釩鐵渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于消失模鑄造涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種釩鐵渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]消失模鑄造技術(shù)是鑄造行業(yè)中新興的一種鑄造工藝方法，消失模鑄造工藝是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成與所需鑄件形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小完全相同的模樣，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂(一般使用石英砂)中造型，在保持一定負壓狀態(tài)下進行澆注，模樣受熱氣化分解，金屬熔液不斷占據(jù)模型位置后最終成型。消失模鑄造在國內(nèi)主要稱為干砂實型鑄造、負壓實型鑄造，國外簡稱EPC鑄造。
[0003]目前最為成熟的消失模鑄造工藝是用于汽車鑄件的批量生產(chǎn)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品有鋁合金鑄件(如進氣管、缸體、缸蓋等)和鑄鐵件(如曲軸、缸蓋、變速器殼體、排氣管等)。國內(nèi)外實踐證明，消失模鑄造在生產(chǎn)汽車鑄件方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。當前，我國的汽車工正處在發(fā)展時期，預(yù)計在今后的一段時期內(nèi)汽車鑄件產(chǎn)量會有較大幅度的增加，同時對汽車鑄件質(zhì)量的要求將會更加嚴格。汽車工業(yè)的發(fā)展，為我國鑄造行業(yè)帶來了機遇與挑戰(zhàn)，也為在我國推廣和發(fā)展消失模鑄造技術(shù)帶來了新的契機。
[0004]消失模鑄造用于大批量生產(chǎn)成功與否，50%取決于模樣，30%取決于涂料，20%取決于其它工藝因素。毋庸置疑，涂料是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件必不可少的工藝環(huán)節(jié)，科研和生產(chǎn)都已證實，對于消失模鑄造工藝，涂料可使其獲得成功的潛力大大增加。國外對消失模鑄造涂料的研究起步較早，己經(jīng)有一些商品性的涂料，但是價格偏貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，在一定程度上限制了消失模鑄造工藝的發(fā)展。目前，中國已有多家高校和研究單位開展針對消失模鑄造的模樣材料、成型工藝、涂料技術(shù)、工裝設(shè)備等各個環(huán)節(jié)的研究開發(fā)工作，取得一定的成就，但與國外相比仍有較大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，為促進消失模鑄造這一先進制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，結(jié)合國內(nèi)資源情況，從研究涂料的各組分種類和加入量對涂料性能的影響入手，研制適合我國國情的成本低、質(zhì)量好的消失模鑄造涂料，實現(xiàn)消失模鑄造涂料的國產(chǎn)化是非常必要的。
[0005]釩是鋼鐵材料中重要的合金添加劑，被稱為鋼里的“維生素”。目前釩產(chǎn)品主要有五氧化二釩、三氧化二釩、氮化釩、釩鐵合金等。在傳統(tǒng)的釩產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量廢渣，如提釩尾渣、釩鐵渣、廢硫酸鈉等，堆放處理對周圍環(huán)境產(chǎn)生很大危害。如何對釩產(chǎn)品生產(chǎn)廢渣綜合利用，對保護環(huán)境，增加經(jīng)濟效益具有重要的意義。
[0006]磷尾礦是磷礦浮選精礦時排出的未能加以充分利用的固體廢料。由于我國磷礦石原礦的品位不高，造成磷化工業(yè)每年產(chǎn)生大量的磷尾礦沒有充分利用，一般呈細砂狀形態(tài)自然堆積在尾礦庫中。不僅耗費資金、占用土地而且還帶來一系列環(huán)境問題、安全問題。把磷尾礦變廢為寶是我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，也是建設(shè)和諧社會的長久之計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷，利用釩鐵渣-高鎂磷尾礦生產(chǎn)使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的消失模鑄造涂料，以達到綜合回收利用釩鐵渣-高鎂磷尾礦并降低生產(chǎn)消失模鑄造涂料成本的目的。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種釩鐵渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:
釩鐵渣32-36份高鎂磷尾礦30-34份鎂砂14-20份石英尾砂9-11份硫鐵尾礦7-9份鋁礬土7-10份碳化娃6-8份高鋁礬土細粉2~6份硅質(zhì)頁巖粉2-5份碳化鉭2-6份氮化鋁2-4份硼化鉿2~4份
T -(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷4-5份
二 (亞磷酸二月桂酯)四氧辛氧基鈦酸酯6-8份聚萘二酸乙二酯2-4份
過氧化二異丙苯0.3-0.6份
聚乙烯烷基醇醚0.4-0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3-0.6份碳纖維2~3份三聚磷酸鈉1~3份石油磺酸鈉2~3份季戊四醇1-3份乙醇22-25份水8-15份；
所述釩鐵渣的化學成分為 -Al2O3 78-83 wt%，CaO10-17 wt%，MgO 1-2.5 wt%，F(xiàn)e2O30.2—0.8 wt%，S12 0.6-0.8 wt%，VOx 1.3-4 wt% ；
所述高鎂磷尾礦的化學成分為CaO 34.5 wt%，MgO 19.8 wt%，P2O5 5.32 wt%，F(xiàn)e2O30.19 wt%，Al2O3 0.35 wt%，S12 1.86 wt% ；
所述石英尾砂的化學成分為 S12 86.10wt%? Al2O3 8wt%? CaO 1.8wt%，F(xiàn)e2O30.7wt%，MgO
0.5wt% ；
所述硫鐵尾礦的化學成分為 S12 28-37wt%，Al2O3 25_31wt%，CaO 0.45wt%, Fe2O37_16wt%，SO3 ll_37wt%，T12 4_5wt%，Cr2O3 0.7wt%，K2O 0.19wt%，Na2O 0.34wt% ;
所述鎂砂中氧化鎂含量多95wt%0
[0009]所述的釩鐵渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)將32-36份釩鐵渣、30-34份高鎂磷尾礦、14-20份鎂砂、9_11份石英尾砂、7_9份硫鐵尾礦、7-10份鋁礬土、6-8份碳化硅、2~6份高鋁礬土細粉、2~5份硅質(zhì)頁巖粉、2_6份碳化鉭、2~4份氮化鋁、2~4份硼化鉿放入球磨機中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料；
2)開啟反應(yīng)釜，將4-5份γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、6-8份二(亞磷酸二月桂酯)四氧辛氧基鈦酸酯、22-25份乙醇、8-15份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80°C，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液；
3)將步驟I)所得混合物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80°C下攪拌2小時；然后再將2-4份聚萘二酸乙二酯、0.3-0.6份過氧化二異丙苯、0.4-0.6份聚乙烯烷基醇醚、0.3-0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、2~3份碳纖維、1~3份三聚磷酸鈉、2~3份石油磺酸鈉、1-3份季戊四醇加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得釩鐵渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點為:
1)在制備涂料過程中利用了釩鐵渣、高鎂磷尾礦等工業(yè)固體廢棄物制備消失模鑄造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本；
2)并用γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷和二(亞磷酸二月桂酯)四氧辛氧基鈦酸酯對釩鐵渣、高鎂磷尾礦、鎂砂、石英尾砂、硫鐵尾礦、鋁礬土、碳化硅、高鋁礬土細粉、硅質(zhì)頁巖粉、碳化鉭、氮化鋁、硼化鉿進行了表面改性處理，提高了材料與基料的粘結(jié)性和分散性，使得消失模鑄造涂料在高溫下結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，大大提高了消失模鑄造涂料耐火極限。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
一種釩鐵渣-高鎂磷尾礦消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成:
釩鐵渣32份