一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉，改變了煤系高嶺土傳統的加工工藝，對高嶺土中的含鐵等有害磁性礦物進行分選，以提高高嶺土中的有害雜質的含量，同時在不添加任何助溶劑的條件下在1550℃以上的高溫進行煅燒，加工后的產品中莫來石的含量為65-70%，其余為玻璃相。該產品可替代價格昂貴的鋯英砂粉等材料廣泛應用在精密鑄造的面層材料中。
【專利說明】—種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉
【技術領域】
[0001]本發明涉及精密鑄造用面層砂粉領域，確切地說是一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉。
【背景技術】
[0002]煤系高嶺土是一種煤炭共伴生資源，長期以來，被作為矸石廢棄物處理，污染環境，從20世紀末人們逐漸對煤系高嶺土進行開發、利用，由于煤系高嶺土具有熱化學穩定性好、耐火度高、耐腐蝕性好等多種特性，適合在精密鑄造、耐火材料、玻璃坩堝、造紙等行業中廣泛應用。但是由于高嶺土的本身特性以及現有的加工工藝所決定的，作為耐火材料系列產品的使用方面，只能作為中低檔的耐火材料使用，特別是高嶺土產品中的含鐵量高，大大限制了其產品的使用范圍，在作為精密鑄造型殼材料的使用上，長期以來一直作為型殼過渡層和最外層使用，因為面層的材料直接和金屬接觸，直接影響到鑄件的表面質量，現有的精密鑄造用型殼的面層材料為價格昂貴的鋯英砂和剛玉砂等。隨著鋯英砂等資源的匱乏，尋找新型材料的替代品也是形勢所趨，同時，采用煤系高嶺土加工而成的精鑄面層材料價格在3000/噸元以下，現有的鋯英砂售價已在15000元/噸以上。采用煤系高嶺土系列精鑄面砂替代價格昂貴的鋯英砂等材料在生產成本上將會大大降低。
[0003]利用煤系高嶺土生產精密鑄造砂和不定型耐火材料的物相結構一般為莫來石和方石英“雙晶相”產品，產品的性能完全取決于莫來石相的含量，莫來石含量越高，其性能就越好，而方石英相在在精密鑄造砂和耐火材料中卻是一個有害成分，它可以影響精密鑄件的精密度和降低耐火度。這種材料僅可用于普通精密鑄造、精密鑄造型殼的過渡層和外層以及作為常規不定型耐火材料，對于尖端行業和高技術行業，這種材料還遠遠不能達到要求。
[0004]常規的加工方法采用煤系高嶺土直接煅燒至1200-1300°C，然后進行破碎、篩分等工藝。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉。
[0006]上述目的通過以下方案實現:
一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉，其特征在于:
其是通過下述工藝制備而得:
(1)煤系高嶺土原料經過加工至120目以下；
(2)然后將120目以下的高嶺土加水配成濃度為20-35%的漿液，然后通過高梯度磁選機進行濕法除鐵，得到含鐵和磁性雜質較低的高嶺土物料；
(3)再對得到的含鐵和磁性雜質較低的高嶺土物料進行烘干、高壓成型，然后采用高溫隧道窯煅燒至1550°C以上，對煅燒后的產品進行破碎篩分及磨粉工藝，加工出所需的80-120目的砂或者325目左右的粉產品，所得產品即可用于精密鑄造的面層材料。[0007]所述的一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉，其特征在于，所述的濕法除鐵具體方法為:取濃度為20-35%的高嶺土漿液進料，常溫下進行，轉環的轉速為2-3轉/分鐘，背景場強為1.0-1.15T，靠磁性對礦物中的磁性物質分選，物料在設備中的通過時間為10-20秒。
[0008]所述的一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉，其特征在于:所述的高梯度磁選機指的是立環1500型磁選機。
[0009]高嶺土原料中的含鐵量一般在1.2%以上，經過磁選過后的含鐵量在0.5%以下。磁選工藝流程為:漿料從轉環兩側進料，通過下部含有磁性的轉環，磁性物質被轉環吸附，當轉環轉到上部無磁場區時，采用沖洗水把磁性物質去除。轉環下部有一個緩沖漿料倉，漿料通過下部轉環時靠脈沖作用，可多次通過轉環，增加磁場對磁性物質的捕捉。
[0010]煅燒原理為:
2Si02.Al2O3.2H20 = 2Si02.Al2O3 + 2H20
偏高嶺土經進一步煅燒處理生成莫來石、方石英，即雙晶相產品，相應的物理化學反應如下:
2(Al2O3.2Si02) = 2Si02.3Al203+4 SiO2 (方石英)
莫來石和方石英物相經進一步煅燒處理，即可生成單晶相莫來石產品，相應的物料化學反應如下:
3(Al2O3.2Si02) = 2Si02.3Al203+4 SiO2 (玻璃質)
優點:該產品中不添加任何礦化劑，而且對原料中的含鐵等雜質進行提純，從而保證產品中的低熔物的含量盡可能的少 ，該產品中的低熔物的含量是影響產品性能的關鍵因素。國內及國外的類似工藝全采用添加礦化劑的合成工藝，該專利采用純度較高的高嶺土原礦直接高溫煅燒加工而成，這也是給專利的關鍵點。加工出的產品中莫來石的含量為65-70%，其余為玻璃相。
[0011]本發明的有益效果為:
(1)、經過強力高梯度磁性工藝使得產品的鐵等磁性物質降低到最小。(精密鑄造所需的面層材料是與鋼水或合金液直接接觸，產品中的鐵含量是影響澆注產品質量的關鍵之
—O )
(2)、該產品是經過高溫1550V以上高溫直接煅燒，未添加任何礦化劑和助溶劑，產品的各項高溫性能優越。(在耐火材料當中，產品中的K、Na、Ca、Mg等低熔物質的含量越多，對產品的性能影響越大。)
(3)、加工出的產品中莫來石的含量為65-70%，其余為玻璃相。
[0012](4)該產品中不添加任何礦化劑，而且對原料中的含鐵等雜質進行提純，從而保證產品中的低熔物的含量盡可能的少，該產品中的低熔物的含量是影響產品性能的關鍵因素。國內及國外的類似工藝全采用添加礦化劑的合成工藝，該專利采用純度較高的高嶺土原礦直接高溫煅燒加工而成，這也是給專利的關鍵點。加工出的產品中莫來石的含量為65-70%，其余為玻璃相。
[0013](5)該發明是產品的物相組成僅由單一晶相莫來石和非晶相玻璃組成，8卩“單晶相莫來石”產品。這種新材料的方石英的物相完全消失，從而可以大大提高精鑄件加工時的精度、光潔度和耐火材料的耐火度。可替代鋯英砂產品用于精密鑄造型殼材料的面層。因面層材料和鋼水直接接觸，對材料的各項高溫性能要求較高，特別是產品中的低熔物等雜質含量要求盡可能的少(該加工方法不加任何礦化劑，同時對高嶺土產品進行提純。)。該產品各種物理化學性能均優于普通精密鑄造砂和不定型耐火材料，可以用于高技術的薄壁件鑄造、無余量鑄造的型砂材料，在航空航天，兵器工業、機械制造行業有著廣泛的用途。
[0014]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發明1550°c煅燒后的產品XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0015]1、采用煤系高嶺土原料破碎至120目以下；
2、破碎后的粉料進行加水配漿至20-35%的濃度，然后采用高梯度濕法磁選機進行除鐵除雜，高嶺土中的含鐵礦物由原來的的1.2%以上可降低到0.5%以下；
3、除雜后的精礦進行濃縮干燥，干燥后物料的水分在5%以下；
4、對干燥后的粉料進行高壓成型，成型壓力大于400公斤/平方厘米；
5、成型后的物料經過高溫1550°C以上高溫直接煅燒，煅燒時間為6小時以上，保溫時間為2小時；
6、煅燒過后的物料進行破碎、篩分或磨粉，可得到所需的精密鑄造面層用砂或粉產品。
[0016]產品在精密鑄造型殼面層應用時的有關數據:型殼的耐火度大于1790°C ;型殼在(KlOOO0C )時的透氣性為0.0245 cm4/g.min ;型殼的強度分別為:常溫強度5.0Mpa、高溫強度18.0Mpa、殘留強度12.0Mpa，高溫變形量(1000°C )為:0.42mm。采用該型殼澆鑄出的鑄件產品外觀毛刺較少，無裂紋和縮孔，表面質量較好。
[0017]廣品的XRD圖(圖1):從XRD分析,廣品為單晶相吳來石廣品，吳來石的含量為65-70%，其余為玻璃相。
【權利要求】
1.一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉，其特征在于: 其是通過下述工藝制備而得: (1)煤系高嶺土原料經過加工至120目以下； (2)然后將120目以下的高嶺土加水配成濃度為20-35%的漿液，然后通過高梯度磁選機進行濕法除鐵，得到含鐵和磁性雜質較低的高嶺土物料； (3)再對得到的含鐵和磁性雜質較低的高嶺土物料進行烘干、高壓成型，然后采用高溫隧道窯煅燒至1550°C以上，對煅燒后的產品進行破碎篩分及磨粉工藝，加工出所需的80-120目的砂或者325目左右的粉產品，所得產品即可用于精密鑄造的面層材料。
2.根據權利要求1所述的一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉，其特征在于:所述的濕法除鐵具體方法為:取濃度為20-35%的高嶺土漿液進料，常溫下進行，轉環的轉速為2-3轉/分鐘，背景場強為1.0-1.15T，靠磁性對礦物中的磁性物質分選，物料在設備中的通過時間為10-20秒。
3.根據權利要求1所述的一種利用煤系高嶺土加工而得的精密鑄造用面層砂粉，其特征在于:所述的高梯度磁選機指的是立環1500型磁選機。
【文檔編號】B22C1/00GK103480793SQ201310376356
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2013年8月26日
【發明者】王建, 耿萬義, 崔等, 王永均, 朱淮北, 張堃 申請人:安徽金巖高嶺土科技有限公司