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)平均產出1噸鑄件會產生1.5噸舊砂，中國舊砂的再生回用率一般為30-60wt％，大量無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展，但鮮有針對熔模鑄造廢棄型砂資源化利用的報道，因此需要結合熔模鑄造廢棄型砂自身的特點，探索其適宜的處理途徑。
　　針對上述問題，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生的影響，評價以填埋方式處理廢砂對環(huán)境潛在的危害;然后通過分析鋯英石對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，以熔模鑄造廢棄型砂為原料，制備不同種類的耐火材料。通過上述的研究工作，可得到以下結論:
　　(1)熔模鑄造廢棄型砂主要組成物相為莫來石、方石英和鋯英石，其中鋯英石以離散和與基質結合兩種形式存在;經(jīng)1500℃處理后，鋯英石分解產生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;基于美國法定重金屬污染評價方法獲得的熔模鑄造廢棄型砂浸出液中Hg元素濃度超過限制標準。
　　(3)在粘土熟料中加入鋯英石，對粘土熟料的物相組成和物理性能產生了顯著影響。粘土熟料中加入鋯英石機壓成型后于1500℃處理，主要組成物相為莫來石、方石英和鋯英石，鋯英石促

4、進了粘土熟料中方石英向玻璃相的轉化。鋯英石和粘土熟料中的莫來石形成骨架結構，抑制了粘土熟料高溫處理過程中的收縮;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，制備莫來石

5、-氧化鋯和堇青石-鋯英石復相材料。莫來石-氧化鋯復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，過量的氧化鎂造成樣品線膨脹系數(shù)上升。
　　(5)制備輕質骨料，加入80wt％的熔模鑄造廢棄型砂，樣品的微觀結構均勻，200-1000℃的導熱系數(shù)為0.27-0.38W·(m·K)-1。制備輕質磚，熔模鑄造廢棄型砂加入量為55wt％的樣品在200-1000℃的導熱系數(shù)為0.13-0.92W·(m·K)-1;骨料和輕質磚的浸出液