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低品位凹凸棒石制备电焊条药皮母料

发布日期:2018-11-29 浏览次数:108
       盱眙现有凹土企业几十家,开发出植物油脂脱色剂、吸附剂、干燥剂等一系列相关产品。然而这些凹凸棒石产品所采用的原料均为吸附性能或高粘性能较好的凹凸棒石原矿。同时,在凹凸棒石产品生产过程中,大量的低品位的凹凸棒石没有得到充分利用。这些低品位的凹凸棒石矿由于含有大量其他坚硬且难以分离的蛋白石、石英等杂质矿物,一方面降低了凹凸棒石的品质;另一方面增加了粉碎、分散、分级提纯工艺的难度,因此在矿山开采过程中这些低品位凹凸棒石多被丢弃或者填埋,造成了资源的极大浪费。

另一方面,随着经济的快速发展,对钢铁的需求日益增大,对焊接材料的需求也不断增加。据统计,每用 1 吨钢材,就要消耗约 300 公斤的焊接材料,我国电焊条年需求量达 1500 万吨,而实际生产量不足 100 万吨,市场对焊条具有很大的需求空间,焊条药皮的需求量也随之增大。焊接主要是以焊接材料作为充填金属,并依靠焊接材料来完成熔焊过程中各个阶断的冶金作用和机械保护作用,以便能取得优质的焊缝金属。也就是说焊接材料是决定焊缝成分和质量的关键因素。能否保证获得优质的焊缝金属,主要取决于焊接材料的质量。而焊接材料的内在质量又主要取决于配方设计。因此焊接材料特别是焊条药皮的配方是决定焊接工艺性能的一个主要因素,同时决定内在质量。近年来,由于电焊条药皮辅助材料,特别是钛白粉、金红石等原料大幅度涨价,使焊条生产成本上升,亟需寻找价格更为低廉的药皮原料。焊条药皮组分中主要的组成物质为碳酸盐、SiO2、TiO2等矿物以及合金元素和其它有机物。凹凸棒石的主要成份是二氧化硅、氧化镁和三氧化二铝,含有药皮所需的化学成份,可以用作焊条药皮的原料,且对原矿的吸附性能和粘度没有特别的要求。

中心首先研究了酸的类型、浓度、固液比、反应温度、反应时间对低品位凹凸棒石的白度和金属氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO等的影响规律,确定的最佳的低品位凹凸棒石酸活化工艺,得到的凹凸棒石白度为72.1%,相比原土提高了40.8%;SiO2含量为76.7%,相比原土含量提高了56.2%;重要氧化物Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO含量分别为9.55%、5.19%、5.74%和0.157%,相比原土分别降低了28.5%、39.8%、50.7%和98.3%,可以满足电焊条药皮对凹凸棒石白度和氧化物含量的要求。同时,对凹凸棒石酸活化前后的化学组成和结构形貌等进行了表征分析,结果表明,凹凸棒石酸活化过程中碳酸盐基本完全去除,能显著打断、破碎及分散凹凸棒石内部细长而致密有序的晶束。

由于凹凸棒石经酸活化后硫含量显著升高,中心进一步探讨了碱改性和焙烧改性对酸活化凹凸棒石的白度和硫、磷含量的影响。研究了碱的类型、碱的浓度和反应时间及焙烧温度、焙烧时间对酸化凹凸棒石的白度及对硫、磷的去除率影响,确定了最佳的酸化凹凸棒石的碱改性工艺和焙烧改性工艺。采用1%的碱处理1h,硫、磷去除率分别达91%和20%以上,相比处理前碱处理后的酸化凹凸棒石白度值提高了3%。同时还发现,经过一定的焙烧后,凹凸棒石中硫、磷含量相比焙烧前分别降低了87%和7%左右;而白度相比焙烧改性前降低了2%以上。因此,碱改性处理酸活化凹凸棒石获得的凹凸棒石中硫、磷含量更低、白度更高,比焙烧改性更适合处理酸活化凹凸棒石。

最后,我们以不同的改性低品位凹凸棒石为基料,通过和其它添加剂共混,制备了低品位凹凸棒石基电焊条药皮母料。以不同改性低品位凹凸棒石和菱苦土、白云石等共混,研究了凹凸棒石质量配比对电焊条药皮母料白度和化学组成的影响,制备的电焊条药皮母料白度为81.62%,电焊条药皮母料配方中主要化学物质组成为SiO2含量为33.529%、Al2O3含量为5.107%、FeO含量为1.706%、MgCO3含量为44.989%、S含量为0.013%、P含量为0.013%。在此基础上,将电焊条药皮母料和其他添加剂共混,分别制备了E4303和A102电焊条,研究了对电焊条的压涂性能和稳弧、飞溅、脱渣等焊接工艺性能的影响,实验结果表明,添加22%的电焊条药皮母料后的E4303电焊条外观美观,压涂性能良好,焊接时电弧稳定,飞溅率为0.89%,脱渣率80.0%,焊缝熔敷金属化学组成和力学性能达到了GB/T5117-2012国家标准;添加15%的电焊条药皮母料后的A102电焊条压涂性能良好,焊接时电弧稳定,飞溅率为1.8%,脱渣率81.0%,焊缝熔敷金属化学组成和力学性能达到了GB/T983-1995国家标准。


凹凸棒石基电焊条手工制备图

联系方式:

中心主任:陈新德研究员,13724081125

常驻负责人:张海荣,副研究员13332885305