专利名称：一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法
技术领域：
本发明属于莫来石轻质骨料技术领域，具体涉及一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。
背景技术：
废弃型砂是铸造生产过程中主要的固体废弃物。我国是铸造大国，铸件产量连续11年位居世界第一，每年产生的废弃型砂达到4000多万吨。然而，目前我国废弃型砂的再生利用率很低，仅为2(T30wt%，资源化利用方面则基本用于生产建材等低附加值产品，其余很大一部分通过堆填方式处理，这不仅增加了企业的负担，也会对环境造成很大的破坏。具体到精密铸造行业，我国也是亚洲第二大精密铸造国家，每年产生约70万吨的精密铸造废弃型砂。目前针对精密铸造废弃型砂综合利用的研究很少，对其主要采取堆填的处理方式，“一种基于废弃型砂的莫来石轻质隔热砖及其制备方法”(CN102633512A)专利技术，以精密铸造废弃型砂为主要原料制备莫来石轻质隔热砖，其成型方式包括挤出成型、半干法机压成型、半干法振动加压成型。该方法的不足在于:(I)莫来石轻质隔热砖主要用于工业窑炉的隔热层，使用范围有限，不利于提高废弃型砂的回收利用率。(2)挤出成型后的加工损耗大，半干法机压成型易出现层裂和层密度现象，半干法振动加压成型对设备的零部件强度要求高，且易造成密度分布不均，这些都会对产品的生产造成不利影响。(3)该方法制得的莫来石轻质砖的体积密度偏高。近年来，莫来石轻质骨料因其强度高等良好的使用性能在高温窑炉上取得了日益广泛的应用。但由于生产工艺复杂，生产成本高等因素在一定程度上影响了莫来石轻质骨料的使用。如“一种微孔莫来石轻质骨料及其制备方法”(CN101265118A)专利技术，公开了一种以煤矸石作为主要原料生产莫来石轻质骨料的方法，该专利技术利用固体废弃物煤矸石作为原料能在一定程度 上降低生产成本，但其不足主要体现在生产周期长；破碎过程破坏了骨料的表面结构以及筛下物粒度太小会弓I起较大的重烧线变化率。“ 一种高纯高强轻质莫来石耐火骨料及制备方法”(CN101817688A)专利技术以天然硅石和工业高纯氧化铝制备莫来石轻质骨料，生产成本高；生产工艺复杂，不利于大规模工业化生产。
发明内容
本发明旨在克服已有技术的缺陷，目的是提供一种生产成本低、工艺简单和节能环保的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料的制备方法。用该方法所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料具有较低的体积密度和较高的强度，使用范围广。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:先以4(T80wt%的废弃型砂和20^60wt%的特级矾土为原料或以6(T80wt%的废弃型砂和20 40wt%的a -Al2O3细粉为原料混合，再外加所述原料2(T40wt%的造孔剂、1.0 5.0wt%的增塑剂、0.05^0.5wt%的结合剂和10^30wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl2(TC条件下烘烤20 30小时，然后在125(T150(TC条件下保温3 10小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。
所述废弃型砂的主要化学成分是:A1203含量彡35wt%，SiO2含量彡50wt%, ZrO2含量彡3.0wt%, Fe2O3含量彡1.5wt%, K2CHNa2O含量彡1.0wt% ;废弃型砂的粒径彡0.15mm。所述特级帆土的粒径< 0.089 mm。所述a -Al2O3细粉的粒径彡0.089 _。所述造孔剂为银末、糖和稻壳粉中的一种。所述增塑剂为糊精或为葡萄糖。所述结合剂为三聚磷酸钠、羧甲基纤维素钠和木质素磺酸钠中的一种或两种。由于采用上述技术方案，本发明利用废弃型砂作为主要原料，在降低生产成本的同时也减少了固体废弃物的污染，节能环保；混合均匀后制成粒状素坯，烘烤、煅烧后即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料，生产工艺简单；所制得的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.49 0.72g/cm3，常温耐压强度为4.1 8.3MPa，显气孔率为41 72% ;粒径主要分布在12 0.5mm。因此，本发明具有生产成本低、工艺简单和节能环保的优点，实现了废弃型砂的回收利用，具有良好的社会效益和经济效益，所制得的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料具有较低的体积密度和较高的强度，使用范围广，适用于轻质耐火材料领域和建材行业。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。为避免重复，先将本具体实施方式
所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述:
特级帆土的粒径< 0.089 mm ； a -Al2O3细粉的粒径彡0.089 mm ；
废弃型砂主要化学成分是=Al2O3含量彡35wt%，SiO2含量彡50wt%，ZrO2含量彡3.0wt%,Fe2O3含量彡1.5wt%, K2CHNa2O含量彡1.0wt% ;废弃型砂的粒径彡0.15_。实施例1
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将4(T45wt%的废弃型砂和55 60wt%的特级矾土为原料混合，再外加所述原料I 2wt%的糊精、0.05 0.15wt%的三聚磷酸钠、2(T24wt%的锯末和l(Tl4wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl20°C条件下烘烤20 25小时，然后在125(Tl300°C条件下保温8 10小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.67、.72g/cm3 ;常温耐压强度为7.1 8.3MPa ;显气孔率为45 53%。实施例2
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将45飞0wt%的废弃型砂和50 55wt%的特级矾土为原料混合，再外加所述原料2 3wt%的糊精、0.15 0.25wt%的三聚磷酸钠、24 28wt%的锯末和14 18wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl20°C条件下烘烤20 25小时，然后在130(Tl35(TC条件下保温6 8小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。
本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.65、.69g/cm3 ;常温耐压强度为6.5 7.9MPa ;显气孔率为48 57%。实施例3
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将5(T55wt%的废弃型砂和45 50wt%的特级帆土为原料混合,再外加所述原料3 4wt%的糊精、0.15 0.25wt%的羧甲基纤维素钠、28 32wt%的锯末和18 22wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl20°C条件下烘烤20 25小时，然后在135(Tl400°C条件下保温4 6小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.58、.67g/cm3 ;常温耐压强度为5.1 7.1MPa ;显气孔率为50 56%。实施例4
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将55飞0wt%的废弃型砂和40 45wt%的特级帆土为原料混合,再外加所述原料4 5wt%的糊精、0.25 0.35wt%的羧甲基纤维素钠、32 36wt%的锯末和22 26wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl20°C条件下烘烤25 30小时，然后在140(Tl450°C条件下保温:T4小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.53、.57g/cm3 ;常温耐压强度为4.1 5.6MPa ;显气孔率为58 67%。实施例5
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将6(T65wt%的废弃型砂和35 40wt%的特级帆土 为原料混合,再外加所述原料3 4wt%的葡萄糖、0.3 0.4wt%的木质素磺酸钠、3(T34wt%的糠和26 30wt%的水混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl20°C条件下烘烤25 30小时，然后升温至130(Tl400°C，保温4 6小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.55、.61g/cm3 ;常温耐压强度为4.9 6.8MPa ;显气孔率为53 62%。实施例6
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将65 70wt%的废弃型砂和3(T35wt%的特级帆土为原料混合，再外加所述原料4 5wt%的糊精、0.4 0.5wt%的木质素磺酸钠、34 40wt%的糠和15 20wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl20°C条件下烘烤20 25小时，然后在135(Tl450°C条件下保温4 6小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.49、.56g/cm3 ;常温耐压强度为4.r5.6MPa ;显气孔率为6广72%。实施例7
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将7(T75wt%的废弃型砂和25 30wt%的特级矾土为原料混合，再外加所述原料2.5 3.5wt%的葡萄糖、0.05 0.15wt%的三聚磷酸钠、0.r0.2wt%的羧甲基纤维素钠、28 32wt%的稻壳粉和20 25wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl2(rC条件下烘烤25 30小时，然后在125(Tl350°C条件下保温6 8小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.er0.70g/cm3 ;常温耐压强度为5.5 7.9MPa ;显气孔率为48 55%。实施例8
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将75 80wt%的废弃型砂和20 25wt%的特级矾土为原料混合，再外加所述原料3.5 4.5wt%的葡萄糖、0.15 0.25wt%的羧甲基纤维素钠、0.05 0.15wt%的木质素磺酸钠、32 36wt%的稻壳粉和20 25wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl2(rC条件下烘烤25 30小时，然后在130(Tl40(rC条件下保温6 8小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.55、.63g/cm3 ;常温耐压强度为4.8 6.9MPa ;显气孔率为52 61%。实施例9
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将6(T70wt%的废弃型砂和30 40wt%的a -Al2O3细粉为原料混合，再外加所述原料3 4wt%的糊精、0.25 0.35wt%的三聚磷酸钠、28 32wt%的锯末和25 30wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl20°C条件下烘烤25 30小时，然后升温至140(Tl500°C，保温8 10小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备·的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.65、.1Qg/cm3 ;常温耐压强度为6.3^7.9MPa ;显气孔率为4广53%。实施例10
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将7(T80wt%的废弃型砂和20 30wt%的a -Al2O3细粉为原料混合，再外加所述原料4 5wt%的糊精、0.1 0.2wt%的三聚磷酸钠、0.15^0.25wt%的木质素磺酸钠、32 36wt%的锯末和25 30wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl2(TC条件下烘烤25 30小时，然后在135(Tl400°C条件下保温61小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.56、.60g/cm3 ;常温耐压强度为4.9 6.1MPa ;显气孔率为52 65%。实施例11
一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。先将6(T70wt%的废弃型砂和30 40wt%的a -Al2O3细粉为原料混合，再外加所述原料3 4wt%的葡萄糖、0.25 0.35wt%的羧甲基纤维素钠、28 32wt%的糠和25 30wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl20°C条件下烘烤25 30小时，然后在125(Tl350°C条件下保温:T6小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本实施例所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.62、.66g/cm3 ;常温耐压强度为5.3 6.5MPa ;显气孔率为43 55%。本具体实施方式
利用废弃型砂作为主要原料，在降低生产成本的同时也减少了固体废弃物的污染，节能环保；混合均匀后制成粒状素坯，烘烤、煅烧后即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料，生产工艺简单。所制得的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料:体积密度为0.49 0.72g/cm3,常温耐压强度为4.1 8.3MPa，显气孔率为41 72% ;粒径主要分布在12 0.5mmn
因此，本发明具有生产成本低、工艺简单和节能环保的优点，实现了废弃型砂的回收利用，具有良好的社会效益和经济效益；所制得的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料具有较低的体积密度和较高的强度，使用范围广，可应用于轻质耐火材料领域和建材行业。
权利要求
1.一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料的制备方法，其特征在于先以4(T80wt%的废弃型砂和20 60wt%的特级矾土为原料或以60 80wt%的废弃型砂和20 40wt%的a -Al2O3细粉为原料混合，再外加所述原料2(T40wt%的造孔剂、1.0 5.0wt%的增塑剂、0.05^0.5wt%的结合剂和l(T30wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在10(Tl20°C条件下烘烤2(T30小时，然后在125(Tl500°C条件下保温3 10小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。
2.根据权利要求1所述的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料的制备方法，其特征在于所述废弃型砂的主要化学成分是=Al2O3含量≥35wt%，SiO2含量≥50wt%，ZrO2含量≥3.0wt%,Fe2O3含量≤1.5wt%, K2CHNa2O含量≤1.0wt% ;废弃型砂的粒径≤0.15_。
3.根据权利要求1所述的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料的制备方法，其特征在于所述特级帆土的粒径< 0.089 mm。
4.根据权利要求1所述的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料的制备方法，其特征在于所述a -Al2O3细粉的粒径≤0.089mm
5.根据权利要求1所述的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料的制备方法，其特征在于所述造孔剂为锯末、糠和稻壳粉中的一种。
6.根据权利要求1所述的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料的制备方法，其特征在于所述增塑剂为糊精或为葡萄糖。
7.根据权利要求1所述的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料的制备方法，其特征在于所述结合剂为三聚磷酸钠、羧甲基纤维素钠和木质素磺酸钠中的一种或两种。
8.根据权利要求r7项中任一项所述的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料的制备方法所制备的基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。
全文摘要
本发明涉及一种基于废弃型砂的莫来石轻质骨料及其制备方法。其技术方案是先以40~80wt%的废弃型砂和20~60wt%的特级矾土为原料或以60~80wt%的废弃型砂和20~40wt%的α-Al2O3细粉为原料混合，再外加所述原料20~40wt%的造孔剂、1.0~5.0wt%的增塑剂、0.05~0.5wt%的结合剂和10~30wt%的水，混合均匀，造粒，制得球状素坯，自然干燥，在100~120℃条件下烘烤20~30小时，然后在1250~1500℃条件下保温3~10小时，即得基于废弃型砂的莫来石轻质骨料。本发明具有生产成本低、工艺简单和节能环保的优点，实现了废弃型砂的回收利用，具有良好社会效益和经济效益，所得制品有较低的体积密度和较高的强度，适用于轻质耐火材料领域和建材行业。
文档编号C04B35/66GK103073275SQ20131001646
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者李远兵, 向若飞, 刘静静, 赵雷, 李亚伟, 李淑静, 桑绍柏, 张文泽 申请人:武汉科技大学