[发明专利]一种核壳结构铸造用陶粒砂及其制备方法

说明书

本发明提供一种核壳结构铸造用陶粒砂及其制备方法，由如下组分及其质量份数：铝钒土熟料50～70份、粉煤灰30～50份、高岭土3～5份、二氧化锰0.2～2份，以水和水玻璃溶液为粘结剂，经混合、过筛、固化、烧结等步骤制备而成。本发明充分利用粉煤灰的物理化学特性，能更多地利用粉煤灰，且产品附加值高；制备过程无需进行碾磨加工，能减少磨粉所造成的能量消耗，减少粉尘污染，改善工人工作环境；产品的表面光洁度能达到与传统铸造用砂相近的程度，适用于各种砂型制备工艺，同时还具备传统硅砂不具备的低膨胀性，其耐火度能达到传统硅砂达不到的高耐火度。

技术领域

本发明涉及固体废物资源化利用技术领域，具体涉及一种核壳结构铸造用陶粒砂及其制备方法。

背景技术

粉煤灰作为一种电厂废弃物，主要是磨细的煤粉在高温下燃烧后产生的，每消耗4吨煤就会产生1吨粉煤灰废弃物。据统计目前我国每年火力发电产生的粉煤灰为1亿吨，并且还在持续的增长。目前在我国已有20亿吨的堆积量，占用了大量的土地并且还污染了土壤。现在粉煤灰主要被用于两个方面：一、作为掺填料应用于建筑行业、路基地面等方面；二、作为功能性材料用于水处理、纸张增韧等方面。

专利CN 1O8285326 A采用粉煤灰作为主要原料，以减水剂、羟丙基纤维素醚、减缩增强剂为添加剂，通过湿法造粒的方式得到粉煤灰陶粒生胚，再将陶粒生胚经过1100℃烧结得到质轻高强的粉煤灰陶粒。该粉煤灰陶粒可用于建筑用混凝土的掺杂颗粒、铺设陶粒防滑路面。

专利1O6986607 A以粉煤灰、砂浆骨料、生石灰为原料，以赤泥、硅胶为粘结剂。经过混合均匀、模压成型、养护固化得到一种绿色环保的免烧粉煤灰砖。该种粉煤灰砖具有隔热性能好、强度高等特点，能作为建筑外墙的墙体材料。

专利CN 1O6986607 A将粉煤灰、高岭土、膨润土、水按一定的比例混合并研磨得到混合均匀、粒径为200～300目的悬浮液。并将悬浮液依次经过一定浓度的盐酸溶液、一定浓度的氢氧化钠溶液、去离子水处理并烘干，得到具有良好吸附能力的粉煤灰吸附剂。通过实践证明该吸附剂能够有效的降低废水的COD值。

对于粉煤灰的利用上述方式在很大程度上缓解了粉煤的大量堆积、污染环境的问题。利用粉煤灰或粉煤灰陶粒作为建筑材料与路基填充材料能使粉煤灰的利用量大大增加。利用粉煤灰为原料制备一种水处理剂，能够充分利用粉煤灰的多孔结构、比表面积大、金属的水合氧化物具有良好吸附性的特点，使粉煤灰制品的附加值提升。但上述两种方法仍然存在着一些缺陷，将粉煤灰作为建筑掺杂料、路基填充料使用时未能充分发挥出粉煤灰的物理化学性能，单纯作为一种颗粒增强剂使用。该产品的附加值低，对粉煤灰中的金属氧化物利用不够充分，在一定程度上造成资源的浪费。将粉煤灰作为净水剂的原料时，需对粉煤灰进行酸碱活化处理，在处理过程产生的废液会产生二次污染，并且粉煤灰的利用量不高。这些都成为急需解决的问题。

目前在铸造行业，每年消耗大约4500～5000万吨的原砂，其中硅砂占95％左右。硅砂以其储量丰富、价格低廉、适用于大多数铸造生产条件的优点，在铸造行业中占有着重要的地位。但随着铸件质量的要求越来越高，铸造生产环境保护越来越严格。硅砂的不足之处也越来越凸显出来。在精密铸钢件生产过程中，因其熔点较低，膨胀系数大会导致铸件出现夹砂，精度低等缺陷。锆砂因其耐火度高，热膨胀系数的特点，适用于精密铸钢件生产，但存在来源少，价格昂贵等特点，难以实现在铸造行业中大量使用。陶粒砂以其优异的低膨胀性，能够克服传统铸造硅砂由于膨胀量大导致的脉纹等膨胀类缺陷的问题，并且陶粒砂的价格相对于锆砂较低。