[发明专利]一种人造球形陶瓷复合砂的制备方法

说明书

本发明涉及铸造用陶瓷砂领域，具体为一种人造球形陶瓷复合砂的制备方法，可广泛运用于普通砂型铸造、壳型铸造、精密铸造等行业的造型材料。陶瓷复合砂的结构主要为“内核+外层”双层结构，内核采用较粗粒径的粉料：低品位铝矾土、低品位焦宝石、镍尾矿矿渣、粉煤灰中的一种或两种以上，外层采用较细粒径的粉料：高品位焦宝石、高品位铝矾土、刚玉粉中的一种或两种以上。采用配料—球磨—造粒—烧结—筛分级配的制备工艺进行制备陶瓷复合砂，所得陶瓷复合砂的开放式孔洞少、表面光洁度好，耐火度高，破碎率低。陶瓷复合砂的双层结构设计，不仅较单一结构的陶瓷砂性能更优还降低成本，兼顾经济性。

技术领域

本发明涉及铸造用陶瓷砂领域，具体为一种人造球形陶瓷复合砂的制备方法，可广泛运用于普通砂型铸造、壳型铸造、精密铸造等行业的造型材料。

背景技术

随着我国经济社会的发展，为了满足工业生产的需要，对自然资源进行大量的开采，导致许多自然资源面临枯竭，国家开始限制企业对某些矿产资源的开采，导致许多原材料的价格不断走高，例如：我国虽然是世界铝矾土储量最大的国家，经过多年的大量开采，现存储量已经大大减少，许多地方的铝矾土矿已经枯竭，国家近年来开始限制铝矾土矿的开采，导致铝矾土市场持续走俏；同时，工业生产带来的废弃物排放又对环境造成严重的污染，为了保护我们赖以生存的自然环境，国家和社会开始纷纷出台政策、法规和标准，例如：新环保税法的颁布、铸造行业准入条件和铸造固废排放限值等行业标准的颁布。在“节约资源，保护环境”的大背景下，许多原本严重依赖资源的企业变得难以生存。另一方面，随着我国的铸件行业的快速发展，铸件产量稳步上升，对铸造用砂的需求也越来越多，而且随着铸件质量的提高，传统硅砂由于角形系数大，热膨胀率大、再生性能差等特性，已经满足不了铸造行业的需要。因此，近年来人造球形砂逐渐进入人们的视野，人造球形砂作为铸造原砂不仅性能优异，而且再生容易，节约资源，保护环境。

其实，人造球形砂早在上世纪60年代就有研究人员对其进行研究，发展到如今已有50余年的历史，期间出现碳粒砂、顽辉石砂、“太阳珠”等多种人造球形砂产品。21世纪初，国内开发并推广一种名叫“宝珠砂”的人造球形砂产品，并有企业申请专利，例如：专利公开号为CN106862479A的专利文献公开一种用于铸造造型材料的宝珠砂的制备方法：将Al₂O₃质量分数在60％以上的铝矿加入到电弧炉中加热到2000℃以上熔融，对电弧炉中流出的熔融液体施加空气压，将液体原料破碎冷却，最后根据粒径对宝珠砂进行筛分得到宝珠砂产品。这种制备方法得到的宝珠砂产品球形度好、耐火度高，但缺点也十分明显，不仅能耗大，污染重，还对铝矾土的品位要求很高。近年来，国内开始有一些厂家开始将烧结陶粒运用于铸造造型材料，例如：山东金刚新材料股份有限公司生产的焦宝石陶瓷砂。也有一批企业和科研院所申请一部分专利，例如：专利公开号为CN107324781A的专利文献公开一种用于铸造造型材料的陶瓷砂，其主要原料为三级铝矾土和高岭土，采用雾化造粒和高温烧结的制备方法制备。其优点是采用低品位三级铝矾土和高岭土作为原材料，烧结温度较低，节约资源，降低生产成本。但其缺点也十分明显，因为陶瓷砂含铝量低，耐火度较差，不能用于高熔点铸件的生产。为了提高陶瓷砂的耐火度，专利公开号为CN107298584A的专利文献公开一种含铝量相对较高的陶瓷砂，但烧结温度高达1550℃～1700℃，烧结时间为3.5～5.0小时，烧结温度过高，保温时间过长，不但浪费能源，增加成本，而且这种陶瓷砂依然完全依赖高品位的铝矾土矿石。因此，设计一种能实现废弃物再利用、减少优质原料的使用量且性能优异、低成本的铸造用陶瓷砂的制备方法是造型材料领域的重要发展方向。

发明内容

针对现有铸造用陶瓷砂领域存在的技术问题，本发明的目的是提供一种人造球形陶瓷复合砂的制备方法，为了能够制备一种能实现废弃物再利用、减少优质原料的使用量且性能优异、低成本的铸造用陶瓷复合砂来取代单一结构的陶瓷砂，满足铸造实际生产的需要。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案是：

一种人造球形陶瓷复合砂的制备方法，采用滚动造粒法造粒，经回转窑烧结，制备步骤如下：