[发明专利]一种将铸造废砂低温烧结制备高强度复合材料的方法

说明书

本发明叙述了一种将铸造废砂低温烧结制备高强度复合材料的方法。将铸造厂露天堆放的铸造废砂经筛分去除大颗粒等杂质；随后按照质量百分比为85%~95%的铸造废砂和质量百分比为5%~15%低熔点玻璃粉在行星式球磨机中球磨混合并进一步磨细，获得细度为200目~500目的混合粉末；使用聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，与混合粉末均匀研磨混合后得到塑性颗粒；然后将塑性颗粒在50 MPa压力下压制成试样，在烧结炉中于450~550℃下保温进行烧制，冷却到室温后得到高强度复合材料。本发明的复合材料属于无机非金属基复合材料，可用于建筑行业生产地面砖、人造石等用量极大的建筑材料，可实现铸造废砂的资源化利用，提高其价值。

技术领域

本发明涉及一种将铸造废砂低温烧结制备高强度复合材料的方法，属于固体废弃物资源再生利用领域。

背景技术

我国铸造行业铸造废弃物排放量巨大。据资料显示，生产一吨铸件附带产生1.2~1.3吨废砂。据统计，目前我国铸造废砂主要采取野外排放为主，排放量累积已达30亿吨以上，并且每年以3000万吨的速率增加。大量的铸造废砂作为垃圾在野外堆积不仅占用大量土地资源，同时造成了废砂材料的巨大浪费。世界上本来没有垃圾，只有放错了地方的财富。若能将铸造废砂通过材料复合的方法生产建筑行业所需的砖、瓦等用量极大的建筑材料，就能有效的消化吸收大量的铸造废砂垃圾，实现其资源化利用。过去，人们尝试使用铸造废砂制备水泥基复合材料地面砖或混凝土地面砖，但因强度较低难易满足应用需要。因此，急需提高铸造废砂复合材料制品的强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将铸造废砂低温烧结制备高强度复合材料的方法，它通过低熔点玻璃粉将铸造废砂粘结为高强度复合材料，属于无机非金属基复合材料，可在建筑行业中制造市场需求量极大的地面砖、人造石等建筑材料，从而将造废弃物资源化利用，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。

本发明是这样来实现的：将铸造厂露天堆放的铸造废砂经60目振动筛分离去除大颗粒、树枝、树皮等杂质；随后按照一定比例将铸造废砂和低熔点玻璃粉在行星式球磨机中球磨混合并进一步磨细，获得细度为200目~500目的混合粉末；使用聚乙烯醇（PVA）水溶液作为粘结剂，与混合粉末均匀研磨混合后通过60目分样筛得到塑性颗粒；然后将塑性颗粒放入模具中在50 MPa压力下压制成试样，在烧结炉中于一定温度下保温进行烧制，冷却到室温后得到高强度复合材料。

所述的铸造废砂质量百分比为85%~95%；所述的低熔点玻璃粉重量百分比为5%~15%；所述的低熔点玻璃粉是商用Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO系低熔点玻璃粉，平均粒径为1.44微米，熔化温度为450 ℃；所述的PVA水溶液浓度为5%，添加量为粉体总质量的5~8%；所述的烧制条件为在空气中以200 ℃/小时的升温速率升温到450~550 ℃，保温0.5~3 h后，自然冷却到室温。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：将铸造厂露天堆放的铸造废砂经60目振动筛分离去除大颗粒、树枝、树皮、塑料袋等杂质；随后将质量百分比为85%的铸造废砂粉末和质量百分比为15%的Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO系低熔点玻璃粉在行星式球磨机中球磨混合并进一步磨细，获得细度为200目的混合粉末；使用浓度为5%的聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，其添加量为铸造废砂和低熔点玻璃粉混合粉末总质量的6%，与混合粉末均匀研磨混合后通过60目分样筛得到塑性颗粒；然后将塑性颗粒放入模具中在50 MPa压力下压制成试样，在烧结炉中空气气氛下以200 ℃/小时的升温速率，升温到500 ℃，保温1 h后，自然冷却到室温得到高抗弯强度复合材料。按照陶瓷材料抗弯强度试验方法（GB/T 4741-1999）测试复合材料样品的弯曲强度，其值为31.2MPa。按照陶瓷材料抗压强度试验方法（GB/T 4740-1999）测试样品的抗压强度，其值为52.9MPa。