本技術(shù)涉及一種環(huán)保濕型鑄造黏土型砂及其制備方法，屬于鑄造造型材料。

背景技術(shù)：

1、目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的煤粉黏土砂鑄造，型砂中加入煤粉可以防止鑄件機(jī)械粘砂，使鑄件表面光滑美觀。但煤粉嚴(yán)重惡化勞動(dòng)條件和環(huán)境衛(wèi)生，煤粉在澆注時(shí)還會(huì)發(fā)出難聞的氣味，冒出大量濃煙，煙氣中含有大量二噁英等有害氣體，對(duì)人體的危害很大。煤粉黏土砂新砂、膨潤(rùn)土和煤粉的加入量大，舊砂回用率低，廢砂排放量大。傳統(tǒng)鑄造型砂很難滿足排放節(jié)能要求。

2、我國(guó)鑄件產(chǎn)量約占世界鑄件產(chǎn)量的50%以上，球墨鑄鐵產(chǎn)量基本呈逐年增加趨勢(shì)，目前占鑄件產(chǎn)量的30%，其中大部分中小件采用濕型黏土砂鑄造。采用濕型黏土砂鑄造的球鐵件常常會(huì)出現(xiàn)片狀石墨表面層。因球鐵的力學(xué)性能主要取決于石墨形狀，所以球鐵件表面層出現(xiàn)片墨組織缺陷會(huì)導(dǎo)致力學(xué)性能變差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種環(huán)保濕型鑄造黏土型砂及其制備方法，該型砂中不添加煤粉，并通過(guò)谷殼粉、醋酸鉀和稀土氧化物粉的添加消除球墨鑄鐵件片狀石墨層，不但可以獲得高質(zhì)量的球墨鑄鐵件，還可以減少鑄造過(guò)程中廢砂、廢氣排放。

2、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種環(huán)保濕型鑄造黏土型砂，包括以下質(zhì)量百分比的組分：鈉基膨潤(rùn)土5-8wt%，α–淀粉0.2-1.5wt%，谷殼粉0.5-1.5wt%，醋酸鉀0.1-0.4wt%，赤泥0.1-0.2w%、稀土氧化物粉0.1-0.5wt%，硅酸乙酯0.1-1wt%，水2.7-3.5wt%，其余為硅砂。

3、α–淀粉既可以提高型砂的熱濕拉強(qiáng)度，鑄型表面的α–淀粉燃燒后又可以產(chǎn)生空隙，緩沖硅砂受熱膨脹，大大提高型砂的抗夾砂能力；同時(shí)，α–淀粉還能夠降低型砂與模樣之間的摩擦，提高型砂的起模性；明顯降低濕型砂對(duì)水份的敏感性，減少型砂的含水量和提高型砂的緊實(shí)率，提高型砂的抗風(fēng)干能力，減少鑄件砂眼和表面粗糙缺陷。

4、谷殼粉富含纖維素、木質(zhì)素、二氧化硅，具有良好的韌性、多孔性，可以提高型砂的熱濕拉強(qiáng)度，谷殼粉燃燒后產(chǎn)生還原性氣體，可以防止鑄件粘砂；谷殼粉具有良好的保水和孔隙性，過(guò)濾吸附澆注時(shí)產(chǎn)生的煙塵；還可以緩沖硅砂受熱膨脹，大大提高型砂的抗夾砂能力。

5、稀土氧化物粉中的主要成分la2o3和ceo2，納米la2o3和ceo2顆粒和膨潤(rùn)土顆粒之間協(xié)同作用，增加了膨潤(rùn)土膠團(tuán)的接觸面，大幅度提高了黏土膠體的粘附能力；納米la2o3和ceo2顆粒還能夠提高α–淀粉的分散性能，增加型砂的強(qiáng)度均勻性。

6、優(yōu)選地，該型砂包括以下質(zhì)量百分比的組分：鈉基膨潤(rùn)土5.5-7wt%，α–淀粉0.6-1wt%，谷殼粉1.0-1.3wt%，醋酸鉀0.20-0.35wt%，赤泥0.15-0.2w%，稀土氧化物粉0.1-0.4wt%，硅酸乙酯0.2-0.6wt%，水2.7-3wt%，其余為硅砂。

7、優(yōu)選地，所述赤泥質(zhì)量的95wt%以上通過(guò)200目篩孔，所述赤泥包括以下質(zhì)量百分比的組分：3-20wt%sio2、2-8wt%cao、10-20wt%al2o3、3-10wt%na2o，其余為其他氧化物。

8、優(yōu)選地，所述鈉基膨潤(rùn)土質(zhì)量的95wt%以上通過(guò)200目篩孔，膠質(zhì)價(jià)大于99ml/15g。

9、優(yōu)選地，所述α–淀粉質(zhì)量的95wt%以上通過(guò)100目篩孔，糊化度大于96%。

10、優(yōu)選地，所述谷殼粉質(zhì)量的95wt%以上通過(guò)140目篩孔，谷殼粉中有機(jī)物大于80wt%；谷殼粉中的有機(jī)物可以通過(guò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和膠結(jié)作用改善型砂的結(jié)構(gòu)，增加型砂的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，提高型砂抵抗鐵水的侵蝕能力。

11、優(yōu)選地，所述醋酸鉀質(zhì)量的95wt%以上通過(guò)100目篩孔，醋酸鉀的純度大于95wt%，醋酸鉀的加入不僅可以提高膨潤(rùn)土的活性，還可以分解產(chǎn)生co2，降低鑄件表面粗糙和粘砂缺陷，同時(shí)，醋酸鉀對(duì)硅砂表面有清潔的作用，提高黏結(jié)劑在砂粒上的附著能力；高純醋酸鉀可以防止其他物質(zhì)降低膨潤(rùn)土的粘結(jié)能力。

12、優(yōu)選地，所述稀土氧化物粉質(zhì)量的95wt%以上通過(guò)200目篩孔，包括la2o3和/或ceo2。

13、優(yōu)選地，所述硅酸乙酯的純度大于99%，硅酸乙酯可以為硅酸乙酯28、硅酸乙酯32或硅酸乙酯40中的一種或多種。

14、根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，提供了一種環(huán)保濕型鑄造黏土型砂的制備方法，包括如下步驟：

15、a1.將醋酸鉀加入水中，攪拌使其溶解；再加入硅酸乙酯，攪拌得到硅酸乙酯水解液；

16、a2.向硅砂中加入硅酸乙酯水解液，預(yù)混；

17、a3.向預(yù)混物中加入赤泥、稀土氧化物粉、谷殼粉混制；

18、a4.再向混制物中加入鈉基膨潤(rùn)土、α–淀粉充分混制，即得所述環(huán)保濕型鑄造黏土型砂；相較于先將顆粒物進(jìn)行混合再加入液相體系中，直接將固體的組分物料依次加入硅酸乙酯水溶液中，可以有效減少粉塵的飛揚(yáng)，降低粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)環(huán)境的安全與衛(wèi)生質(zhì)量。

19、可選地，所述步驟a1中醋酸鉀溶解攪拌過(guò)程為50-120s；硅酸乙酯水解攪拌過(guò)程為60-80min。

20、可選地，所述步驟a2中預(yù)混時(shí)間為5-15s，所述步驟a3中混制時(shí)間為5-15s,所述步驟a4中混制時(shí)間為60-120s。

21、根據(jù)本技術(shù)的又一個(gè)方面，提供了一種環(huán)保濕型鑄造黏土型砂的制備方法，包括如下步驟：

22、b1.將醋酸鉀加入水中，攪拌，使其溶解；再加入硅酸乙酯，攪拌得到硅酸乙酯水解液；

23、b2.將赤泥、稀土氧化物粉、谷殼粉、鈉基膨潤(rùn)土、α–淀粉、硅砂混合攪拌均勻；

24、b3.再加入b1.中制備的硅酸乙酯水解液并混合，即得所述環(huán)保濕型鑄造黏土型砂。

25、可選地，所述步驟b1中醋酸鉀溶解攪拌過(guò)程為50-120s；硅酸乙酯水解攪拌過(guò)程為60-80min。

26、可選地，所述步驟b2中混合攪拌時(shí)間為?15-30s，所述步驟b3中混制時(shí)間為60-120s。

27、本技術(shù)的有益效果包括但不限于：

28、1．根據(jù)本技術(shù)所提供的環(huán)保濕型鑄造黏土型砂，使得鑄造過(guò)程降低了廢砂、廢氣排放，綠色環(huán)保，節(jié)能減排；鈉基膨潤(rùn)土和硅酸乙酯協(xié)同作用，提高黏土的粘結(jié)能力；谷殼粉和淀粉的加入提高了型砂的強(qiáng)度很穩(wěn)定性；通過(guò)各組分合理的配比，使得制備的型砂性能優(yōu)異，采用該型砂生產(chǎn)的鑄型易起模且生產(chǎn)的鑄件表面光潔度和成品率均較高。

29、2．根據(jù)本技術(shù)所提供的環(huán)保濕型鑄造黏土型砂，添加了谷殼粉，當(dāng)谷殼經(jīng)高溫鐵水加熱形成的灰中含有孔隙多的無(wú)定形硅，可以減緩球鐵件表層的孕育衰退。

30、3．根據(jù)本技術(shù)所提供的環(huán)保濕型鑄造黏土型砂，通過(guò)添加稀土氧化物粉，其中主要成分la2o3和ceo2，la2o3和ceo2粉不但可以和鐵水表層的硫反應(yīng)形成硫氧化物，還可以吸附澆注時(shí)產(chǎn)生的二氧化硫，不僅可以防止鐵水中球狀石墨由于硫降低了鐵水中鎂含量轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺?，也可防止二氧化硫溢出?/p>

31、4．根據(jù)本技術(shù)所提供的環(huán)保濕型鑄造黏土型砂，其中加入了赤泥粉，赤泥富含na2o、cao堿性物質(zhì)，不但可以與型砂中的硫反應(yīng)，消除硫帶來(lái)的球狀石墨向片狀轉(zhuǎn)變的可能，還可用于可以吸附co、so2、co2等氣體，脫硫固碳，減少氣體排放。赤泥中的al2o3可以消除鑄件表面粘砂。

32、5.根據(jù)本技術(shù)所提供的環(huán)保濕型鑄造黏土型砂，其中加入了醋酸鉀，醋酸鉀可以促進(jìn)硅酸乙酯的水解，醋酸鉀不僅提高膨潤(rùn)土的活性，還能與金屬液表面層及輔料中的硫反應(yīng)，防止硫與鐵水中的鎂反應(yīng)，有利于減少或消除球鐵件表面片狀石墨層。醋酸鉀受熱分解產(chǎn)生的co2，降低鑄件表面粗糙和粘砂缺陷。