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CN113087542A - 一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法 - Google Patents

一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法 Download PDF

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CN113087542A CN202110390894.XA CN202110390894A CN113087542A CN 113087542 A CN113087542 A CN 113087542A CN 202110390894 A CN202110390894 A CN 202110390894A CN 113087542 A CN113087542 A CN 113087542A
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Abstract

本发明公开了一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法，属于铸造废砂再利用技术领域，包括疏孔层、自密层和密封层，所述自密层为两端通透的框状，且其内部设置有一层密封层，其外部设置有一层疏孔层，所述疏孔层所用原料的各成分重量份数配比如下：300目～500目铸造废砂50～70份；Cr粉6～18份；无定形碳粉22～32份；稳泡剂0.5～2份；粘合剂0.5～2份。采用铬和碳在高温下形成氧化铬，提高结构层的硬度和致密性，并利用高温在砖块外壁形成多孔槽结构，在砖块内壁形成致密结构，提高吸音隔音性能。

Description

一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及铸造废砂再利用技术领域，特别涉及一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法。
背景技术
砂型铸造在铸造业中占80％-90％，据统计，每生产1t合格铸件可产生约1.2t废砂，铸造行业铸造废弃物排放量巨大。而铸造废砂主要采取野外排放为主，排放量累积已达30亿吨以上，并且每年以3000万吨的速率增加。大量的铸造废砂作为垃圾在野外堆积不仅占用大量土地资源，同时造成了废砂材料的巨大浪费，除了少量废砂再生回用外，大部分以丢弃为主，对有限的资源是极大的浪费，而且会造成严重的环境污染。因此，废砂的处理和利用已成为我国迫切需要解决的问题。其中，在铸造废砂中添加水泥制作成砖块为建筑行业常见的废砂再利用方式，但是，成型后的砖块硬度低，致密性差，其隔音效果差，耐风化时间短，极易边角粉化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法，采用铬和碳在高温下形成氧化铬，提高结构层的硬度和致密性，并利用高温在砖块外壁形成多孔槽结构，在砖块内壁形成致密结构，提高吸音隔音性能，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，包括疏孔层、自密层和密封层，所述自密层为两端通透的框状，且其内部设置有一层密封层，其外部设置有一层疏孔层，所述疏孔层所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂50～70份；
Cr粉6～18份；
无定形碳粉22～32份；
稳泡剂0.5～2份；
粘合剂0.5～2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种；
所述自密层所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂17～42份；
钢渣8～30；
Cr粉6～18份；
无定形碳粉26～33份；
粘合剂1～3份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
进一步地，所述密封层所用原料的各成分重量份数配比如下：
200目～300目铸造废砂12～46份；
石英砂8～12份；
纯碱6～12份；
废玻璃10～20份；
白云石6～12份；
长石6～12份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种。
进一步地，所述密封层所用原料的各成分重量份数配比如下：
200目～300目铸造废砂36份；
石英砂12份；
纯碱10份；
废玻璃18份；
白云石12份；
长石12份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种。
进一步地，所述疏孔层所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂50；
Cr粉18；
无定形碳粉29；
稳泡剂2；
粘合剂2；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种。
进一步地，所述疏孔层所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂60；
Cr粉12；
无定形碳粉25；
稳泡剂1；
粘合剂2；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种。
进一步地，所述疏孔层所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂70；
Cr粉6；
无定形碳粉22；
稳泡剂0.5；
粘合剂1.5；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种。
进一步地，所述自密层所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂17份；
钢渣30；
Cr粉18份；
无定形碳粉33份；
粘合剂2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
进一步地，所述自密层所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂30份；
钢渣25；
Cr粉12份；
无定形碳粉31份；
粘合剂2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
进一步地，所述自密层所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂42份；
钢渣8；
Cr粉12份；
无定形碳粉26份；
粘合剂2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
根据本发明的另一方面，公开了一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖的制备方法，包括以下步骤：
S101：将铸造废砂筛分，选取300目～500目、200目～300目、50目～200目的铸造废砂备用；
S102：按照自密层所需原料配置浆液，将浆液倒入模具中，静置待其定型，在其外壁上反复涂刷按一定比例配置的疏孔层浆液，内壁上涂刷按一定比例配置的密封层浆液，获得预制砖；
S103：将预制砖置入烧结炉中以1100±10℃的温度烧制3～12min，再以1250±50℃的温度下保温10min，最后升温至1550～1650℃的温度熔制10S～60S；
S104：在1050～1200℃退火重结晶，取出砖块，冷却获得高硬度隔音砖。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法，采用铬和碳在高温下形成氧化铬，提高结构层的硬度和致密性。
2、本发明提出的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法，采用高温加热铸造废砂中的高温发气物质，令其在高温条件下分解形成二氧化碳气体，气体在熔融体中形成稳定的气泡，熔融体经过退火、晶化、冷却后形成轻质多孔的发泡材料，吸音降噪。
3、本发明提出的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法，在预制砖内壁烧制玻璃态的密封层，令预制砖中部形成四壁不透气的空腔，利用预制砖砌成的墙体中，该空腔形成墙体中的真空层，提高墙体的隔音效果。
附图说明
图1为本发明的利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖的整体结构图；
图2为本发明的利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖的制备方法流程图。
图中：1、疏孔层；2、自密层；3、密封层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参阅图1，一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，包括疏孔层1、自密层2和密封层3，自密层2为两端通透的框状，且其内部设置有一层密封层3，其外部设置有一层疏孔层1，疏孔层1所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂50；
Cr粉18；
无定形碳粉29；
稳泡剂2；
粘合剂2；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；其中铸造废砂中含有高温发气物质，如水玻璃砂中的碳酸钠，树脂砂中的有机成分，粘土砂中的煤组分，均为高温发气物质，该高温发气物质在高温条件下分解形成二氧化碳气体，这些气体在稳泡剂的作用下，能在熔融体中形成稳定的气泡，熔融体经过退火、晶化、冷却后形成轻质多孔的发泡材料，吸音降噪；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种；
自密层2所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂17份；
钢渣30；
Cr粉18份；
无定形碳粉33份；
粘合剂2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；
密封层3所用原料的各成分重量份数配比如下：
200目～300目铸造废砂36份；
石英砂12份；
纯碱10份；
废玻璃18份；
白云石12份；
长石12份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种。
实施例二
本实施例和实施例一的区别仅在于疏孔层1的原料配比不同，疏孔层1所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂60；
Cr粉12；
无定形碳粉25；
稳泡剂1；
粘合剂2；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种。
实施例三
本实施例和实施例一的区别仅在于疏孔层1的原料配比不同，疏孔层1所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂70；
Cr粉6；
无定形碳粉22；
稳泡剂0.5；
粘合剂1.5；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种。
实施例四
本实施例和实施例一的区别仅在于自密层2的原料配比不同，自密层2所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂30份；
钢渣25；
Cr粉12份；
无定形碳粉31份；
粘合剂2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
实施例五
本实施例和实施例一的区别仅在于自密层2的原料配比不同，自密层2所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂42份；
钢渣8；
Cr粉12份；
无定形碳粉26份；
粘合剂2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
参阅图2，为了更好的展现利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖的制备流程，本实施例现提出一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖的制备方法，包括以下步骤：
S101：将铸造废砂筛分，选取300目～500目、200目～300目、50目～200目的铸造废砂备用，充分利用不同粒径的铸造废砂，提高回收再利用的利用率；
S102：按照自密层2所需原料配置浆液，将浆液倒入模具中，静置待其定型，在其外壁上反复涂刷按一定比例配置的疏孔层1浆液，内壁上涂刷按一定比例配置的密封层3浆液，获得预制砖；
S103：将预制砖置入烧结炉中以30MPa，1100±10℃的温度烧制3～12min，再以1250±50℃的温度下保温10min，最后升温至1550～1650℃的温度熔制10S～60S，其中，疏孔层1在1100±10℃的温度下分解形成二氧化碳气体，由于疏孔层1位于高硬度隔音砖的表层，二氧化碳气体排出，疏孔层1表面形成密集的不规则凹槽，该不规则凹槽可吸收噪音，自密层2在疏孔层1和密封层3的中部，受热后形成的气泡并不能排出，因此不形成多孔槽结构，其内部因气体产生的空腔能够隔离噪音，自密层2和疏孔层1中的铬和碳在1250±50℃的温度生成氧化铬，提高结构层的硬度，密封层3在1550～1650℃的温度下形成空隙低的玻璃态结构层，该结构层中间的空腔形成真空层，进一步提高隔离噪音的目的；
S104：在1050～1200℃退火重结晶，取出砖块，冷却获得高硬度隔音砖。
按照GB/T 4340.3-2012的规定对实施例一至实施例五、对比例一和对比例二中的高强度隔音砖进行试验，测量其疏孔层1和自密层2的维氏硬度和屈服强度、密封层3的孔隙率以及高强度隔音砖的整体隔音性能、吸音性能。
表1各个实施例的高强度隔音砖的性能
Figure BDA0003016710910000101
Figure BDA0003016710910000111
从上表1可看出，Cr粉和无定形碳粉的隔音砖的硬度具有较大的影响，实施例一至实施例五重添加有Cr粉和无定形碳粉，砖块的硬度能够达到18GPa以上，对比例二中未添加Cr粉和无定形碳粉，则其硬度低于12GPa，实施例一至实施例五中设置密封层3，砖块内部形成真空层，其降噪分贝达70～90，吸音分贝达40～60，对比例一种未设置密封层3，则其降噪分贝和吸音分贝均下降至30～40，隔音吸音效果明显降低。
综上所述：本发明提出的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖及其制备方法，采用铬和碳在高温下形成氧化铬，提高结构层的硬度和致密性；采用高温加热铸造废砂中的高温发气物质，令其在高温条件下分解形成二氧化碳气体，气体在熔融体中形成稳定的气泡，熔融体经过退火、晶化、冷却后形成轻质多孔的发泡材料，吸音降噪；在预制砖内壁烧制玻璃态的密封层，令预制砖中部形成四壁不透气的空腔，利用预制砖砌成的墙体中，该空腔形成墙体中的真空层，提高墙体的隔音效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，其特征在于，包括疏孔层(1)、自密层(2)和密封层(3)，所述自密层(2)为两端通透的框状，且其内部设置有一层密封层(3)，其外部设置有一层疏孔层(1)，所述疏孔层(1)所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂50～70份；
Cr粉6～18份；
无定形碳粉22～32份；
稳泡剂0.5～2份；
粘合剂0.5～2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种；
所述自密层(2)所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂17～42份；
钢渣8～30；
Cr粉6～18份；
无定形碳粉26～33份；
粘合剂1～3份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
2.如权利要求1所述的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，其特征在于，所述密封层(3)所用原料的各成分重量份数配比如下：
200目～300目铸造废砂12～46份；
石英砂8～12份；
纯碱6～12份；
废玻璃10～20份；
白云石6～12份；
长石6～12份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种。
3.如权利要求2所述的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，其特征在于，所述密封层(3)所用原料的各成分重量份数配比如下：
200目～300目铸造废砂36份；
石英砂12份；
纯碱10份；
废玻璃18份；
白云石12份；
长石12份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种。
4.如权利要求1所述的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，其特征在于，所述疏孔层(1)所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂50；
Cr粉18；
无定形碳粉29；
稳泡剂2；
粘合剂2；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，其特征在于，所述疏孔层(1)所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂60；
Cr粉12；
无定形碳粉25；
稳泡剂1；
粘合剂2；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种。
6.如权利要求1所述的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，其特征在于，所述疏孔层(1)所用原料的各成分重量份数配比如下：
300目～500目铸造废砂70；
Cr粉6；
无定形碳粉22；
稳泡剂0.5；
粘合剂1.5；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纤维素和硅酮酰胺中任意一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，其特征在于，所述自密层(2)所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂17份；
钢渣30；
Cr粉18份；
无定形碳粉33份；
粘合剂2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
8.如权利要求1所述的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，其特征在于，所述自密层(2)所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂30份；
钢渣25；
Cr粉12份；
无定形碳粉31份；
粘合剂2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
9.如权利要求1所述的一种利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖，其特征在于，所述自密层(2)所用原料的各成分重量份数配比如下：
50目～200目铸造废砂42份；
钢渣8；
Cr粉12份；
无定形碳粉26份；
粘合剂2份；
其中，铸造废砂为水玻璃砂、树脂砂和粘土砂中的任意一种；粘合剂为水玻璃，即硅酸钠和硅酸钾的混合物颗粒。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的利用铸造废砂生产的高硬度隔音砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：将铸造废砂筛分，选取300目～500目、200目～300目、50目～200目的铸造废砂备用；
S102：按照自密层(2)所需原料配置浆液，将浆液倒入模具中，静置待其定型，在其外壁上反复涂刷按一定比例配置的疏孔层(1)浆液，内壁上涂刷按一定比例配置的密封层(3)浆液，获得预制砖；
S103：将预制砖置入烧结炉中以1100±10℃的温度烧制3～12min，再以1250±50℃的温度下保温10min，最后升温至1550～1650℃的温度熔制10S～60S；
S104：在1050～1200℃退火重结晶，取出砖块，冷却获得高硬度隔音砖。
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