[发明专利]一种以高铝粉煤灰、煤矸石为原料制备铸造砂的方法

说明书

本发明公开了一种以高铝粉煤灰、煤矸石为原料制备铸造砂的方法。该方法以高铝粉煤灰及煤矸石为原料，并加入其它矿物增加材料的成团性和铸造砂的致密性，然后经研磨、制粒、筛分、烧结、光整、分级、级配得到铸造砂。本发明既实现了粉煤灰及煤矸石的资源化利用，变废为宝，又减少了焦宝石、铝钒土等矿物在铸造砂制备中的应用，具有广泛的工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及一种以高铝粉煤灰、煤矸石为原料制备铸造砂的方法，属机械制造及自动化学科下的铸造技术领域。

背景技术

砂型铸造是铸件生产的主要工艺方法，由砂型铸造工艺生产的铸件占铸件总产量的80％以上。砂子是砂型铸造中形成铸型和芯子的骨料，是重要的砂型铸造用造型材料，它的物理和化学性能决定了其铸造工艺性能，影响着铸件的质量。铸造行业砂型铸造所用的原砂主要是石英砂，其使用量占到铸造用砂量的90％以上。但是，石英砂热膨胀性大，在金属氧化物作用下热化学稳定性差，铸件易产生粘砂、脉纹、表面粗糙等铸造缺陷，并且在生产过程中产生大量的含游离SiO₂的粉尘，易对人的身体造成伤害，因此，石英砂不是理想的铸造用造型材料。为了减少石英砂在铸造生产中的应用，人造陶瓷铸造砂应运而生。

人造陶瓷铸造砂主要有熔融陶瓷铸造砂和烧结陶瓷铸造砂两种类型，但无论是熔融陶瓷铸造砂还是烧结陶瓷铸造砂，在其制备过程中均以焦宝石、铝钒土等高铝矿物为主要原料。铝钒土是制备金属铝的重要原料，随着国内对机械装备特别是交通运输工具节能降耗要求的不断提高，装备轻量化技术迅速发展，铝及铝合金在装备制造以及交通运输工具中被大量采用，使得对优质铝钒土的需求量日益剧增，因此，研发取代焦宝石、铝钒土等材料制备铸造用砂的技术迫在眉睫。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是煤电行业产生的一种固体废弃物。我国是产煤大国，以煤炭作为电力生产的基本燃料。电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入水系统会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。煤矸石是一种在成煤过程中与煤层伴生的含碳量较低的黑灰色岩石，是煤炭行业在采煤或洗煤过程中形成的固体废物。在煤炭生产过程中产生的大量煤矸石，不仅占用堆放场地，污染大气环境，而且经雨水冲刷还会污染江河湖泊及地下水源。粉煤灰、煤矸石的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种以高铝粉煤灰、煤矸石为原料制备铸造砂的方法。本发明以高铝粉煤灰及煤矸石为原料制备铸造用砂，并加入其它矿物以增加材料的成团性和铸造砂的致密性，然后经研磨、制粒、筛分、烧结、光整、分级、级配得到铸造砂。本发明既实现了粉煤灰及煤矸石的资源化利用，变废为宝，又减少了焦宝石、铝钒土等矿物在铸造砂制备中的应用，具有重要的现实意义和广泛的工业化应用前景。

本发明的技术方案是：一种以高铝粉煤灰、煤矸石为原料制备铸造砂的方法，其特征是，包括以下步骤：

1)以含Al₂O₃为35％～60％的高铝粉煤灰、煤矸石和其它矿物复配，得到制备铸造用砂的复配料；要求其它矿物用量不大于复配料总质量10％；

要求Al₂O₃占复配料的质量分数>35％，Al₂O₃+SiO₂占复配料的质量分数>90％；

所述其它矿物为矿物A和矿物B中的一种或者两种，其中矿物A为高岭土、膨润土或其它粘土类矿物中的一种，其目的是增加材料的成团性；所述矿物B为白云石、菱镁矿、滑石、MnO₂等矿物的至少一种，以增加铸造砂的致密性；

2)然后将复配料研磨成粉；要求研磨后粉料的细度小于25μm；

3)将上述研磨后的粉料制粒，筛分；