鑄造用黃壤土砂的粘結(jié)性能和燒結(jié)性能研究.pdf

1、砂型鑄造是鑄造工藝的主要方法，約占整個鑄件生產(chǎn)的80％。中國鑄件的總產(chǎn)量約占世界鑄件總產(chǎn)量的三分之一，在世界鑄造業(yè)中扮演著重要角色?，F(xiàn)階段，我國的鑄造業(yè)具有能耗高、污染大、鑄造用膨潤土資源匱乏、鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定等特點。鑄件生產(chǎn)中添加防粘砂用的煤粉更是加劇了對環(huán)境的污染。另外，我國的天然鈉基膨潤土儲量很少，絕大多數(shù)為鈣基膨潤土，造成了我國膨潤土產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量與市場需求存在較大的差距。這些現(xiàn)狀對我國鑄造業(yè)的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。
　　 傳

2、統(tǒng)的鑄造業(yè)要實現(xiàn)綠色的、資源節(jié)約型的和環(huán)境友好型的行業(yè)目標(biāo)，就不得不應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。鑄造用黃壤土砂則為鑄造業(yè)提供了一個不錯的選擇。鑄造用黃壤土濕型砂與傳統(tǒng)的濕型煤粉砂相比，最大的區(qū)別在于它會在鑄型與鑄件之間形成一層致密的、防粘砂的、可剝落的燒結(jié)殼，可消除煤粉對環(huán)境的污染。另外，在膨潤土市場供給嚴(yán)重不平衡的情況下，除了加快尋找優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土的礦源和鈉化改性研究外，還需要開發(fā)其他種類的膨潤土資源。開發(fā)新種類的膨潤土礦源、提高膨潤土的質(zhì)量，具有

3、重要的現(xiàn)實意義。綠脫石型膨潤土是蒙脫石含鐵的變種，也屬于黃壤土的一類。國內(nèi)南方地區(qū)的綠脫石型膨潤土資源豐富，具有開發(fā)價值。但是國內(nèi)外對綠脫石型膨潤土的研究極少，特別是綠脫石型膨潤土砂的粘結(jié)性能和燒結(jié)性能、在鑄造業(yè)的應(yīng)用價值等。為此作者研究了以下內(nèi)容:
　　 采用XRD分析、XRD熒光分析和鑄造的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測試，對試驗用天然黃壤土的物相組成、化學(xué)成分、含水量、膨潤值、亞甲基藍(lán)吸附量和常溫濕壓強度等進行測定。試驗結(jié)果表明，試驗用黃壤土

4、是一種綠脫石型的鈣基膨潤土。它遇水具有陽離子交換吸附性和粘結(jié)性，其粘結(jié)力與浙江臨安鈉鈣基膨潤土相當(dāng)。另外，在不同砂土比下，考察了天然黃壤土砂的粘結(jié)性能。在綠脫石型膨潤土和石英砂的質(zhì)量比分別為2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3情況下，測定了黃壤土砂的常溫濕壓強度。
　　 研究了兩種方法對綠脫石型膨潤土的粘結(jié)性能影響，包括對綠脫石型膨潤土鈉化改性的方法和粘土砂中添加粘結(jié)增強劑的方法。鈉化改性方法，據(jù)綠脫石型膨潤土基本性能

5、，嘗試用傳統(tǒng)干法中的輪輾鈉化法，以鈉化劑的用量、鈉化時的用水量、混碾時間和陳化時間為四個因素，設(shè)計一組L934正交試驗，通過極差分析得到最優(yōu)工藝。試驗結(jié)果表明，綠脫石型鈣基膨潤土可用鈉化方法改善其粘結(jié)性能。添加增強劑方法，考察添加粘結(jié)增強劑后，粘土砂的常溫濕壓強度等變化。試驗結(jié)果表明，添加增強劑可有效提高綠脫石型膨潤土的粘結(jié)力。最終表明，兩種方法均可以明顯改善綠脫石型膨潤土的粘結(jié)性能。
　　 綠脫石型膨潤土砂的燒結(jié)性能研究和澆注

6、試驗驗證。以黃壤土砂的配方、燒結(jié)溫度、保溫時間為三個因素，進行兩個大組的三因素四水平的L1645正交試驗，對黃壤土砂的燒結(jié)現(xiàn)象進行量化考核，用極差分析考察黃壤土砂的燒結(jié)性能。試驗結(jié)果表明，試驗用黃壤土砂是可以燒結(jié)的。另外，添加鐵的氧化物后有助于黃壤土砂的燒結(jié)。然后，設(shè)計YE1-YE9共9種澆注試驗配方，進行澆注試驗，對黃壤土砂的常溫抗壓強度、造型情況、燒結(jié)殼和鑄件表面質(zhì)量情況進行綜合的考察。對效果好的YE4黃壤土砂形成的燒結(jié)殼進行XRD