一种使用煤矸石铸造型砂的工艺 |
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| 申请号 | CN201610168398.9 | 申请日 | 2016-03-23 | 公开(公告)号 | CN105798223A | 公开(公告)日 | 2016-07-27 |
| 申请人 | 刘建荣; | 发明人 | 刘建荣; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种使用 煤 矸石 铸造 型砂 的工艺，其包括以下步骤：选取煤矸石；将选取的煤矸石 煅烧 至1400?1500℃，并保温一段时间；将经过煅烧后的煤矸石 粉碎 ，得型砂。本发明的有益效果为：因随着煤炭生产的发展，大量煤矸石堆积如山，未燃煤矸石会在大气中自然，产生大量的含硫有害气体，对人畜植被均有危害，而本发明所述的使用煤矸石铸造型砂的工艺，使用废弃的煤矸石生产型砂，不仅解决了废弃的煤矸石占用大量土地、污染环境的问题，且使其变废为宝。在本发明所述的工艺中，使用经过筛选的煤矸石生产型砂，所选的煤矸石中 二 氧 化 硅 和三氧化二 铝 的含量及其 质量 比与 莫来石 中硅、铝的质量比相符，提高了生产型砂的产量及质量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种使用煤矸石铸造型砂的工艺，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种使用煤矸石铸造型砂的工艺技术领域[0001] 本发明涉及一种铸造型砂的工艺，具体涉及一种使用煤矸石铸造型砂的工艺。 背景技术[0002] 煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是三氧化二铝、二氧化硅，另外还含有数量不等的三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、五氧化二磷及微量稀有元素。 [0003] 中国历年已积存煤矸石约1000Mt，并且每年仍继续排放约100Mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾，燃烧后产生的物质有二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体，外煤矸石的淋溶水将污染周围土壤和地下水，这不仅污染了环境且影响矿区居民的身体健康。因此解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出。 [0004] 型砂在铸造中用来造型的材料，在铸造生产中的作用极为重要，型砂对铸件质量、产率、成本和工人的劳动条件均有影响。因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30％-50％。因此提高型砂质量、研制资源广泛、工艺性能良好的新的型砂具有重要的意义。而从煤矸石的化学成分分析，经煅烧的煤矸石熟料，是以氧化铝和氧化硅为基本化学组成的硅酸铝质耐火材料，利用煤矸石铸造成砂，资源丰富，具有明显的经济效益和社会效益。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种使用煤矸石铸造型砂的工艺。 [0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： [0007] 一种使用煤矸石铸造型砂的工艺，包括以下步骤： [0008] (1)选取煤矸石；因莫来石是型砂的有效成分，莫来石的多少是型砂熟料优劣的最重要的标志，而莫来石的分子式为3Al2O3·2SiO2，所以对煤矸石进行煅烧之前进行选取，以保证铸造成的型砂的质量。也可以从使用煤矸石发电后剩余的煤灰中选取材料。 [0009] (2)将步骤(1)中选取的煤矸石煅烧至1400-1500℃，并保温一段时间； [0010] (3)将经过煅烧后的煤矸石粉碎，得型砂。 [0011] 进一步的，步骤(1)中选取含有二氧化硅和三氧化二铝的质量分数为40％-90％的煤矸石铸造型砂。如果煤矸石中二氧化硅和三氧化二铝的含量比较低，就不可能形成莫来石，所以选取的煤矸石需保证含有的二氧化硅和三氧化二铝的含量在莫来石含有硅、铝量的范围之内。 [0012] 进一步地，二氧化硅与三氧化二铝的重量比为0.25-0.85。煤矸石中二氧化硅与三氧化二铝的重量比也是影响莫来石产率的关键因素。 [0013] 进一步地，步骤(1)中选取的煤矸石的粒径为4-6cm。这样保证煤矸石的充分燃烧。 [0014] 进一步地，步骤(2)中所述煅烧的升温速率为80-120℃/h，因在煅烧前固体堆积在一起，有大量空隙存在，随着煅烧温度的提高，颗粒间开始产生键合和重排，大空隙逐渐消失，温度再升高，颗粒间的点接触扩大成面接触气孔越来越小，并可能最终排除气孔，即随着温度的逐渐升高，强度和密度也逐渐提高，这有助于提高所生产的型砂的质量。 [0015] 进一步地，步骤(2)中当煤矸石的煅烧温度达到1400-1600℃后进入保温阶段，所述保温的时间为2-2.5h。煤矸石的煅烧温度是形成莫来石的关键因素，当温度低于1100℃时，无论煅烧多长时间都不生成莫来石，当温度升高到1200℃时，会有少量的莫来石出现，但此温度下的主要产物为鳞石英，当温度达到1400℃时莫来石的生成速度比较快，当温度升高到1600℃时莫来石的产量基本无明显变化。当煅烧温度达到1400-1600℃时，再保温2-2.5h，这样莫来石生产基本趋于稳定。 [0016] 进一步地，步骤(3)中所述煅烧后的煤矸石先冷却至20-30℃，再进行粉碎。 [0017] 进一步地，步骤(3)中所述型砂的粒径为40-80目。 [0018] 本发明的有益效果为：本发明所述的使用煤矸石铸造型砂的工艺，利用废弃的煤矸石生产型砂，实现了变废为宝。因随着煤炭生产的发展，大量煤矸石堆积如山，未燃煤矸石会在大气中自燃，产生大量的含硫有害气体，对人畜植被均有危害，而本发明所述的使用煤矸石铸造型砂的工艺，使用废弃的煤矸石生产型砂，不仅解决了废弃的煤矸石占用大量土地、污染环境的问题，且使其变废为宝。 [0019] 在本发明所述的工艺中，使用经过筛选的煤矸石生产型砂，所选的煤矸石中二氧化硅和三氧化二铝的含量及其质量比与莫来石中硅、铝的质量比相符，提高了生产型砂的产量及质量。 [0020] 本发明所述的使用煤矸石铸造型砂的工艺的煅烧温度采取逐步升温的方位进行煅烧，这样有助于提高型砂的质量，因在煅烧前固体堆积在一起，有大量空隙存在，随着煅烧温度的提高，颗粒间开始产生键合和重排，大空隙逐渐消失，温度再升高，颗粒间的点接触颗粒间的点接触扩大成面接触气孔越来越小，并可能最终排除气孔，即随着温度的逐渐升高，强度和密度也逐渐提高，这有助于提高所生产的型砂的质量。 [0021] 本发明所述的使用煤矸石铸造型砂的工艺在达到一定温度之后，经过一段保温时间再进行粉碎，因达到一定温度之后进行保温使莫来石的生产趋于稳定，而且本发明的生产工艺的保温温度为1400-1600℃，煤矸石经过1400以上煅烧已失去结晶水，且其它有机物也都燃尽，故生产的型砂混合料的发气性比石英砂要低，发气速度也慢，这种性能大大提高了使用型砂生产的铸件的质量，如：可以减少铸件的砂眼、气泡等铸造疵病，有助于保持铸件表面的整洁平滑。 具体实施方式[0022] 实施例一 [0023] 选取含有二氧化硅和三氧化二铝的质量分数为40％的煤矸石，且所含二氧化硅与三氧化二铝的重量比为0.25，因莫来石的多少是型砂熟料优劣的最重要的标志，而莫来石的分子式为3Al2O3·2SiO2，所以对煤矸石进行煅烧之前进行选取，以保证铸造成的型砂的质量。 [0024] 因煤矸石的煅烧温度是形成莫来石的关键因素，只有当温度高于1100℃时才会有莫来石生成，当温度达到1400℃时莫来石的生成速度比较快，当温度升高到1600℃时莫来石的产量基本无明显变化。当煅烧温度达到1400℃时，再保温2h，这样莫来石生产基本趋于稳定，因为温度升高质点的运动能增加，激活能降低，于是晶体内部的缺陷增多，参加扩散的质点也就增加，因而固相反应加快，反应产物增多，而恒温时间越长，反应层的厚度增加因而延长恒温时间，会使反应产物增加。为保证煤矸石在燃烧时能充分燃烧，选取的煤矸石的粒径为4cm，煅烧时保证煅烧温度每小时升高80℃，因在煅烧前固体堆积在一起，有大量空隙存在，随着煅烧温度的提高，颗粒间开始产生键合和重排，大空隙逐渐消失，温度再升高，颗粒间的点接触颗粒间的点接触扩大成面接触气孔越来越小，并可能最终排除气孔，即随着温度的逐渐升高，强度和密度也逐渐提高，这有助于提高所生产的型砂的质量。 [0025] 将经煅烧后的煤矸石冷却到20℃时再粉碎成细度为40目的颗粒。 [0026] 实施例二 [0027] 选取含有二氧化硅和三氧化二铝的质量份分数60％的煤矸石，且所含二氧化硅与三氧化二铝的重量比为0.5，因莫来石的多少是型砂熟料优劣的最重要的标志，而莫来石的分子式为3Al2O3·2SiO2，所以对煤矸石进行煅烧之前进行选取，以保证铸造成的型砂的质量。 [0028] 因煤矸石的煅烧温度是形成莫来石的关键因素，只有当温度高于1100℃时才会有莫来石生成，当温度达到1400℃时莫来石的生成速度比较快，当温度升高到1600℃时莫来石的产量基本无明显变化。当煅烧温度达到1500℃时，再保温2.2h，这样莫来石生产基本趋于稳定，因为温度升高质点的运动能增加，激活能降低，于是晶体内部的缺陷增多，参加扩散的质点也就增加，因而固相反应加快，反应产物增多，而恒温时间越长，反应层的厚度增加因而延长恒温时间，会使反应产物增加。为保证煤矸石在燃烧时能充分燃烧，选取的煤矸石的粒径为5cm，煅烧时保证煅烧温度每小时升高100℃，因在煅烧前固体堆积在一起，有大量空隙存在，随着煅烧温度的提高，颗粒间开始产生键合和重排，大空隙逐渐消失，温度再升高，颗粒间的点接触颗粒间的点接触扩大成面接触气孔越来越小，并可能最终排除气孔，即随着温度的逐渐升高，强度和密度也逐渐提高，这有助于提高所生产的型砂的质量。 [0029] 将经煅烧后的煤矸石冷却到25℃时再粉碎成细度为60目的颗粒。 [0030] 实施例三 [0031] 选取含有二氧化硅和三氧化二铝的质量分数为90％的煤矸石，且所含二氧化硅与三氧化二铝的重量比为0.85，因莫来石的多少是型砂熟料优劣的最重要的标志，而莫来石的分子式为3Al2O3·2SiO2，所以对煤矸石进行煅烧之前进行选取，以保证铸造成的型砂的质量。 [0032] 因煤矸石的煅烧温度是形成莫来石的关键因素，只有当温度高于1100℃时才会有莫来石生成，当温度达到1400℃时莫来石的生成速度比较快，当温度升高到1600℃时莫来石的产量基本无明显变化。当煅烧温度达到1600℃时，再保温2.5h，这样莫来石生产基本趋于稳定，因为温度升高质点的运动能增加，激活能降低，于是晶体内部的缺陷增多，参加扩散的质点也就增加，因而固相反应加快，反应产物增多，而恒温时间越长，反应层的厚度增加因而延长恒温时间，会使反应产物增加。为保证煤矸石在燃烧时能充分燃烧，选取的煤矸石的粒径为6cm，煅烧时保证煅烧温度每小时升高120℃，因在煅烧前固体堆积在一起，有大量空隙存在，随着煅烧温度的提高，颗粒间开始产生键合和重排，大空隙逐渐消失，温度再升高，颗粒间的点接触颗粒间的点接触扩大成面接触气孔越来越小，并可能最终排除气孔， |
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