一种莫来石质铸造型砂的生产工艺
阅读说明：本技术 一种莫来石质铸造型砂的生产工艺 (Production process of mullite foundry sand ) 是由 张德强 陈伟雄 刘明红 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种莫来石质铸造型砂的生产工艺,属于铸造型砂生产工艺技术领域,包括以下步骤：将各种不同品位的铝矾土矿分别单独破碎,经筛分、烘干放入磨头仓待用；测量磨头仓中各原料的成分,然后用计量皮带秤按比例下料,喂入干法球磨机中进行粉磨,经高效选粉机得到合格生料粉；收集,并进行制浆,制浆时,干粉量及水量通过计算机来控制,制成得到的泥浆；放入泥浆池中储存困料,再抽入高位罐,然后再进行造粒得到球形生料；进行高温煅烧,得到莫来石质铸造型砂,再经冷却,输送至成品库得到成品。该工艺可以生产各种粒度的球形度好的半生料,也就是说粒度可以人为的控制,而且在输送过程中把熟料中的表面打磨光滑,从而提高了成品的品质。(The invention discloses a production process of mullite foundry molding sand, which belongs to the technical field of foundry molding sand production processes and comprises the following steps: respectively and independently crushing bauxite ores of different grades, screening, drying and putting into a grinding head bin for later use; measuring the components of the raw materials in the grinding head bin, then feeding the raw materials in proportion by using a measuring belt scale, feeding the raw materials into a dry-process ball mill for grinding, and obtaining qualified raw material powder by using a high-efficiency powder concentrator; collecting and pulping, wherein the amount of dry powder and the amount of water are controlled by a computer during pulping to prepare the obtained slurry; putting the mixture into a slurry pool to store ageing materials, pumping the ageing materials into a high-level tank, and then granulating to obtain spherical raw materials; and (4) carrying out high-temperature calcination to obtain mullite foundry molding sand, cooling, and conveying to a finished product warehouse to obtain a finished product. The process can produce semi-raw material with various particle sizes and good sphericity, i.e. the particle size can be controlled artificially, and the surface of the clinker is polished smoothly in the conveying process, thereby improving the quality of finished products.)
技术领域
本发明属于铸造型砂生产工艺技术领域，具体涉及一种莫来石质铸造型砂的生产工艺。
背景技术
莫来石质铸造型砂是一种优质球形铸造砂，具有表面光滑，高铝低铁，高莫来石相，耐火度高，低膨胀系数，可重复使用，环保安全等特性，以其制造的型壳有高强度，耐高温，铸件易脱壳，不变形，尺寸精确，表面光洁，成品率高等特点，能替代高昂价格的进口锆砂，降低铸造企业生产成本。
目前国内其它厂家生产的莫来石质铸造型砂，一般是采用的两种生产工艺，一种是采用轻烧的高品位铝矾土，经电炉高温熔化然后用压缩空气喷吹成粒，这种生产方法对原料中的铝含量要求高，制成后成品中的铝含量在65％-82％，并且需要先低温轻烧，烧掉矿物中的杂质和水分，同时，它是采用电熔方式来熔化原料，温度高达2000℃，原料熔化后采用压缩空气喷吹成粒，粒度方面不好控制。总之，此工艺要求的原料中铝的品位要求高，并且需要事先轻烧，所以原料来源方面就多有受限，且高温熔化，压缩空气喷吹成粒，需要的电耗高，粒度不好控制，另外，此工艺的产品堆积密度高，达1.9-2.0g/cm3，同样的铸件模型，需要的型砂的量就会多些。另一种是采用湿法粉磨，经干燥后再用成球机成球，然后烘干再入回转窑煅烧，这种工艺因生料粉磨采用湿法粉磨，粉磨时间长，产量低，不能够磨得很细，且生料粒度分布不好控制，所以，烧后的熟料堆积密度较低，在1.40-1.60g/cm3，而此工艺的造粒设备为成球机，一是成球机不能制成很细粒度的成品，二是成球机考虑产品球形度的要求，单台成球机的产量低，生产线上需要多台成球设备才能满足产量要求，所以，占地面积大，生产线不便于管理。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种莫来石质铸造型砂的生产工艺，该工艺可以生产各种粒度的球形度好的半生料，也就是说粒度可以人为的控制，而且在输送过程中把熟料中的表面打磨光滑，从而提高了成品的品质。
为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种莫来石质铸造型砂的生产工艺，包括以下步骤：
a)将各种不同品位的铝矾土矿分别单独破碎，经筛分、烘干放入磨头仓待用；
b)测量磨头仓中各原料的成分，具体测量各仓中铝、铁含量，根据成品中铝、铁含量要求，通过计算得到需要的生料配比，然后用计量皮带秤按比例下料，喂入干法球磨机中进行粉磨，经高效选粉机得到合格生料粉，是通过转速的调节来控制合格生料粉的粒径(不同的生料粉细度，对应不同的选粉机的转速，这个是通过检测生料粉细度来调节选粉机的转速的)；
c)将得到的合格生料粉用布袋收尘器收集，并进入干粉制浆机进行制浆，制浆时，干粉量及水量通过计算机来控制，制成得到的泥浆水分为40-60％；
d)将得到的泥浆放入泥浆池中储存困料，再用柱塞泵抽入高位罐，然后再用柱塞泵抽入喷雾塔喷枪中进行造粒得到球形生料；
e)将得到的球形生料送入回转窑进行高温煅烧，得到莫来石质铸造型砂，再经单筒冷却机冷却，用气力输送装置输送至成品库得到成品。
进一步地，所述步骤a中不同品位的铝矾土矿指的是铝含量包括40％、45％、55％、60％的铝矾土矿。
进一步地，所述步骤b测量之前先将同一种矿石原料在同一个库内搅拌混合均匀，再进行取样测量。
进一步地，所述步骤a中筛分后粒径为1-5mm。
进一步地，所述步骤a中烘干至水分含量在0.5-1.0％。
进一步地，所述步骤b中合格生料粉为粒径30-50μm达90％以上。
进一步地，所述步骤d中困料时间为16-48h。
进一步地，所述步骤d中，根据成品的粒度要求，选用不同的喷枪喷片直径、旋流片厚度、柱塞泵压力，所述喷片直径2.0-6mm，旋流片厚度4-8mm，柱塞泵压力在1.0-2.0MPa。
进一步地，所述步骤d中得到的球形生料含水量为0.5-3.0％，粒径为0.075-1.0mm。
进一步地，所述步骤e中煅烧温度控制在1400-1700℃，时间2-4h。
进一步地，所述步骤e中出窑熟料温度在1100-1300℃，冷却至40-90℃。
进一步地，所述得到的成品经筛分、配料、混料可以制得各种型号的成品。
本发明的有益效果是：(1)本发明将原料经破碎烘干入库经搅拌混合后再取样，因矿物的富集，再加上同一批矿物中在不同地方取样，铝含量也是不同的，破碎后再将同一种矿石细粉的在同一个库内混合，更均匀一些，样品更有代表性一些，其成分也更真实，然后用计量皮带秤按比例下料，这样制得的生料粉成分稳定均匀；采用干法粉磨并且用高效选粉机来分选，干法粉磨能连续生产并且磨得很细，有利于成品堆积密度的提高，而生料粉粒度分布可通过高效选粉机的转速、风量等来控制，控制方便且便于不同品种的转换；干粉制浆工艺是在生产线上连续进行，泥浆含水率是通过自动计量传感器来控制的，先是用水流量计计量水重量，生料重量通过称重传感器计量，最后通过计算机来控制，泥浆含水率控制方便且准确；
(2)本发明将泥浆放入泥浆池中储存困料过程中，粉料与水分得到充分的混合润湿，有利于成品的表面光滑，同时，在困料时各池泥浆相互混合，成分更加均匀；用喷雾塔造料干燥，一台设备完成两种功能，既烘干又造粒，且得到的生料球形度好，粒度分布可通过泥浆含水率、喷片直径、旋流片厚度、泥浆压力等来控制，产品粒径可调可控；
(3)在回转窑进行煅烧时温度适宜，在1400-1700℃，而熟料在回转窑的停留时间在2-4h范围也是可以通过回转窑电动机的变频器来调节的；冷却后的熟料用气力输送装置输送，熟料在输送管道中，不断与管壁碰撞磨擦，被打磨光滑，起到整形作用，因而产品的球形度更好，表面更光滑；而在整个生产线上是采用DCS系统(集散型自动控制系统)控制，自动化程度高，便于管理；得到的成品堆积密度在1.59-1.75g/em3，气孔率低，堆积密度合适。
附图说明
图1为本发明生产工艺流程简图；
图2为本发明生产得到的铸造型砂的实物图；
图3为本发明生产得到的铸造型砂的放大实物图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
本实施例步骤b中生料配比的具体计算方法是：比如一种矿石A的铝含量为40％，另一种矿石B的铝含量为55％，要得到最后铝含量60％的产品，生料的烧失量为15％，那么，配比为40％*A/(1-15％)+55％*B/(1-15％)＝60％，同时，A+B＝100％，计算得A＝27％，B＝73％。
实施例1：
一种莫来石质铸造型砂的生产工艺，包括以下步骤：
a)将各种不同品位的铝矾土矿分别单独破碎，经筛分后制成3-5mm粒径、烘干至水分含量在0.5％放入磨头仓待用，所述不同品位的铝矾土矿指的是铝含量为40％、55％的铝矾土矿；
b)测量磨头仓中各原料的成分，然后用计量皮带秤按比例27：73下料，喂入干法球磨机中进行粉磨，经高效选粉机得到合格生料粉，是通过转速的调节来控制合格生料粉的粒径，所述合格生料粉为粒径30-50μm达90％以上；
c)将得到的合格生料粉用布袋收尘器收集，并进入干粉制浆机进行制浆，制浆时，干粉量及水量通过计算机来控制，制成得到的泥浆水分为40％；
d)将得到的泥浆放入泥浆池中储存困料，困料时间为16h，再用柱塞泵抽入高位罐，然后再用柱塞泵抽入喷雾塔喷枪中进行造粒得到球形生料，球形生料含水量为3.0％，粒径为0.075-0.09mm，根据成品的粒度要求，选用不同的喷枪喷片直径、旋流片厚度、柱塞泵压力，所述喷片直径2.0mm，旋流片厚度5mm，柱塞泵压力在1.0MPa；
e)将得到的球形生料送入回转窑进行高温煅烧，煅烧温度控制在1550℃，时间3h，得到莫来石质铸造型砂，出窑熟料温度在1100℃，再经单筒冷却机冷却，冷却至60℃，用气力输送装置输送至成品库得到铝含量60％的成品。
实施例2：
一种莫来石质铸造型砂的生产工艺，包括以下步骤：
a)将各种不同品位的铝矾土矿分别单独破碎，经筛分后制成1-4mm粒径、烘干至水分含量在1.0％放入磨头仓待用，所述不同品位的铝矾土矿指的是铝含量为45％、60％的铝矾土矿；
b)测量磨头仓中各原料的成分，然后用计量皮带秤按比例3∶2下料，喂入干法球磨机中进行粉磨，经高效选粉机得到合格生料粉，是通过转速的调节来控制合格生料粉的粒径，所述合格生料粉为粒径30-50μm达90％以上；
c)将得到的合格生料粉用布袋收尘器收集，并进入干粉制浆机进行制浆，制浆时，干粉量及水量通过计算机来控制，制成得到的泥浆水分为60％；
d)将得到的泥浆放入泥浆池中储存困料，困料时间为48h，再用柱塞泵抽入高位罐，然后再用柱塞泵抽入喷雾塔喷枪中进行造粒得到球形生料，球形生料含水量为0.5％，粒径为0.08-1.0mm，根据成品的粒度要求，选用不同的喷枪喷片直径、旋流片厚度、柱塞泵压力，所述喷片直径6mm，旋流片厚度8mm，柱塞泵压力在2.0MPa；
e)将得到的球形生料送入回转窑进行高温煅烧，煅烧温度控制在1400℃，时间4h，得到莫来石质铸造型砂，出窑熟料温度在1300℃，再经单筒冷却机冷却，冷却至40℃，用气力输送装置输送至成品库得到铝含量60％的成品。
实施例3：
一种莫来石质铸造型砂的生产工艺，包括以下步骤：
a)将各种不同品位的铝矾土矿分别单独破碎，经筛分后制成2-5mm粒径、烘干至水分含量在0.8％放入磨头仓待用，所述不同品位的铝矾土矿指的是铝含量为40％、45％的铝矾土矿；
b)测量磨头仓中各原料的成分，然后用计量皮带秤按比例1∶1下料，喂入干法球磨机中进行粉磨，经高效选粉机得到合格生料粉，是通过转速的调节来控制合格生料粉的粒径，所述合格生料粉为粒径30-50μm达90％以上；
c)将得到的合格生料粉用布袋收尘器收集，并进入干粉制浆机进行制浆，制浆时，干粉量及水量通过计算机来控制，制成得到的泥浆水分为50％；
d)将得到的泥浆放入泥浆池中储存困料，困料时间为35h，再用柱塞泵抽入高位罐，然后再用柱塞泵抽入喷雾塔喷枪中进行造粒得到球形生料，球形生料含水量为2.0％，粒径为0.075-1.0mm，根据成品的粒度要求，选用不同的喷枪喷片直径、旋流片厚度、柱塞泵压力，所述喷片直径4mm，旋流片厚度4mm，柱塞泵压力在1.0MPa；
e)将得到的球形生料送入回转窑进行高温煅烧，煅烧温度控制在1700℃，时间2h，得到莫来石质铸造型砂，出窑熟料温度在1150℃，再经单筒冷却机冷却，冷却至90℃，用气力输送装置输送至成品库得到铝含量50％的成品。
将实施例1-3得到的铸造型砂成品进行技术参数检测，检测结果如表1所示。
表1各技术参数检测结果
实施例1
实施例2
实施例3
堆积密度g/cm<sup>3</sup>
1.596
1.602
1.599
真密度g/cm<sup>3</sup>
2.96
2.97
2.97
显气孔率％
37.03
38.24
38.89
吸水率％
20.85
22.15
22.31
将本发明制备得到的铸造型砂成品与国内外进行性能对比，具体针对冷态抗折强度性能，将莫来石质铸造型砂制成覆膜砂后检测冷态抗折强度，检测结果如表2所示。
表2各种莫来石质铸造型砂制成覆膜砂后的冷态抗折强度对比
将各种成分含量不同的铸造型砂进行对比，其检测的性能指标是崩坏率，检测结果如表3所示。
表3各种莫来石质铸造型砂的崩坏率对比(也即溃散性)
从上述表1-3中可以看出，本发明制备得到的莫来石质铸造型砂各物理参数合适，与国内外其他铸造型砂相比，制作得到的覆膜砂冷态抗折强度更高，性能更好，而且随着树脂掺入量升高，其性能越好，且得到的莫来石质铸造型砂的Al2O3含量明显比其他砂多，随之溃散性也更好。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员理解和使用本发明。熟悉本领域的技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
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