CN116727600B - 一种精密铸造面层砂粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种精密铸造面层砂粉及其制备方法，所述制备方法包括：精密铸造废壳依次经过破碎除杂、摇床分筛、酸洗提纯、磁选分离、磨料熔炼和除尘分级后得到所述面层砂粉。可有效回收利用精密铸造废壳，实现了对废壳的分类精细加工，避免高价值原料的浪费，所采用的工艺流程简单，生产效率和生产成本较低，解决了级配颗粒均一和稳定性难以控制等技术问题，制备得到的面层砂粉的纯度高且颗粒级配可控，可以完全满足实际生产需要，可广泛应用于精密造型材料，具有较高的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于精密铸造技术领域，涉及一种精密铸造面层砂粉及其制备方法。
背景技术
精密铸造指的是获得精准尺寸铸件工艺的总称。相对于传统砂型铸造工艺，精密铸造获的铸件尺寸更加精准，表面光洁度更好。它包括：熔模铸造、陶瓷型铸造、金属型铸造、压力铸造、消失模铸造。
其中较为常用的是熔模铸造，也称失蜡铸造，熔模精密铸造工艺是利用易熔材料制成可熔性模型，在其上涂挂若干层特制的耐火涂料，经干燥、硬化形成整体型壳，然后将型壳中的模型熔掉，放入焙烧炉中高温焙烧，最后在型壳中浇注熔融金属而得到铸件。这种铸造工艺可以生产出精密复杂、接近产品最终形状、不加工或少加工就可直接使用的金属零部件，因而在高端铸件制造方面占据明显的优势地位，目前，熔模精密铸造已成为制造领域的重要基础工艺之一。
型壳制作是熔模精密铸造生产的关键工序之一，型壳内层的表面质量直接影响着最终铸件的表面质量，而涂料的性能与型壳表面质量密切相关。目前国内外都采用硅溶胶型壳，面层材料主要为锆英粉，它是一种未经深加工的天然矿料，产量较少且价格昂贵。
目前，随着熔模铸造行业的迅速发展，我国熔模铸造企业每年会产生数百万吨废弃型壳。这些型壳若不加以利用，就需要堆存放置，既占用土地，又污染环境。熔模铸造型壳中含有大量锆英砂，是一种潜在的资源，而我国的锆英砂年产量过低，无法满足国内需求。
现有的锆英砂制取过程繁多复杂，且制取效率较为低下，远远无法满足现在市场需求。因此亟需对现有的精密铸造面层砂粉制造工艺进行改进，以对废壳中的高价值成分进行回收利用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种精密铸造面层砂粉及其制备方法，可有效回收利用精密铸造废壳，实现了对废壳的分类精细加工，避免高价值原料的浪费，所采用的工艺流程简单，生产效率和生产成本较低，解决了级配颗粒均一和稳定性难以控制等技术问题，制备得到的面层砂粉的纯度高且颗粒级配可控，可以完全满足实际生产需要，可广泛应用于精密造型材料，具有较高的实用价值。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，所述制备方法包括：
精密铸造废壳依次经过破碎除杂、摇床分筛、酸洗提纯、磁选分离、磨料熔炼和除尘分级后得到所述面层砂粉。
本发明提供的制备方法可有效回收利用精密铸造废壳，实现了对废壳的分类精细加工，避免高价值原料的浪费，所采用的工艺流程简单，生产效率和生产成本较低，解决了级配颗粒均一和稳定性难以控制等技术问题，制备得到的面层砂粉的纯度高且颗粒级配可控，可以完全满足实际生产需要，可广泛应用于精密造型材料，具有较高的实用价值。
作为本发明一种优选的技术方案，所述破碎除杂过程包括：
将精密铸造废壳破碎成粒径小于等于5mm的废料砂粉，挑拣去除其中的杂质，例如可以是0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述摇床分筛过程包括：
将废料砂粉投入摇床内振荡，经过多级分筛后得到三种不同粒径范围的废料砂粉，分别记为第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉。
所述第一废料砂粉的粒径范围为大于3mm，例如可以是3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4.0mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm或5.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述第二废料砂粉的粒径范围为1-3mm，包括1mm且不包括3mm，例如可以是1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm或2.9mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述第三废料砂粉的粒径范围为小于1mm，例如可以是0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述酸洗提纯过程在酸洗槽内进行，所述酸洗槽内注入酸洗液，所述酸洗槽内配置有超声波发生器；所述酸洗过程包括：
(1)将废料砂粉投入酸洗槽内并在酸洗液中浸泡一段时间，在浸泡过程中进行多次搅拌，随后开启超声波发生器，对废料砂粉进行超声处理；
(2)废料砂粉捞出后送入清洗池，采用纯水对酸洗后的废料砂粉进行多洗洗涤直至废料砂粉的pH值呈中性，随后将其取出后烘干并冷却至室温。
本发明通过酸洗实现了对精密铸造废壳的提纯处理，在酸洗过程中，酸洗液将废壳表面的金属或金属氧化物变成金属离子，以从精密铸造废壳表面的氧化皮或黄皮中溶解脱除，使得酸洗液形成了酸与金属离子和金属化合物形成的混合物。此外，本发明在对废料砂粉进行酸洗提纯与清水洗涤的过程中引入超声波场，有效降低了废料砂粉中的杂质含量，大大缩短了工序时间，提高了生产效率。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(1)中，所述酸洗液包括盐酸和草酸，所述盐酸和所述草酸的质量比为(1-2):1，例如可以是1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、.7:1、1.8:1、1.9:1或2:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述酸洗液包括浓盐酸和浓硝酸，所述浓盐酸的浓度为30-40wt％，例如可以是30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％或40wt％，所述浓硝酸的浓度为90-99wt％，例如可以是90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％或99wt％，所述浓盐酸与所述浓硝酸的体积比为(8-15):1，例如可以是8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1或15:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明采用浓盐酸和浓硝酸复配制成酸洗液，用于替代传统工艺中所使用的氢氟酸，可以有效除去废壳表面易溶于酸的金属氧化物和部分硅酸盐矿物，包括废壳表面的杂质如氧化铁、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁和氧化铝等。在一些可选的实例中，酸洗后的酸洗液可以回收再利用，用来制备低纯度的石英砂，可以最大程度地减小酸洗液的浪费和对环境的危害。
所述酸洗液的温度为80-100℃，例如可以是80℃、82℃、84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃或100℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
每吨废料砂粉使用30-40kg的酸洗液，例如可以是30kg、31kg、32kg、33kg、34kg、35kg、36kg、37kg、38kg、39kg或40kg，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述废料砂粉在酸洗液中浸泡3-5h，例如可以是3.0h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h、4.0h、4.2h、4.4h、4.6h、4.8h或5.0h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述超声波发生器产生的超声频率为25-35Hz，例如可以是25Hz、26Hz、27Hz、28Hz、29Hz、30Hz、31Hz、32Hz、33Hz、34Hz或35Hz，超声功率为400-600W，例如可以是400W、420W、460W、480W、500W、520W、540W、560W、580W或600W，超声时间为40-60mi n，例如可以是40mi n、42mi n、44mi n、46mi n、48mi n、50mi n、52mi n、54mi n、56mi n、58mi n或60min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
步骤(2)中，所述洗涤过程在超声环境下进行，设定的超声参数为：超声频率为5-15Hz，例如可以是5Hz、6Hz、7Hz、8Hz、9Hz、10Hz、11Hz、12Hz、13Hz、14Hz或15Hz；超声功率为200-300W，例如可以是200W、210W、220W、230W、240W、250W、260W、270W、280W、290W或300W，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述烘干的温度为300-500℃，例如可以是300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃、480℃或500℃；所述烘干的时间为2-3h，例如可以是2.0h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3.0h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述磁选分离过程在磁选机中进行，所述磁选机包括沿物料传输方向依次对接的给料带和磁选滚筒。
所述磁选分离过程包括：
废料砂粉均匀平铺于所述给料带表面并随所述给料带向所述磁选滚筒方向移动，所述废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒表面，随着所述磁选滚筒的不断转动，所述磁选滚筒表面吸满磁性颗粒；所述废料砂粉中的弱磁颗粒则由所述给料带的出料端甩出。
本发明通过磁选分离后的废料砂粉中的铁含量可高达70％以上，操作过程中用水量少，生产成本低，对环境十分友好。磁选过程中产生的粉尘可由除尘装置捕集，不会造成空气污染。
所述废料砂粉的铺设厚度为20-30mm，例如可以是20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm或30mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述给料带的传送速度为1-2m/s，例如可以是1.0m/s、1.1m/s、1.2m/s、1.3m/s、1.4m/s、1.5m/s、1.6m/s、1.7m/s、1.8m/s、1.9m/s或2.0m/s，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述磁选滚筒的转速为10-20r/mi n，例如可以是10r/mi n、11r/mi n、12r/mi n、13r/mi n、14r/mi n、15r/mi n、16r/mi n、17r/mi n、18r/mi n、19r/mi n或20r/mi n，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述磁选滚筒的磁感应强度为150-200mT，例如可以是150mT、155mT、160mT、165mT、170mT、175mT、180mT、185mT、190mT、195mT或200mT，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述磨料熔炼过程包括：
(Ⅰ)将物料和磨料投入球磨机中进行干法球磨，其中，物料包括废料砂粉、锆英砂、石英、刚玉和石墨；
(Ⅱ)对球磨后的物料进行熔炼，随后取出冷却至室温后破碎。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅰ)中，所述干法球磨过程采用的磨料为氧化铝小球，所述氧化铝小球的直径为20-60mm，例如可以是20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述氧化铝小球与所述物料的质量比为(2-3):1，例如可以是2:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1、.7:1、2.8:1、2.9:1或3.0:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述球磨时间为30-40mi n，例如可以是30mi n、31mi n、32mi n、33mi n、34mi n、35mi n、36mi n、37mi n、38mi n、39mi n或40mi n；所述球磨机的转速为60-80r/mi n，例如可以是60r/mi n、62r/mi n、64r/mi n、66r/mi n、68r/mi n、70r/mi n、72r/mi n、74r/min、76r/mi n、78r/mi n或80r/mi n，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述废料砂粉、所述锆英砂、所述石英、所述刚玉和所述石墨的质量比为1:(0.2-0.3):(0.1-0.2):(0.1-0.2):(0.1-0.2)，例如可以是1:0.2:0.1:0.2:0.1、1:0.3:0.1:0.2:0.1、1:0.2:0.2:0.2:0.1、1:0.2:0.1:0.1:0.1、1:0.2:0.1:0.2:0.2、1:0.3:0.2:0.2:0.1、1:0.2:0.1:0.1:0.1或1:0.2:0.2:0.2:0.2；其中，所述废料砂粉中包括第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉，所述第一废料砂粉、所述第二废料砂粉和所述第三废料砂粉的质量比为1:(1.3-1.5):(1.2-1.3)，例如可以是1:1.3:1.2、1:1.4:1.2、1:1.5:1.2、1:1.3:1.3、1:1.4:1.3或1:1.5:1.3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
面层砂粉的工艺性能直接影响到型壳面层和铸件表面质量，面层砂粉涂料的致密性尤为重要，即面层砂粉涂料中砂粉所占体积比越高，其致密性也越高，铸件表面质量越好，可避免铸件产生毛刺、流纹、飞翅、分层等缺陷。但过高的致密度也会导致型壳的透气性变差，涂料也易老化变质，使得涂层的使用寿命缩短。为了确保面层的致密性，本发明在球磨过程中加入锆英砂、所述石英、刚玉和石墨，对废料砂粉进行改性，提高了涂层的致密性。此外，本发明限定了在球磨过程中将不同粒径范围的第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉混合，同时通过调控不同粒径的粉料砂粉的配比使得粗粉和细粉搭配相嵌且分散均匀，由此可以保证涂层具有一定的厚度、覆盖性和流动性，大大增加了面层型壳的透气性能，避免了型壳裂纹和铸件气孔的产生，提高了铸件的质量。
步骤(Ⅱ)中，所述熔炼的温度为1800-2700℃，例如可以1800℃、1900℃、2000℃、2100℃、2200℃、2300℃、2400℃、2500℃、2600℃或2700℃，所述熔炼的时间为6-8h，例如可以是6.0h、6.2h、6.4h、6.6h、6.8h、7.0h、7.2h、7.4h、7.6h、7.8h或8.0h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
针对本发明提供的砂粉中的原料组合，本发明特别限定了熔炼温度为1800-2700℃，当熔炼温度高于2700℃时，砂粉过热使得方石英大量形成，体积膨胀，进而导致体积密度降低，气孔率升高，作为型壳面层材料在浇注时易出现跑火漏液，使得铸件表面出现毛刺等不良情况。当熔炼温度低于800℃时，熔炼不充分，外在表面为浅红色或浅灰色，砂粉欠烧导致体积密度降低，气孔率过低，耐火度降低，型砂加固强度大幅度下降，浇注时壳型不断地发生体积变化，易变形开裂。因此必须将熔炼温度控制在1800-2700℃之间。
作为本发明一种优选的技术方案，所述除尘分级过程包括：
通过风机将废料砂粉水平喷入气流分级装置中，所述气流分级装置包括沿气流方向依次设置的四个分级沉降室，分别为第一分级沉降室、第二分级沉降室、第三分级沉降室和第四分级沉降室；不同粒径的粉料砂粉在重力作用下呈抛物线分别落入不同的分级沉降室内。
所述风机的风量为1500-2500m3/h，例如可以是1500m3/h、1600m3/h、1700m3/h、1800m3/h、1900m3/h、2000m3/h、2100m3/h、2200m3/h、2300m3/h、2400m3/h或2500m3/h；所述废料砂粉的进料量为1-2t/h，例如可以是1.0t/h、1.1t/h、1.2t/h、1.3t/h、1.4t/h、1.5t/h、1.6t/h、1.7t/h、1.8t/h、1.9t/h或2.0t/h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明特别限定了风机的风量以及废料砂粉的进料量，在限定范围内才能有效保证不同粒径范围的废料砂粉进入不同的分级沉降室。废料砂粉的进料量指的是单位时间投入气流分级装置内的废料砂粉质量。当风机的风量一定时，进料量直接决定了入料的颗粒浓度，即单位通风量中投入气流分级装置中的砂粉量。进料量过低，则在某一定量时间分级后的成品量较少，分级沉降室内的空间得不到充分利用，分级效率降低；进料量过高导致进料浓度过大，此时砂粉得不到充分的分散，砂粉颗粒之间互相碰撞，甚至互相聚集，严重降低分级效率。因此，本发明在产量和分级效率权衡之后限定了适宜的废料砂粉的进料量。
本发明中，实现分级过程的气源动力由风机提供，风机的风量对砂粉的分级影响主要包括：一是影响砂粉的入料浓度，风量越小，砂粉的入料浓度越大，砂粉的入料浓度大到一定程度后会导致砂粉积聚，严重降低分选效果，因此风量不能过小；二是影响分级过程的气流速度，由质量守恒定律及不可压缩流体连续性方程可知，风量越大，相应截面的气流速度越大，砂粉颗粒受到的曳力也增大，因此在风量增加的过程中会有一个较为适宜的风量范围使得相应粒径范围以下的颗粒被气流裹挟继续向前，而更大粒径的颗粒则以抛物线落入其下方的分级沉降室。在实际操作中，对风机风量的调节往往是通过调节风机的电机频率来实现的，风机的风量和电机频率成正比。
所述第一分级沉降室、第二分级沉降室、第三分级沉降室和第四分级沉降室的底部分别收集有一级废料砂粉、二级废料砂粉、三级废料砂粉和四级废料砂粉。
所述一级废料砂粉的粒径＞所述二级废料砂粉的粒径＞所述三级废料砂粉的粒径＞所述四级废料砂粉的粒径。
所述一级废料砂粉的粒径范围为大于等于400目，例如可以是400目、410目、420目、430目、440目、450目、460目、470目、480目、490目或500目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述二级废料砂粉的粒径范围为300-400目，包括300目且不包括400目，例如可以是300目、310目、320目、330目、340目、350目、360目、370目、380目或390目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述三级废料砂粉的粒径范围为200-300目，包括200目且不包括300目，例如可以是200目、210目、220目、230目、240目、250目、260目、270目、280目或290目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述四级废料砂粉的粒径范围为小于200目，例如可以是100目、110目、120目、130目、140目、150目、160目、170目、180目或190目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述一级废料砂粉、所述二级废料砂粉、所述三级废料砂粉和所述四级废料砂粉按照1:(1.2-1.5):(1.3-1.6):1的质量比混合得到所述面层砂粉，例如可以是1:1.2:1.3:1、1:1.2:1.4:1、1:1.2:1.5:1、1:1.2:1.6:1、1:1.3:1.3:1、1:1.3:1.4:1、1:1.3:1.5:1、1:1.3:1.6:1、1:1.4:1.3:1、1:1.4:1.4:1、1:1.4:1.5:1、1:1.2:1.6:1、1:1.5:1.3:1、1:1.5:1.4:1、1:1.5:1.5:1或1:1.5:1.6:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种精密铸造面层砂粉，所述精密铸造面层砂粉采用第一方面所述的制备方法制备得到。
示例性地，本发明提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)破碎除杂：将精密铸造废壳破碎成粒径小于等于5mm的废料砂粉，挑拣去除其中的杂质；
(2)摇床分筛：将废料砂粉投入摇床内振荡，经过多级分筛后得到三种不同粒径范围的废料砂粉，分别记为第一废料砂粉(粒径大于3mm)、第二废料砂粉(粒径范围为1-3mm)和第三废料砂粉(粒径小于等于1mm)；
(3)酸洗提纯：将废料砂粉投入酸洗槽内并在80-100℃的酸洗液中浸泡3-5h，每吨废料砂粉使用30-40kg的酸洗液，酸洗液包括盐酸和草酸，盐酸和草酸的质量比为(1-2):1；在浸泡过程中进行多次搅拌，随后开启超声波发生器，对废料砂粉进行超声处理40-60min，设定超声参数为：超声频率为25-35Hz，超声功率为400-600W；
废料砂粉捞出后送入清洗池，采用纯水对酸洗后的废料砂粉进行多洗超声洗涤直至废料砂粉的pH值呈中性，设定超声参数为：超声频率为5-15Hz，超声功率为200-300W；随后将其取出后在300-500℃下烘干2-3h，冷却至室温；
(4)磁选分离：废料砂粉均匀平铺于给料带表面，铺设厚度为20-30mm；随给料带向磁选滚筒方向以1-2m/s的速度移动，磁选滚筒的磁感应强度为150-200mT，废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒表面，随着磁选滚筒的不断转动，磁选滚筒表面吸满磁性颗粒；废料砂粉中的弱磁颗粒则由给料带的出料端甩出；收集吸附在磁选滚筒表面的废料砂粉；
(5)磨料熔炼：将物料和直径为20-60mm的氧化铝小球投入球磨机中进行干法球磨，氧化铝小球与物料的质量比为(2-3):1；物料包括质量比为1:(0.2-0.3):(0.1-0.2):(0.1-0.2):(0.1-0.2)的废料砂粉、锆英砂、石英、刚玉和石墨；其中，废料砂粉还包括质量比为1:(1.3-1.5):(1.2-1.3)的第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉；对球磨后的物料在1800-2700℃下熔炼6-8h，随后取出冷却至室温后破碎；
(6)除尘分级：通过风机将废料砂粉水平喷入气流分级装置中，风机的风量为1500-2500m3/h，废料砂粉的进料量为1-2t/h；不同粒径的粉料砂粉在重力作用下呈抛物线分别落入第一分级沉降室、第二分级沉降室、第三分级沉降室和第四分级沉降室内；
第一分级沉降室、第二分级沉降室、第三分级沉降室和第四分级沉降室的底部分别收集有一级废料砂粉(粒径大于等于400目)、二级废料砂粉(粒径范围为300-400目)、三级废料砂粉(粒径范围为200-300目)和四级废料砂粉(粒径小于200目)，一级废料砂粉、二级废料砂粉、三级废料砂粉和四级废料砂粉按照1:(1.2-1.5):(1.3-1.6):1的质量比混合得到面层砂粉。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的制备方法可有效回收利用精密铸造废壳，实现了对废壳的分类精细加工，避免高价值原料的浪费，所采用的工艺流程简单，生产效率和生产成本较低，解决了级配颗粒均一和稳定性难以控制等技术问题，制备得到的面层砂粉的纯度高且颗粒级配可控，可以完全满足实际生产需要，可广泛应用于精密造型材料，具有较高的实用价值。
(2)本发明通过酸洗实现了对精密铸造废壳的提纯处理，在酸洗过程中，酸洗液将废壳表面的金属或金属氧化物变成金属离子，以从精密铸造废壳表面的氧化皮或黄皮中溶解脱除，使得酸洗液形成了酸与金属离子和金属化合物形成的混合物。此外，本发明在对废料砂粉进行酸洗提纯与清水洗涤的过程中引入超声波场，有效降低了废料砂粉中的杂质含量，大大缩短了工序时间，提高了生产效率。
(3)本发明在球磨过程中加入锆英砂、所述石英、刚玉和石墨，对废料砂粉进行改性，提高了涂层的致密性。此外，本发明限定了在球磨过程中将不同粒径范围的第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉混合，同时通过调控不同粒径的粉料砂粉的配比使得粗粉和细粉搭配相嵌且分散均匀，由此可以保证涂层具有一定的厚度、覆盖性和流动性，大大增加了面层型壳的透气性能，避免了型壳裂纹和铸件气孔的产生，提高了铸件的质量。
(4)本发明特别限定了熔炼温度为1800-2700℃，当熔炼温度高于2700℃时，砂粉过热使得方石英大量形成，体积膨胀，进而导致体积密度降低，气孔率升高，作为型壳面层材料在浇注时易出现跑火漏液，使得铸件表面出现毛刺等不良情况。当熔炼温度低于800℃时，熔炼不充分，外在表面为浅红色或浅灰色，砂粉欠烧导致体积密度降低，气孔率过低，耐火度降低，型砂加固强度大幅度下降，浇注时壳型不断地发生体积变化，易变形开裂。因此必须将熔炼温度控制在1800-2700℃之间。
(5)当风机的风量一定时，进料量直接决定了入料的颗粒浓度，即单位通风量中投入气流分级装置中的砂粉量。进料量过低，则在某一定量时间分级后的成品量较少，分级沉降室内的空间得不到充分利用，分级效率降低；进料量过高导致进料浓度过大，此时砂粉得不到充分的分散，砂粉颗粒之间互相碰撞，甚至互相聚集，严重降低分级效率。因此，本发明在产量和分级效率权衡之后限定了适宜的废料砂粉的进料量。
(6)实现分级过程的气源动力由风机提供，风机的风量对砂粉的分级影响主要包括：一是影响砂粉的入料浓度，风量越小，砂粉的入料浓度越大，砂粉的入料浓度大到一定程度后会导致砂粉积聚，严重降低分选效果，因此风量不能过小；二是影响分级过程的气流速度，由质量守恒定律及不可压缩流体连续性方程可知，风量越大，相应截面的气流速度越大，砂粉颗粒受到的曳力也增大，因此在风量增加的过程中会有一个较为适宜的风量范围使得相应粒径范围以下的颗粒被气流裹挟继续向前，而更大粒径的颗粒则以抛物线落入其下方的分级沉降室。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的面层砂粉的制造工艺流程图；
图2为本发明一个具体实施方式提供的磁选机的结构示意图；
图3为本发明一个具体实施方式提供的气流分级装置的结构示意图；
其中，1-给料带；2-磁选滚筒；3-第一分级沉降室；4-第二分级沉降室；5-第三分级沉降室；6-第四分级沉降室。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种磁选机，所述磁选机如图2所示，包括沿物料传输方向依次对接的给料带1和磁选滚筒2，废料砂粉均匀平铺于给料带1表面并随给料带1向磁选滚筒2方向移动，废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒2表面，随着磁选滚筒2的不断转动，磁选滚筒2表面吸满磁性颗粒；废料砂粉中的弱磁颗粒则由给料带1的出料端甩出。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种气流分级装置，所述气流分级装置如图3所示，包括沿气流方向依次设置的四个分级沉降室，分别为第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6；不同粒径的粉料砂粉在重力作用下呈抛物线分别落入不同的分级沉降室内。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，如图1所示，所述制备方法包括如下步骤：
(1)破碎除杂：将精密铸造废壳破碎成粒径小于等于5mm的废料砂粉，挑拣去除其中的杂质；
(2)摇床分筛：将废料砂粉投入摇床内振荡，经过多级分筛后得到三种不同粒径范围的废料砂粉，分别记为第一废料砂粉(粒径大于3mm)、第二废料砂粉(粒径范围为1-3mm)和第三废料砂粉(粒径小于等于1mm)；
(3)酸洗提纯：将废料砂粉投入酸洗槽内并在80-100℃的酸洗液中浸泡3-5h，每吨废料砂粉使用30-40kg的酸洗液，酸洗液包括盐酸和草酸，盐酸和草酸的质量比为(1-2):1；在浸泡过程中进行多次搅拌，随后开启超声波发生器，对废料砂粉进行超声处理40-60min，设定超声参数为：超声频率为25-35Hz，超声功率为400-600W；
废料砂粉捞出后送入清洗池，采用纯水对酸洗后的废料砂粉进行多洗超声洗涤直至废料砂粉的pH值呈中性，设定超声参数为：超声频率为5-15Hz，超声功率为200-300W；随后将其取出后在300-500℃下烘干2-3h，冷却至室温；
(4)磁选分离：废料砂粉均匀平铺于给料带1表面，铺设厚度为20-30mm；随给料带1向磁选滚筒2方向以1-2m/s的速度移动，磁选滚筒2的磁感应强度为150-200mT，废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒2表面，随着磁选滚筒2的不断转动，磁选滚筒2表面吸满磁性颗粒；废料砂粉中的弱磁颗粒则由给料带1的出料端甩出；收集吸附在磁选滚筒2表面的废料砂粉；
(5)磨料熔炼：将物料和直径为20-60mm的氧化铝小球投入球磨机中进行干法球磨，氧化铝小球与物料的质量比为(2-3):1；物料包括质量比为1:(0.2-0.3):(0.1-0.2):(0.1-0.2):(0.1-0.2)的废料砂粉、锆英砂、石英、刚玉和石墨；其中，废料砂粉还包括质量比为1:(1.3-1.5):(1.2-1.3)的第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉；对球磨后的物料在1800-2700℃下熔炼6-8h，随后取出冷却至室温后破碎；
(6)除尘分级：通过风机将废料砂粉水平喷入气流分级装置中，风机的风量为1500-2500m3/h，废料砂粉的进料量为1-2t/h；不同粒径的粉料砂粉在重力作用下呈抛物线分别落入第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6内；
第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6的底部分别收集有一级废料砂粉(粒径大于等于400目)、二级废料砂粉(粒径范围为300-400目)、三级废料砂粉(粒径范围为200-300目)和四级废料砂粉(粒径小于200目)，一级废料砂粉、二级废料砂粉、三级废料砂粉和四级废料砂粉按照1:(1.2-1.5):(1.3-1.6):1的质量比混合得到面层砂粉。
实施例1
本实施例提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)破碎除杂：将精密铸造废壳破碎成粒径小于等于5mm的废料砂粉，挑拣去除其中的杂质；
(2)摇床分筛：将废料砂粉投入摇床内振荡，经过多级分筛后得到三种不同粒径范围的废料砂粉，分别记为第一废料砂粉(粒径大于3mm)、第二废料砂粉(粒径范围为1-3mm)和第三废料砂粉(粒径小于等于1mm)；
(3)酸洗提纯：将废料砂粉投入酸洗槽内并在80℃的酸洗液中浸泡5h，每吨废料砂粉使用30kg的酸洗液，酸洗液包括盐酸和草酸，盐酸和草酸的质量比为1:1；在浸泡过程中进行多次搅拌，随后开启超声波发生器，对废料砂粉进行超声处理40mi n，设定超声参数为：超声频率为35Hz，超声功率为400W；
废料砂粉捞出后送入清洗池，采用纯水对酸洗后的废料砂粉进行多洗超声洗涤直至废料砂粉的pH值呈中性，设定超声参数为：超声频率为5Hz，超声功率为300W；随后将其取出后在300℃下烘干3h，冷却至室温；
(4)磁选分离：废料砂粉均匀平铺于给料带1表面，铺设厚度为20mm；随给料带1向磁选滚筒2方向以1m/s的速度移动，磁选滚筒2的磁感应强度为150mT，废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒2表面，随着磁选滚筒2的不断转动，磁选滚筒2表面吸满磁性颗粒；废料砂粉中的弱磁颗粒则由给料带1的出料端甩出；收集吸附在磁选滚筒2表面的废料砂粉；
(5)磨料熔炼：将物料和直径为20mm的氧化铝小球投入球磨机中进行干法球磨，氧化铝小球与物料的质量比为2:1；物料包括质量比为1:0.2:0.1:0.2:0.1的废料砂粉、锆英砂、石英、刚玉和石墨；其中，废料砂粉还包括质量比为1:1.3:1.2的第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉；对球磨后的物料在1800℃下熔炼8h，随后取出冷却至室温后破碎；
(6)除尘分级：通过风机将废料砂粉水平喷入气流分级装置中，风机的风量为1500m3/h，废料砂粉的进料量为1t/h；不同粒径的粉料砂粉在重力作用下呈抛物线分别落入第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6内；
第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6的底部分别收集有一级废料砂粉(粒径大于等于400目)、二级废料砂粉(粒径范围为300-400目)、三级废料砂粉(粒径范围为200-300目)和四级废料砂粉(粒径小于200目)，一级废料砂粉、二级废料砂粉、三级废料砂粉和四级废料砂粉按照1:1.2:1.3:1的质量比混合得到面层砂粉。
实施例2
本实施例提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)破碎除杂：将精密铸造废壳破碎成粒径小于等于5mm的废料砂粉，挑拣去除其中的杂质；
(2)摇床分筛：将废料砂粉投入摇床内振荡，经过多级分筛后得到三种不同粒径范围的废料砂粉，分别记为第一废料砂粉(粒径大于3mm)、第二废料砂粉(粒径范围为1-3mm)和第三废料砂粉(粒径小于等于1mm)；
(3)酸洗提纯：将废料砂粉投入酸洗槽内并在85℃的酸洗液中浸泡4.5h，每吨废料砂粉使用32kg的酸洗液，酸洗液包括盐酸和草酸，盐酸和草酸的质量比为1.3:1；在浸泡过程中进行多次搅拌，随后开启超声波发生器，对废料砂粉进行超声处理45mi n，设定超声参数为：超声频率为32Hz，超声功率为450W；
废料砂粉捞出后送入清洗池，采用纯水对酸洗后的废料砂粉进行多洗超声洗涤直至废料砂粉的pH值呈中性，设定超声参数为：超声频率为8Hz，超声功率为280W；随后将其取出后在350℃下烘干2.8h，冷却至室温；
(4)磁选分离：废料砂粉均匀平铺于给料带1表面，铺设厚度为23mm；随给料带1向磁选滚筒2方向以1.3m/s的速度移动，磁选滚筒2的磁感应强度为160mT，废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒2表面，随着磁选滚筒2的不断转动，磁选滚筒2表面吸满磁性颗粒；废料砂粉中的弱磁颗粒则由给料带1的出料端甩出；收集吸附在磁选滚筒2表面的废料砂粉；
(5)磨料熔炼：将物料和直径为30mm的氧化铝小球投入球磨机中进行干法球磨，氧化铝小球与物料的质量比为2.3:1；物料包括质量比为1:0.3:0.1:0.2:0.1的废料砂粉、锆英砂、石英、刚玉和石墨；其中，废料砂粉还包括质量比为1:1.4:1.2的第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉；对球磨后的物料在2000℃下熔炼7.5h，随后取出冷却至室温后破碎；
(6)除尘分级：通过风机将废料砂粉水平喷入气流分级装置中，风机的风量为1800m3/h，废料砂粉的进料量为1.3t/h；不同粒径的粉料砂粉在重力作用下呈抛物线分别落入第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6内；
第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6的底部分别收集有一级废料砂粉(粒径大于等于400目)、二级废料砂粉(粒径范围为300-400目)、三级废料砂粉(粒径范围为200-300目)和四级废料砂粉(粒径小于200目)，一级废料砂粉、二级废料砂粉、三级废料砂粉和四级废料砂粉按照1:1.2:1.5:1的质量比混合得到面层砂粉。
实施例3
本实施例提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)破碎除杂：将精密铸造废壳破碎成粒径小于等于5mm的废料砂粉，挑拣去除其中的杂质；
(2)摇床分筛：将废料砂粉投入摇床内振荡，经过多级分筛后得到三种不同粒径范围的废料砂粉，分别记为第一废料砂粉(粒径大于3mm)、第二废料砂粉(粒径范围为1-3mm)和第三废料砂粉(粒径小于等于1mm)；
(3)酸洗提纯：将废料砂粉投入酸洗槽内并在90℃的酸洗液中浸泡4h，每吨废料砂粉使用35kg的酸洗液，酸洗液包括盐酸和草酸，盐酸和草酸的质量比为1.5:1；在浸泡过程中进行多次搅拌，随后开启超声波发生器，对废料砂粉进行超声处理50mi n，设定超声参数为：超声频率为30Hz，超声功率为500W；
废料砂粉捞出后送入清洗池，采用纯水对酸洗后的废料砂粉进行多洗超声洗涤直至废料砂粉的pH值呈中性，设定超声参数为：超声频率为10Hz，超声功率为250W；随后将其取出后在400℃下烘干2.5h，冷却至室温；
(4)磁选分离：废料砂粉均匀平铺于给料带1表面，铺设厚度为25mm；随给料带1向磁选滚筒2方向以1.5m/s的速度移动，磁选滚筒2的磁感应强度为180mT，废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒2表面，随着磁选滚筒2的不断转动，磁选滚筒2表面吸满磁性颗粒；废料砂粉中的弱磁颗粒则由给料带1的出料端甩出；收集吸附在磁选滚筒2表面的废料砂粉；
(5)磨料熔炼：将物料和直径为40mm的氧化铝小球投入球磨机中进行干法球磨，氧化铝小球与物料的质量比为2.5:1；物料包括质量比为1:0.2:0.2:0.2:0.1的废料砂粉、锆英砂、石英、刚玉和石墨；其中，废料砂粉还包括质量比为1:1.5:1.2的第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉；对球磨后的物料在2300℃下熔炼7h，随后取出冷却至室温后破碎；
(6)除尘分级：通过风机将废料砂粉水平喷入气流分级装置中，风机的风量为2000m3/h，废料砂粉的进料量为1.5t/h；不同粒径的粉料砂粉在重力作用下呈抛物线分别落入第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6内；
第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6的底部分别收集有一级废料砂粉(粒径大于等于400目)、二级废料砂粉(粒径范围为300-400目)、三级废料砂粉(粒径范围为200-300目)和四级废料砂粉(粒径小于200目)，一级废料砂粉、二级废料砂粉、三级废料砂粉和四级废料砂粉按照1:1.3:1.3:1的质量比混合得到面层砂粉。
实施例4
本实施例提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)破碎除杂：将精密铸造废壳破碎成粒径小于等于5mm的废料砂粉，挑拣去除其中的杂质；
(2)摇床分筛：将废料砂粉投入摇床内振荡，经过多级分筛后得到三种不同粒径范围的废料砂粉，分别记为第一废料砂粉(粒径大于3mm)、第二废料砂粉(粒径范围为1-3mm)和第三废料砂粉(粒径小于等于1mm)；
(3)酸洗提纯：将废料砂粉投入酸洗槽内并在95℃的酸洗液中浸泡3.5h，每吨废料砂粉使用38kg的酸洗液，酸洗液包括盐酸和草酸，盐酸和草酸的质量比为1.8:1；在浸泡过程中进行多次搅拌，随后开启超声波发生器，对废料砂粉进行超声处理55mi n，设定超声参数为：超声频率为27Hz，超声功率为550W；
废料砂粉捞出后送入清洗池，采用纯水对酸洗后的废料砂粉进行多洗超声洗涤直至废料砂粉的pH值呈中性，设定超声参数为：超声频率为12Hz，超声功率为230W；随后将其取出后在450℃下烘干2.3h，冷却至室温；
(4)磁选分离：废料砂粉均匀平铺于给料带1表面，铺设厚度为28mm；随给料带1向磁选滚筒2方向以1.8m/s的速度移动，磁选滚筒2的磁感应强度为190mT，废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒2表面，随着磁选滚筒2的不断转动，磁选滚筒2表面吸满磁性颗粒；废料砂粉中的弱磁颗粒则由给料带1的出料端甩出；收集吸附在磁选滚筒2表面的废料砂粉；
(5)磨料熔炼：将物料和直径为50mm的氧化铝小球投入球磨机中进行干法球磨，氧化铝小球与物料的质量比为2.8:1；物料包括质量比为1:0.2:0.1:0.2:0.2的废料砂粉、锆英砂、石英、刚玉和石墨；其中，废料砂粉还包括质量比为1:1.3:1.3的第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉；对球磨后的物料在2500℃下熔炼6.5h，随后取出冷却至室温后破碎；
(6)除尘分级：通过风机将废料砂粉水平喷入气流分级装置中，风机的风量为2300m3/h，废料砂粉的进料量为1.8t/h；不同粒径的粉料砂粉在重力作用下呈抛物线分别落入第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6内；
第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6的底部分别收集有一级废料砂粉(粒径大于等于400目)、二级废料砂粉(粒径范围为300-400目)、三级废料砂粉(粒径范围为200-300目)和四级废料砂粉(粒径小于200目)，一级废料砂粉、二级废料砂粉、三级废料砂粉和四级废料砂粉按照1:1.5:1.4:1的质量比混合得到面层砂粉。
实施例5
本实施例提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)破碎除杂：将精密铸造废壳破碎成粒径小于等于5mm的废料砂粉，挑拣去除其中的杂质；
(2)摇床分筛：将废料砂粉投入摇床内振荡，经过多级分筛后得到三种不同粒径范围的废料砂粉，分别记为第一废料砂粉(粒径大于3mm)、第二废料砂粉(粒径范围为1-3mm)和第三废料砂粉(粒径小于等于1mm)；
(3)酸洗提纯：将废料砂粉投入酸洗槽内并在100℃的酸洗液中浸泡3h，每吨废料砂粉使用40kg的酸洗液，酸洗液包括盐酸和草酸，盐酸和草酸的质量比为2:1；在浸泡过程中进行多次搅拌，随后开启超声波发生器，对废料砂粉进行超声处理60mi n，设定超声参数为：超声频率为25Hz，超声功率为600W；
废料砂粉捞出后送入清洗池，采用纯水对酸洗后的废料砂粉进行多洗超声洗涤直至废料砂粉的pH值呈中性，设定超声参数为：超声频率为15Hz，超声功率为200W；随后将其取出后在500℃下烘干2h，冷却至室温；
(4)磁选分离：废料砂粉均匀平铺于给料带1表面，铺设厚度为30mm；随给料带1向磁选滚筒2方向以2m/s的速度移动，磁选滚筒2的磁感应强度为200mT，废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒2表面，随着磁选滚筒2的不断转动，磁选滚筒2表面吸满磁性颗粒；废料砂粉中的弱磁颗粒则由给料带1的出料端甩出；收集吸附在磁选滚筒2表面的废料砂粉；
(5)磨料熔炼：将物料和直径为60mm的氧化铝小球投入球磨机中进行干法球磨，氧化铝小球与物料的质量比为3:1；物料包括质量比为1:0.3:0.2:0.2:0.1的废料砂粉、锆英砂、石英、刚玉和石墨；其中，废料砂粉还包括质量比为1:1.4:1.3的第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉；对球磨后的物料在2700℃下熔炼6h，随后取出冷却至室温后破碎；
(6)除尘分级：通过风机将废料砂粉水平喷入气流分级装置中，风机的风量为2500m3/h，废料砂粉的进料量为2t/h；不同粒径的粉料砂粉在重力作用下呈抛物线分别落入第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6内；
第一分级沉降室3、第二分级沉降室4、第三分级沉降室5和第四分级沉降室6的底部分别收集有一级废料砂粉(粒径大于等于400目)、二级废料砂粉(粒径范围为300-400目)、三级废料砂粉(粒径范围为200-300目)和四级废料砂粉(粒径小于200目)，一级废料砂粉、二级废料砂粉、三级废料砂粉和四级废料砂粉按照1:1.5:1.6:1的质量比混合得到面层砂粉。
实施例6
本实施例提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，其与实施例3的区别在于，步骤(5)中投入球磨机中的物料仅包括废料砂粉，不包括锆英砂、石英、刚玉和石墨，其他工艺参数和操作步骤与实施例3完全相同。
实施例7
本实施例提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，其与实施例3的区别在于，步骤(5)中的熔炼温度调整为1600℃，其他工艺参数和操作步骤与实施例3完全相同。
实施例8
本实施例提供了一种精密铸造面层砂粉的制备方法，其与实施例3的区别在于，步骤(5)中的熔炼温度调整为2900℃，其他工艺参数和操作步骤与实施例3完全相同。
应用例
本应用例提供了一种熔模精密铸造型壳的制备方法，所述制备方法包括：
在蜡模上分别涂挂面层、过渡层和背层，型壳经过干燥、脱蜡和焙烧后形成熔模精密铸造型壳；其中，面层浆料包括面层砂粉和粘结剂，面层砂粉分别采用实施例1-8制备得到的面层砂粉。
根据HB5352.1-2004《熔模铸造型壳性能试验方法》中的抗弯强度的测定方法，在WDW-20型微控电子万能试验机上采用三点弯曲试验方法对应用例制备得到的型壳进行强度测试；根据HB5352.1-2004《熔模铸造型壳性能试验方法》中的型壳透气性的测定方法对型壳进行透气性测试，透气性能的高低由孔隙率表征，测试结果如表1所示。
表1
| 抗弯强度(MPa) | 孔隙率(％) | |
| 实施例1 | 3.85 | 32.6 |
| 实施例2 | 4.12 | 35.2 |
| 实施例3 | 4.85 | 38.9 |
| 实施例4 | 4.02 | 34.2 |
| 实施例5 | 3.74 | 29.8 |
| 实施例6 | 2.85 | 18.5 |
| 实施例7 | 3.21 | 20.3 |
| 实施例8 | 3.19 | 19.4 |
从表1可以看出，采用本发明提供的面层砂粉可以有效提高型壳的抗拉强度和透气性。
申请人声明，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，所属技术领域的技术人员应该明了，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，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (5)
1.一种精密铸造面层砂粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
精密铸造废壳依次经过破碎除杂、摇床分筛、酸洗提纯、磁选分离、磨料熔炼和除尘分级后得到所述面层砂粉；
所述磨料熔炼过程包括：
步骤（Ⅰ）、将物料和磨料投入球磨机中进行干法球磨，其中，物料包括废料砂粉、锆英砂、石英、刚玉和石墨；
步骤（Ⅱ）、对球磨后的物料进行熔炼，随后取出冷却至室温后破碎；
步骤（Ⅰ）中，所述干法球磨过程采用的磨料为氧化铝小球，所述氧化铝小球的直径为20-60mm；
所述氧化铝小球与所述物料的质量比为(2-3):1；
所述球磨时间为30-40min，所述球磨机的转速为60-80r/min；
所述废料砂粉、所述锆英砂、所述石英、所述刚玉和所述石墨的质量比为1:(0.2-0.3):(0.1-0.2):(0.1-0.2):(0.1-0.2)；其中，所述废料砂粉中包括第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉，所述第一废料砂粉、所述第二废料砂粉和所述第三废料砂粉的质量比为1:(1.3-1.5):(1.2-1.3)；
步骤（Ⅱ）中，所述熔炼的温度为2300-2700℃，所述熔炼的时间为6-8h；
将精密铸造废壳破碎成粒径小于等于5mm的废料砂粉，挑拣去除其中的杂质；
将废料砂粉投入摇床内振荡，经过多级分筛后得到三种不同粒径范围的废料砂粉，分别记为第一废料砂粉、第二废料砂粉和第三废料砂粉；所述第一废料砂粉的粒径范围为大于3mm；所述第二废料砂粉的粒径范围为1-3mm，包括1mm且不包括3mm；所述第三废料砂粉的粒径范围为小于1mm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗提纯过程在酸洗槽内进行，所述酸洗槽内注入酸洗液，所述酸洗槽内配置有超声波发生器；所述酸洗过程包括：
步骤（1）、将废料砂粉投入酸洗槽内并在酸洗液中浸泡一段时间，在浸泡过程中进行多次搅拌，随后开启超声波发生器，对废料砂粉进行超声处理；
步骤（2）、废料砂粉捞出后送入清洗池，采用纯水对酸洗后的废料砂粉进行多洗洗涤直至废料砂粉的pH值呈中性，随后将其取出后烘干并冷却至室温。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述酸洗液包括浓盐酸和浓硝酸，所述浓盐酸的浓度为30-40wt%，所述浓硝酸的浓度为90-99wt%，所述浓盐酸与所述浓硝酸的体积比为(8-15):1；
所述酸洗液的温度为80-100℃；
每吨废料砂粉使用30-40kg的酸洗液；
所述废料砂粉在酸洗液中浸泡3-5h；
所述超声波发生器产生的超声频率为25-35Hz，超声功率为400-600W，超声时间为40-60min；
步骤（2）中，所述洗涤过程在超声环境下进行，设定的超声参数为：超声频率为5-15Hz，超声功率为200-300W；
所述烘干的温度为300-500℃，所述烘干的时间为2-3h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁选分离过程在磁选机中进行，所述磁选机包括沿物料传输方向依次对接的给料带和磁选滚筒；
所述磁选分离过程包括：
废料砂粉均匀平铺于所述给料带表面并随所述给料带向所述磁选滚筒方向移动，所述废料砂粉中的磁性颗粒被吸附于磁选滚筒表面，随着所述磁选滚筒的不断转动，所述磁选滚筒表面吸满磁性颗粒；所述废料砂粉中的弱磁颗粒则由所述给料带的出料端甩出；收集吸附在所述磁选滚筒表面的废料砂粉；
所述废料砂粉的铺设厚度为20-30mm；
所述给料带的传送速度为1-2m/s；
所述磁选滚筒的转速为10-20r/min；
所述磁选滚筒的磁感应强度为150-200mT。
5.一种精密铸造面层砂粉，其特征在于，所述精密铸造面层砂粉采用权利要求1至4任一项所述的制备方法制备得到。
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