968B/zh
Publication of CN115069968A publication Critical patent/CN115069968A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115069968B publication Critical patent/CN115069968B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/02—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/02—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives
    • B22C1/08—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives for decreasing shrinkage of the mould, e.g. for investment casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

本公开提供了一种铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺。所述环保型添加剂包括微晶石墨和提钛渣提取物，所述微晶石墨按质量占比60～80％，提钛渣提取物按质量占比0～20％，所述提钛渣提取物由提钛渣浮选得到且含有的固定碳质量百分含量为40～60％。所述铸造湿型砂包括100质量份的石英砂、8～10质量份的钠基膨润土以及3～7质量份的环保型碳质添加剂。本公开的原料包含提钛渣提取物，能够实现废物回收利用，成本低廉；在高温下释放的有害气体显著减少，环境危害降低；具有较低的热膨胀率，能够有效减少铸件变形；可显著提高粘结剂与石英砂之间的结合力，提高湿压强度。

Description

铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺
技术领域
本公开是2021年3月10日、申请号“202110259702.1”的铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺的分案申请。本公开涉及碳材料和环境保护领域，特别地，涉及一种铸造湿型砂用环保型碳质添加剂、该铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的制备工艺、包括该铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的铸造湿型砂以及铸造湿型砂试样的制备方法。
背景技术
碳质添加剂，是铸造湿型砂的重要组成部分，其作用是防止铸件表面粘砂和产生气孔，使铸件表面光滑。在传统的湿型砂铸造中，一般会加入煤粉来改善的铸件的质量。但是煤粉存在如下的缺陷：
（1）由于煤粉是由工业用煤加工而来，而工业用煤是一种很重要的能源材料，且煤粉对于材料的要求比较高，必须是优质煤，如果继续大量使用煤粉，将会对能源造成很大的浪费；
（2）煤粉的光亮碳生成率较低，在铸造生产中为了得到优质的铸件，需要加入大量的煤粉，会导致型砂透气性降低，对工艺及铸件造成影响；
（3）一般铸造用煤粉成分复杂，在高温浇铸时，煤粉会热解释放大量有毒有害气体，对人体和环境造成严重的污染。
因此，亟需开发性能优异且环境友好型的碳质添加剂。
发明内容
本公开的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本公开的目的之一在于提供一种环保型碳质添加剂，以解决采用现有的碳质添加剂进行铸造的成本高昂、危害环境及人体的问题。
为了实现上述目的，本公开的一方面提供了一种铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，所述环保型添加剂包括微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣，其中，所述微晶石墨按质量百分比计占60~80%，提钛渣提取物按质量百分比计占0~20%，煤气化渣按质量百分比计占0~20%，所述提钛渣提取物由提钛渣浮选得到，所述提钛渣提取物中的固定碳质量百分含量为40~60%。
在本公开的一个示例性实施例中，所述环保型碳质添加剂的固定碳的质量百分含量可以为65~83％，所述微晶石墨的固定碳质量百分含量可以为78~83%，所述提钛渣提取物的固定碳质量百分含量可以为45~55%，所述煤气化渣的固定碳质量百分含量可以为6~15%。
在本公开的一个示例性实施例中，所述铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中的矿物相可包括结晶相和非结晶相，结晶相的质量百分含量可以为85~92%，非结晶相的质量百分含量可以为8~15%，其中，主晶相可以为石墨相碳，副晶相可包括类石墨相碳。
在本公开的一个示例性实施例中，所述微晶石墨中的石墨相碳质量百分含量可以为98~100％；所述提钛渣提取物和煤气化渣可均包括结晶相和非结晶相，所述提钛渣提取物中的结晶相的质量百分含量可以为75~85%，所述煤气化渣中的结晶相的质量百分含量可以为15~25%。
在本公开的一个示例性实施例中，所述微晶石墨包含石墨相碳，石墨化度可以为93~98％；所述提钛渣提取物包含类石墨相碳，类石墨化度可以为38~53%；所述煤气化渣包含类石墨相碳，类石墨化度可以为47~52%。
在本公开的一个示例性实施例中，所述环保型碳质添加剂与铸造用石英砂和膨润土成型后在0~1200℃温度范围内的热膨胀率可不高于1.5%。
在本公开的一个示例性实施例中，所述环保型碳质添加剂在1000℃下释放的有害气体可仅含有少量苯、取代苯和多环芳烃。
本公开的另一方面提供了一种制备如上所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的方法，所述方法包括：将含有微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣的原料磨细，得到粒径<75μm的粉体；将微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣粉料按质量比为60~80：0~20：0~20混合均匀，得到铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
本公开的又一方面提供了一种铸造湿型砂，所述铸造湿型砂包括100质量份的石英砂、8~10质量份的钠基膨润土以及3~7质量份的环保型碳质添加剂，其中，所述环保型碳质添加剂为如上所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，所述石英砂为70~140目。
本公开的再一方面提供了一种铸造湿型砂试样的制备方法，所述制备方法包括：将100质量份的石英砂、8~10质量份的钠基膨润土以及3~7质量份的环保型碳质添加剂投入混砂机中进行混砂，用锤击式制样机制成50 mm±1%的圆柱型试样，30mm±1%条形试样，其中，试样紧实率控制为45±2%，所述环保型碳质添加剂为如上所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
与现有技术相比，本公开的有益效果包括：
（1）本公开包含提钛渣提取物和煤气化渣，能够实现废物回收利用，成本低廉。
（2）本公开的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂在高温下释放的气体总量仅为煤粉的10%左右，其中，有害气体仅含有少量的苯、取代苯和多环芳烃（PAHs），且不包含苊烯、芴、蒽以及酚类等，环境危害显著降低。
（3）本公开的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂具有较低的热膨胀率，能够有效提升铸件质量，防止铸件变形。
（4）本公开的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂可显著提高粘结剂与石英砂之间的结合力，提高湿压强度。
附图说明
图1为本公开的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的X射线衍射图。
图2为本公开的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的热膨胀率随温度变化曲线图。
图3为本公开的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂用于铸造铝制铸件效果图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本公开的一种铸造湿型砂用环保型碳质添加剂及其制备工艺。
根据本公开一方面的示例性实施例，提供了一种铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，该环保型碳质添加剂主要由三种原料混合而成，具体地，以微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣为主要原料。其中，按质量百分比计，微晶石占60~80%，提钛渣提取物占0~20%，煤气化渣按占0~20%，且各组分之和为百分之百。例如，按质量百分比计，微晶石占61%~79%，提钛渣提取物占1~19%，煤气化渣按占1~19%。例如，按质量百分比计，微晶石占65%~75%，提钛渣提取物占5~15%，煤气化渣按占5~15%。
其中，微晶石墨是由微小的天然石墨晶体构成的致密状集合体，可具有碳含量高（例如，碳含量可高达83%）、润滑性好、高温状态下物理化学性能稳定以及硫含量低等优点。微晶石墨在浇铸过程中，经高温加热仅产生少量还原性气体，因而散发污染气体少，对环境的危害小。此外，由于微晶石墨具有良好的自润滑作用，可提高型砂的紧实流动性，改善型砂起模性能，因此可以作为理想的煤粉代用材料。
提钛渣是由含钛高炉渣经“高温碳化-低温选择性氯化”提钛工艺处理后得到的一种二次高炉渣，可含有一定比例（例如，质量百分含量为5~8%）的碳。例如，采用浮选的工艺可得到提钛渣提取物。提钛渣提取物中的固定碳质量百分含量可以达到40~60%。提钛渣提取物所含的碳主要为类石墨相碳（具有一定的石墨化度，如41.51%），且热膨胀率低，因此可作为型砂中替代煤粉的材料。
煤气化渣为煤气化过程中的副产物，主要由非晶态玻璃相及少量结晶矿物质组成，其中结晶相含量可以达到67%以上，由于原煤种类复杂多变以及煤气化工艺的差异，造成煤气化渣成分较为复杂，但该副产物中含有质量百分含量为5~20%的类石墨相碳（具有较高的石墨化度，如50.58%），同时由于其成分的复杂性，具有较低的热膨胀率。
在本实施例中，微晶石墨的固定碳质量百分含量可以为78~83%，例如79~82％，煤气化渣的固定碳质量百分含量可以为6~15%，例如7~14％，提钛渣提取物的固定碳质量百分含量可以为45~55%，例如46~54％。
在本实施例中，原料微晶石墨中石墨相碳为主要结晶相，质量百分含量可以为98~100％，例如98.1~99.9％，提钛渣提取物和煤气化渣所含的物相包括结晶相和非结晶相，其结晶相质量百分含量可分别为75~85%，例如76~84％）和15~25%，例如16~24％。
在本实施例中，微晶石墨包含石墨相碳，石墨化度可以为93~98％，例如93.5~97.5％；提钛渣提取物包含类石墨相碳，类石墨化度可以为38~53%，例如39~52%；煤气化渣包含类石墨相碳，类石墨化度可以为47~52%，例如47.5~51.5%。
在本实施例中，该环保型碳质添加剂的石墨相含量最高，其次为类石墨相碳，因此所述该环保型碳质添加剂固定碳质量百分含量可高达65~83%，例如66~82％，又例如70~78％，能有效防止铸件表面粘砂，降低铸件表面粗糙度。
其中，铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中的矿物相包括结晶相和非结晶相，结晶相的质量百分含量可以为85~92%，例如86~91%，非结晶相的质量百分含量可以为8~15%，例如9%~4%，其中，主晶相为石墨相碳，副晶相包括类石墨相碳、钙长石、白云母和石英。
该环保型碳质添加剂在1000℃高温下仅气化产生少量苯及取代苯以及少量PAHs。相较于煤粉不产生苊烯、芴、蒽以及酚类等有害气体，且产生气体总量不及煤粉的十分之一。
该环保型碳质添加剂可有效提高膨润土和石英砂之间的粘结性能，型砂湿压强度可高达130~140kPa（煤粉砂仅为126.95kPa），进而能显著提高型砂的工艺性能。
由于环保型碳质添加剂成分的复杂性，可有效降低型砂的热膨胀率，在0~1200℃温度范围内的热膨胀率低于1.5%，能有效防止铸件变形。
本公开的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，除可包含本公开实施例中所使用的微晶石墨、提钛渣中的“碳”和煤气化渣之外，还可包含鳞片石墨、粉煤灰及粉煤灰中的“碳”或其它一些富碳材料。鳞片石墨主要成分为石墨，同微晶石墨，具有碳含量高、润滑性好和高温状态下物理化学性能稳定等优点，可在降低污染的同时充当光亮碳的作用，提升铸件质量。粉煤灰中含有5~20%的未燃尽碳，且由于成分的复杂性，可降低型砂整体的热膨胀率。此外，粉煤灰中的“碳”同样为类石墨相碳，对粉煤灰中的“碳”加以提取，可得到固定碳含量高达50%以上的含“碳”材料，用作型砂中的碳质添加剂时，同样可充当光亮碳的作用，使铸件表面光滑。
根据本公开另一方面的示例性实施例，提供了一种如上所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的制备方法，该制备方法包括：将微晶石墨、提钛渣提取物以及煤气化渣原料磨细并过200目筛，按质量比为60~80：0~20：0~20，例如（61~79）：（1~19）：（1~19），又例如（70~75）：（5~15）：（5~15），将磨细的原料称量并置于混料机中，将其搅拌混合均匀，得到铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
根据本公开又一方面的示例性实施例，提供了一种铸造湿型砂，其特征在于，所述铸造湿型砂包括100质量份的石英砂、8~10质量份的钠基膨润土以及3~7质量份的环保型碳质添加剂。也就是说，钠基膨润土和环保型碳质添加剂的质量百分比可以以石英砂为100份换算，分别为8~10%和3~7%。其中，该环保型碳质添加剂为如上所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，所述石英砂为70~140目。
根据本公开又一方面的示例性实施例，提供了一种铸造湿型砂试样的制备方法所述制备方法包括：将100质量份的石英砂、8~10质量份的钠基膨润土以及3~7质量份的环保型碳质添加剂投入混砂机中进行混砂，用锤击式制样机制成50mm±1%的圆柱型试样，30mm±1%条形试样，用于测试湿压强度和热膨胀率等性能。其中，试样紧实率控制为45±2%，该环保型碳质添加剂为如上所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
为更好地理解本公开的上述示例性实施例，下面结合以微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣为原料制备出的环保型碳质添加剂进行具体示例说明。
示例1
将微晶石墨、提钛渣中的“碳”和煤气化渣进行预处理，分别得到200目（粒径<75μm）的微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣粉体；按质量百分比为80：0：20的配比将粉体称量并置于混料机中搅拌混合均匀，得到该铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
以石英砂（70/140目）质量份数为100，钠基膨润土的质量份数为8，所制备的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的质量份数为5，将依次称量后的物料投入碾轮式混砂机中进行混砂，试样紧实率控制为45±2%，用锤击式制样机制成50mm±1%的圆柱型试样和30mm±1%条形试样，并测试其相关性能。
所制备的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中矿物结晶相的质量百分含量占83.63%。其中，主晶相为石墨相碳，副晶相为类石墨相碳、钙长石、白云母和石英，主晶相中的石墨相碳及类石墨相碳的石墨化度分别为95.12%和50.58%。对该碳质添加剂的物理化学性能进行测试，其中的固定碳质量百分含量为66.52%，用其混制的圆柱型砂型试样的湿压强度为133.93kPa，条形试样在1200℃时热膨胀率为1.33%。
示例2
将微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣进行预处理，分别得到200目（粒径<75μm）的微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣粉体；按质量百分比为80：10：10的配比将粉体称量并置于混料机中搅拌混合均匀，得到该铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
以石英砂（70/140目）质量份数为100，钠基膨润土的质量份数为10，所制备的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的质量份数为5，将依次称量后的物料投入立式平口混砂机中进行混砂，试样紧实率控制为45±2%，用锤击式制样机制成50mm±1%的圆柱型试样，及30mm±1%条形试样，测试其相关性能。
所制备的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中矿物结晶相的质量百分含量占89.81%。其中，主晶相为石墨相碳，副晶相为类石墨相碳、钙长石、白云母和石英，主晶相中的石墨相碳及类石墨相碳的石墨化度分别为95.12%和46.05%。对该碳质添加剂的物理化学性能进行测试，其中的固定碳质量百分含量为71.23%，用其混制的圆柱型砂型试样的湿压强度为136.34kPa，条形试样在1200℃时热膨胀率为1.31%。
示例3
将微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣进行预处理，分别得到200目（粒径<75μm）的微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣粉体；按质量百分比为80：20：0的配比将粉体称量并置于混料机中搅拌混合均匀，得到该铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
以石英砂（70/140目）质量份数为100，钠基膨润土的质量份数为8，所制备的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的质量份数为5，将依次称量后的物料投入碾轮混砂机中进行混砂，试样紧实率控制为45±2%，用锤击式制样机制成50mm±1%的圆柱型试样，及30mm±1%条形试样，测试其相关性能。
所制备的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中矿物结晶相的质量百分含量占95.99%。其中，主晶相为石墨相碳，副晶相为类石墨相碳、钙长石、白云母和石英，主晶相中的石墨相碳及类石墨相碳的石墨化度分别为95.12%和41.51%。对该碳质添加剂的物理化学性能进行测试，其中的固定碳质量百分含量为75.43%，用其混制的圆柱型砂型试样的湿压强度为136.88kPa，条形试样在1200℃时热膨胀率为1.28%。
图1~3示出了示例3铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的X射线衍射图、热膨胀率随温度变化曲线图及其用于铸造铝制铸件效果图。从图3中可以看出，该环保型碳质添加剂用于铝制铸件浇铸时，铸件表面光滑，不产生铸造缺陷。
示例4
将微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣进行预处理，分别得到200目（粒径<75μm）的微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣粉体；按质量百分比为80：15：5的配比将粉体称量并置于混料机中搅拌混合均匀，得到该铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
以石英砂（70/140目）质量份数为100，钠基膨润土的质量份数为9，所制备的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的质量份数为7，将依次称量后的物料投入双碾辊混砂机中进行混砂，试样紧实率控制为45±2%，用锤击式制样机制成50mm±1%的圆柱型试样，及30mm±1%条形试样，测试其相关性能。
所制备铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中矿物结晶相的质量百分含量占92.90%。其中，主晶相为石墨相碳，副晶相为类石墨相碳、钙长石、白云母和石英，主晶相中的石墨及类石墨相碳的石墨化度分别为95.12%和43.78%。对该碳质添加剂的物理化学性能进行测试，其中的固定碳质量百分含量为74.97%，用其混制的圆柱型砂型试样的湿压强度为132.65kPa，条形试样在1200℃时热膨胀率为1.37%。
示例5
将微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣进行预处理，分别得到200目（粒径<75μm）的微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣粉体；按质量百分比为80：5：15的配比将粉体称量并置于混料机中搅拌混合均匀，得到该铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
以石英砂（70/140目）质量份数为100，钠基膨润土的质量份数为8，所制备的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的质量份数为3，将依次称量后的物料投入机械碗型混砂机中进行混砂，试样紧实率控制为45±2%，用锤击式制样机制成50mm±1%的圆柱型试样，及30mm±1%条形试样，测试其相关性能。
所制备铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中矿物结晶相的质量百分含量占86.72%。其中，主晶相为石墨相碳、副晶相为类石墨相碳、钙长石、白云母和石英，主晶相中的石墨相碳及类石墨相碳的石墨化度分别为95.12%和48.31%。对该碳质添加剂的物理化学性能进行测试，其中的固定碳质量百分含量为68.34%，用其混制的圆柱型砂型试样的湿压强度为138.71kPa，条形试样在1200℃时热膨胀率为1.30%。
综上所述，本公开利用微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣制备的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂相对于现有碳质添加剂产品具有显著性的进步，其有益效果如下：
（1）本公开是以微晶石墨、提钛渣提取物和煤气化渣为原料制备碳质添加剂，为提钛渣和煤气化渣工业固废提供了新的利用途径。
（2）通过对该铸造湿型砂用环保型碳质添加剂和煤粉添加剂在1000℃热裂解产生的气体组分和产量进行对比，该碳质添加剂产生的气体种类相较于煤粉少了苊烯、芴、蒽以及酚类等有害气体，且产生气体总量仅煤粉的10%左右，表明所制备碳质添加剂对人类和环境更友好。
（3）本公开的碳质添加剂用于铸造型砂时其湿压强度最高可达138.71kPa（煤粉砂湿压强度仅为126.95kPa），表明该碳质添加剂可提高砂型的强度。
（4）本公开的碳质添加剂用于铸造型砂时在1200℃时热膨胀率最低仅为1.28%，表明所制备碳质添加剂在高温浇铸过程中可有效防止铸件变形。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本公开的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，其特征在于，所述环保型碳质添加剂用于铸造型砂时型砂的湿压强度高达130~140kPa，在0~1200℃温度范围内的热膨胀率低于1.5%，环保型添加剂包括微晶石墨和提钛渣提取物，其中，所述微晶石墨按质量百分比计占80%，提钛渣提取物按质量百分比计占20%，所述提钛渣提取物由提钛渣浮选得到，所述提钛渣是由含钛高炉渣经“高温碳化-低温选择性氯化”提钛工艺处理后得到的二次高炉渣，所述提钛渣提取物中的固定碳质量百分含量为40~60%；
所述微晶石墨中的石墨相碳质量百分含量为98~100％；所述提钛渣提取物包括结晶相和非结晶相，所述提钛渣提取物中的结晶相的质量百分含量为75~85%；
所述铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中的矿物相包括结晶相和非结晶相，结晶相的质量百分含量为85~92%，非结晶相的质量百分含量为8~15%，其中，主晶相为石墨相碳，副晶相包括类石墨相碳；
所述微晶石墨包含石墨相碳，石墨化度为93~98％；所述提钛渣提取物包含类石墨相碳，类石墨相碳的石墨化度为38~53%。
2.根据权利要求1所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，其特征在于，所述环保型碳质添加剂的固定碳的质量百分含量为65~83%，所述微晶石墨的固定碳质量百分含量为78~83%，所述提钛渣提取物的固定碳质量百分含量为45~55%。
3.根据权利要求1所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，其特征在于，所述铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中的矿物相包括结晶相和非结晶相，结晶相的质量百分含量为86~91%，非结晶相的质量百分含量为8~15%，其中，主晶相为石墨相碳，副晶相为类石墨相碳、钙长石、白云母和石英。
4.根据权利要求1所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，其特征在于，所述微晶石墨中的石墨相碳质量百分含量为98.1~99.9%；所述提钛渣提取物中的结晶相的质量百分含量为76~84%。
5.根据权利要求1所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，其特征在于，所述微晶石墨包含石墨相碳，石墨化度为93.5~97.5%；所述提钛渣提取物包含类石墨相碳，类石墨相碳的石墨化度为39~52%。
6.根据权利要求1所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，其特征在于，所述环保型碳质添加剂与铸造用石英砂和膨润土成型后在0~1200℃温度范围内的热膨胀率最低仅为1.28%。
7.根据权利要求1所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，其特征在于，所述环保型碳质添加剂还包括鳞片石墨和/或粉煤灰中的“碳”。
8.一种制备如权利要求1至7中任意一项所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂的方法，其特征在于，所述方法包括：
将含有微晶石墨和提钛渣提取物的原料磨细，得到粒径<75μm的粉体；
将微晶石墨和提钛渣提取物粉料按质量比为80： 20混合均匀，得到铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，所述环保型碳质添加剂用于铸造型砂时型砂的湿压强度高达130~140kPa，在0~1200℃温度范围内的热膨胀率低于1.5%；
其中，所述微晶石墨中的石墨相碳质量百分含量为98~100％；所述提钛渣提取物包括结晶相和非结晶相，所述提钛渣提取物中的结晶相的质量百分含量为75~85%；
所述铸造湿型砂用环保型碳质添加剂中的矿物相包括结晶相和非结晶相，结晶相的质量百分含量为85~92%，非结晶相的质量百分含量为8~15%，其中，主晶相为石墨相碳，副晶相包括类石墨相碳；
所述微晶石墨包含石墨相碳，石墨化度为93~98％；所述提钛渣提取物包含类石墨相碳，类石墨相碳的石墨化度为38~53%。
9.一种铸造湿型砂，其特征在于，所述铸造湿型砂包括100质量份的石英砂、8~10质量份的钠基膨润土以及3~7质量份的环保型碳质添加剂，其中，所述环保型碳质添加剂为如权利要求1至7中任意一项所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂，所述石英砂为70~140目，型砂的湿压强度高达130~140kPa，在0~1200℃温度范围内的热膨胀率低于1.5%。
10.一种铸造湿型砂试样的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将100质量份的石英砂、8~10质量份的钠基膨润土以及3~7质量份的环保型碳质添加剂投入混砂机中进行混砂，用锤击式制样机制成50 mm±1%的圆柱型试样，30mm±1%条形试样，其中，试样紧实率控制为45±2%，型砂的湿压强度高达130~140kPa，在0~1200℃温度范围内的热膨胀率低于1.5%，所述环保型碳质添加剂为如权利要求1至7中任意一项所述的铸造湿型砂用环保型碳质添加剂。
CN202210634259.6A 2021-03-10 2021-03-10 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺 Active CN115069968B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210634259.6A CN115069968B (zh) 2021-03-10 2021-03-10 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210634259.6A CN115069968B (zh) 2021-03-10 2021-03-10 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺
CN202110259702.1A CN113070443B (zh) 2021-03-10 2021-03-10 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110259702.1A Division CN113070443B (zh) 2020-11-27 2021-03-10 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115069968A CN115069968A (zh) 2022-09-20
CN115069968B true CN115069968B (zh) 2023-05-23

Family

ID=76612169

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210634259.6A Active CN115069968B (zh) 2021-03-10 2021-03-10 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺
CN202110259702.1A Active CN113070443B (zh) 2020-11-27 2021-03-10 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110259702.1A Active CN113070443B (zh) 2020-11-27 2021-03-10 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN115069968B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86104963A (zh) * 1986-07-28 1987-06-10 机械工业部沈阳铸造研究所 铸钢、铸铁用型(芯)砂混合料
CN1062005A (zh) * 1990-12-07 1992-06-17 湖南大学 一种耐蚀耐磨铸铁复合添加剂
CN101376162A (zh) * 2007-08-29 2009-03-04 沈阳工业大学 一种防粘砂、抗夹砂湿型铸造型砂附加物
CN103223463A (zh) * 2013-04-19 2013-07-31 天长市天曾机械配件厂 环保节能砂型铸造工艺
WO2014098129A1 (ja) * 2012-12-19 2014-06-26 旭有機材工業株式会社 コーテッドサンド及びその製造方法並びに鋳型の製造方法
JP2014117740A (ja) * 2012-12-19 2014-06-30 Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd コーテッドサンドの製造方法及びそれによって得られたコーテッドサンド並びに鋳型の製造方法
CN104841854A (zh) * 2015-05-07 2015-08-19 马鞍山市恒毅机械制造有限公司 一种低热膨胀性型砂及其制备方法
CN108405793A (zh) * 2018-05-03 2018-08-17 云南衡纬科技有限公司 适用于铸铁件的型砂添加剂
JP2019115981A (ja) * 2017-12-26 2019-07-18 太平洋セメント株式会社 付加製造装置用水硬性組成物、鋳型の製造方法、および使用済み鋳型のリサイクル方法
CN110035975A (zh) * 2016-08-25 2019-07-19 英默里斯美国公司 包含硅酸盐的组合物以及在砂型铸造中使用其的方法
CN110355326A (zh) * 2019-08-19 2019-10-22 山西星缘和环保有限公司 一种粘土湿型砂用添加剂及其制备方法
CN111482551A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 庞凤荣 铸造煤粉中加一定比例的铁合金还原焦粉改善煤粉品质
CN111842776A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 曲阜市铸造材料厂 一种低碳湿型砂材料及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1006526B (zh) * 1986-05-01 1990-01-24 颉立生 无定形石墨砂
US5769933A (en) * 1996-06-21 1998-06-23 Amcol International Corporation Activated carbon foundry sand additives and method of casting metal for reduced VOC emissions
JP4406161B2 (ja) * 2000-10-04 2010-01-27 株式会社トウチュウ シェルモールド用レジンコーテッドサンド
US8426494B2 (en) * 2009-10-06 2013-04-23 Amcol International Corp. Lignite urethane based resins for enhanced foundry sand performance
CN103551488A (zh) * 2013-10-28 2014-02-05 程巧娜 一种防粘铸造型砂
CN104098272B (zh) * 2014-08-11 2016-07-06 北京璞晶科技有限公司 一种利用高炉熔渣生产微晶轻质砖的方法
CN108237200B (zh) * 2018-04-10 2019-10-15 济南圣泉集团股份有限公司 一种铸铁砂型保护涂层及其制备方法
CN109158527B (zh) * 2018-10-31 2021-08-10 谷函（杭州）新材料科技有限公司 一种无煤环保铸造型砂添加剂及其在型砂中的用途
CN109665817A (zh) * 2018-11-22 2019-04-23 西南科技大学 一种冶金渣资源综合回收方法
CN110465618A (zh) * 2019-09-17 2019-11-19 含山县荣盛机械铸造有限公司 一种高强度环保粘土湿型砂的制备方法
CN111253091A (zh) * 2020-02-20 2020-06-09 四川星明能源环保科技有限公司 一种高钛型高炉矿渣活性提升技术及微粉制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86104963A (zh) * 1986-07-28 1987-06-10 机械工业部沈阳铸造研究所 铸钢、铸铁用型(芯)砂混合料
CN1062005A (zh) * 1990-12-07 1992-06-17 湖南大学 一种耐蚀耐磨铸铁复合添加剂
CN101376162A (zh) * 2007-08-29 2009-03-04 沈阳工业大学 一种防粘砂、抗夹砂湿型铸造型砂附加物
WO2014098129A1 (ja) * 2012-12-19 2014-06-26 旭有機材工業株式会社 コーテッドサンド及びその製造方法並びに鋳型の製造方法
JP2014117740A (ja) * 2012-12-19 2014-06-30 Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd コーテッドサンドの製造方法及びそれによって得られたコーテッドサンド並びに鋳型の製造方法
CN103223463A (zh) * 2013-04-19 2013-07-31 天长市天曾机械配件厂 环保节能砂型铸造工艺
CN104841854A (zh) * 2015-05-07 2015-08-19 马鞍山市恒毅机械制造有限公司 一种低热膨胀性型砂及其制备方法
CN110035975A (zh) * 2016-08-25 2019-07-19 英默里斯美国公司 包含硅酸盐的组合物以及在砂型铸造中使用其的方法
JP2019115981A (ja) * 2017-12-26 2019-07-18 太平洋セメント株式会社 付加製造装置用水硬性組成物、鋳型の製造方法、および使用済み鋳型のリサイクル方法
CN108405793A (zh) * 2018-05-03 2018-08-17 云南衡纬科技有限公司 适用于铸铁件的型砂添加剂
CN111482551A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 庞凤荣 铸造煤粉中加一定比例的铁合金还原焦粉改善煤粉品质
CN110355326A (zh) * 2019-08-19 2019-10-22 山西星缘和环保有限公司 一种粘土湿型砂用添加剂及其制备方法
CN111842776A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 曲阜市铸造材料厂 一种低碳湿型砂材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国无机固体废弃物处理技术进展;刘代俊;;无机盐工业(03);全文 *
碳在湿型砂中的作用;Alexander Brown;刘金城;;铸造(01);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115069968A (zh) 2022-09-20
CN113070443A (zh) 2021-07-06
CN113070443B (zh) 2022-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111233422B (zh) 一种含煤制油粗渣的混凝土及其制备方法
Jiao et al. Thermal stability of a silica-rich vanadium tailing based geopolymer
CN108516845B (zh) 一种氧化铬复合尖晶石砖及其制备方法
AU2020103188A4 (en) Concrete Containing Coal-to-liquids Coarse Slag and Preparation Method thereof
CN110104975B (zh) 一种带式焙烧机球团法制备煤矸石轻骨料的工艺
Zhang et al. Preparation of CaO-containing carbon pellet from recycling of carbide slag: Effects of temperature and H3PO4
CN111253093B (zh) 一种含煤制油粗渣的胶凝材料及其制备方法
CN109437828B (zh) 一种钢渣碳化水化协同工艺
CN113955999B (zh) 一种基于钢渣碳化制备的复古砖及其制备方法
CN113548816A (zh) 一种煤气化灰渣的活化方法、活化煤气化灰渣和应用
US11905575B2 (en) Method for processing titanium extraction slag and carbon extracted and dechlorinated tailing
CN103409194B (zh) 一种利用污泥制备的型煤及其制备工艺
CN101955784B (zh) 一种煤焦化复合瘦化剂及其制备方法
KR101487180B1 (ko) 올레인산과 ｔｄｆ 소각재 및 폐카본블랙을 활용한 상온순환아스콘
CN111285648A (zh) 一种高耐久低粘度高强机制砂混凝土、制备方法及应用
CN115069968B (zh) 铸造湿型砂、环保型碳质添加剂及其制备工艺
CN113698152A (zh) C100自密实超高性能混凝土及其制备方法
CN116178033B (zh) 一种利用铝灰制备耐火砖的方法及其产品
Liu et al. Effect of coke properties and its blending recipe on performances of carbon anode for aluminium electrolysis
CN102424586A (zh) 一种SiC耐火原料粉体的制备方法
KR20150035653A (ko) 바텀 애쉬를 이용한 콘크리트용 혼화재 및 그 제조방법
CN111704946A (zh) 一种基于镁冶炼废渣和油泥的型煤及其制造方法
CN111662054A (zh) 采用煤气化废渣制造的免烧砖及其制造方法
CN115849835B (zh) 一种生物质焚烧灰渣制备水泥稳定碎石材料的方法
CN114479894B (zh) 用于降低焦炭反应性的添加剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230921

Address after: Building 1238, Building 1, No. 15 Yangqiaotou, Baizhang Town, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 311118

Patentee after: Hangzhou Jiezhu Technology Co.,Ltd.

Address before: 621000 Southwest University of science and technology, 59 Qinglong Avenue, Fucheng District, Mianyang City, Sichuan Province

Patentee before: Southwest University of Science and Technology