熔模鑄造廢棄型砂耐火材料資源化利用研究.pdf

1、熔模鑄造行業(yè)平均產(chǎn)出1噸鑄件會(huì)產(chǎn)生1.5噸舊砂，中國(guó)舊砂的再生回用率一般為30-60wt％，大量無(wú)法回用的熔模鑄造廢棄型砂通常以堆填方式處理，造成大面積土地被占用，并且對(duì)環(huán)境特別是地下水和土壤造成污染。目前在砂型鑄造廢棄型砂的再利用方面已取得一定進(jìn)展，但鮮有針對(duì)熔模鑄造廢棄型砂資源化利用的報(bào)道，因此需要結(jié)合熔模鑄造廢棄型砂自身的特點(diǎn)，探索其適宜的處理途徑。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本論文研究工作包括:首先分析熔模鑄造廢棄型砂的特性，并將

2、熔模鑄造廢棄型砂壓制成型以研究不同溫度處理所產(chǎn)生的影響，評(píng)價(jià)以填埋方式處理廢砂對(duì)環(huán)境潛在的危害;然后通過(guò)分析鋯英石對(duì)粘土熟料的影響明確熔模鑄造廢棄型砂主要組成部分間的相互作用;最終以前述研究工作為基礎(chǔ)，以熔模鑄造廢棄型砂為原料，制備不同種類(lèi)的耐火材料。通過(guò)上述的研究工作，可得到以下結(jié)論:
　　(1)熔模鑄造廢棄型砂主要組成物相為莫來(lái)石、方石英和鋯英石，其中鋯英石以離散和與基質(zhì)結(jié)合兩種形式存在;經(jīng)1500℃處理后，鋯英石分解產(chǎn)生m-

3、ZrO2和t-ZrO2，經(jīng)1550℃處理后，方石英完全熔融。
　　(2)熔模鑄造廢棄型砂中的Fe和T1元素以Fe3O4和T1O2的形式賦存，存在Cr/Mn富集的區(qū)域;基于美國(guó)法定重金屬污染評(píng)價(jià)方法獲得的熔模鑄造廢棄型砂浸出液中Hg元素濃度超過(guò)限制標(biāo)準(zhǔn)。
　　(3)在粘土熟料中加入鋯英石，對(duì)粘土熟料的物相組成和物理性能產(chǎn)生了顯著影響。粘土熟料中加入鋯英石機(jī)壓成型后于1500℃處理，主要組成物相為莫來(lái)石、方石英和鋯英石，鋯英石促

4、進(jìn)了粘土熟料中方石英向玻璃相的轉(zhuǎn)化。鋯英石和粘土熟料中的莫來(lái)石形成骨架結(jié)構(gòu)，抑制了粘土熟料高溫處理過(guò)程中的收縮;粘土熟料中加入鋯英石提高了粘土熟料的常溫和高溫(1100℃)斷裂強(qiáng)度，鋯英石顆粒的斷裂形式均以穿晶斷裂為主。鋯英石加入量的增加有利于提高高溫彈性模量的穩(wěn)定;所使用的鋯英石對(duì)26-6.7μm波段紅外線具有遮蔽能力，降低了粘土熟料的高溫導(dǎo)熱系數(shù)。
　　(4)在熔模鑄造廢棄型砂中分別加入氧化鋁微粉和氧化鎂等其他原料，制備莫來(lái)石

5、-氧化鋯和堇青石-鋯英石復(fù)相材料。莫來(lái)石-氧化鋯復(fù)相材料中的氧化鋯為單斜晶系;溫度是堇青石生成的決定性因素，過(guò)量的氧化鎂造成樣品線膨脹系數(shù)上升。
　　(5)制備輕質(zhì)骨料，加入80wt％的熔模鑄造廢棄型砂，樣品的微觀結(jié)構(gòu)均勻，200-1000℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.27-0.38W·(m·K)-1。制備輕質(zhì)磚，熔模鑄造廢棄型砂加入量為55wt％的樣品在200-1000℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.13-0.92W·(m·K)-1;骨料和輕質(zhì)磚的浸出液