冶金铸造和铸造涂料中锂辉石的应用前景探析

【摘 要】锂辉石是一种锂化学制品原料，在锂化工、玻璃、陶瓷等行业有着广泛的应用，被称为“工业味精”。从国外进口的一些高档铸造砂、铸造涂料中，检测出锂辉石的成分，说明其上具有很大的应用前景。本文主要针对锂辉石在冶金铸造和铸造涂料中的应用前景进行分析和探讨。

【关键词】冶金铸造；铸造涂料；锂辉石；应用前景

前言

我国作为铸造大国，生产出的铸件占据世界铸件总产量的30%以上，部分产品达到和接近世界先进水平。但是，从实际发展情况看，我国铸造业目前正处于发展阶段，缺乏核心竞争力，装备和工艺相对落后，自主创新能力弱，在全球的产业链分工中属于低端环节。因此，加快铸造业产业结构调整，提升相关企业的自主创新能力，是十分重要的。锂辉石在铸造业中的作用是非常巨大的，了解其在冶金铸造和铸造涂料中的应用前景，是推动我国铸造业发展的有力途径，应该引起相关技术人员的重视。

1 锂辉石概述

锂辉石属于辉石的一种，单斜晶系，晶体多呈柱状，粒状或板状，产于花岗伟晶岩中，在适当条件下可以形成粗大的晶体。锂辉石是工业上用于提炼锂元素的优质矿源，在锂化工、玻璃、陶瓷等行业被广泛应用。同时，色彩优美、晶体透明的锂辉石多作为宝石材料。锂辉石又称2型锂辉石，颜色以灰白、灰绿、翠绿、紫色或黄色为主，玻璃光泽，条痕无色。硬度在6.5-7.0之间，密度为3.03-.322g/cm3。锂辉石主要产于富锂花岗伟晶岩中，伴生矿物包括石英、钠长石、微斜长石等。如果对晶体进行加热或者放置在阳光下接受紫外线照射，其颜色会发生改变，同时失去光泽。将锂辉石焙烧至1000℃时，其会迅速转变为β型

锂辉石，并具有热裂性质。

锂辉石由于具有良好的助熔性和降低高温粘性的特性，因此在陶瓷、防火材料等行业得到了广泛应用，可以有效实现节能减排，优化生产工艺、提高产品的质量。以冶金铸造行业为例，锂辉石可以代替氧化钙，作为高温粘度调节剂，从而有效降低保护渣液相高温年度，降低保护渣结晶能力，优化润滑条件。因此，对冶金铸造和铸造涂料中锂辉石的应用前景进行分析，是十分重要的。

2 锂辉石在冶金铸造和铸造涂料中的应用前景

以国外高质量锂辉石材料，对锂辉石在冶金铸造和铸造涂料中的应用进行分析和讨论，为我国相关产业的发展前景指明方向。

2.1 冶金铸造

（1）芯（型）砂：在硅质芯砂或者型砂中，加入适当的锂辉石，可以发挥出以下作用：一方面，可以有效提升芯（型）砂的高温强度，减少或消除其在高温下可能出现的裂纹，确保铸件的质量；另一方面，作为一种有效的助熔剂，加入锂辉石后，可以与铸造砂中存在的杂质相互结合，便于与金属的分离，从而有效减少铸件可能存在的气体缺陷、热膨胀缺陷等。总的来说，在铸造砂中添加适量的锂辉石，可以在一定程度上提升铸件的质量，提高其合格率，减少后续加工环节，提高加工效率，降低生产成本。例如，在我国，经实践研究，在以树脂为粘结剂的硅质芯砂中，加入锂辉石，可以有效抑制树脂的氧化和碳化作用，提升芯砂的高温强度，确保其能够承受更大的金属液的冲刷力和浮力，减少铸件中存在的脉纹缺陷。

（2）保护渣：保护渣包括连铸保护渣和结晶器保护渣，其中，连铸保护渣应用最为普

遍的基料，是sio2-al2o3-cao系，通过在基料中添加相应的助熔剂和炭质材料（对熔化速度进行控制），可以实现连铸保护渣的制备。如果在其中加入锂辉石，借助锂辉石自身的强助熔作用，可以有效降低粘度，增强溶解，在保护渣颗粒之间形成玻璃键，从而提升保护渣的体积稳定性和热稳定性，提高铸件产品的质量。在科技发展的带动下，高速连铸技术在铸造业中得到了广泛的应用，可以极大地提升企业的生产能力。但是，由于高速连铸技术中，从结晶器拉出带液态铸坯的速度大大提高，使得结晶器内部钢水的凝固条件发生了很大的变化，很容易影响操作的稳定性和铸坯质量。对此，要改善结晶器保护渣的质量和性质。目前，含有澳洲锂辉石的预熔型结晶器保护渣，具有较高的熔化速度，可以迅速进入结晶器，凭借其自身良好的润滑作用、稳定的熔融温度等特点，可以有效满足高速连铸的要求，在保证生产速度和生产质量的同时，也可以减少对结晶器的磨损，延长其使用寿命。

2.2 铸造涂料

当前，在国外发达国家，消失模铸造工艺（epc）可以说是铸造业发展中的一次重大革命，被称为20世纪的绿色铸造工艺。该技术的特点在于，利用泡沫塑料高分子材料，制作成与待铸零件尺寸完全一致的实型模具，经浸涂耐火粘接涂料之后并烘干后，埋入干砂造型，之后，经三维微震加负压紧实。然后，在没有泥芯和活块的情况下，浇入熔化的金属液，使得泡沫塑料模受热气化，进而一次成形。在epc铸造中，锂辉石应用于铸造涂料的意义是非常重要的。由于锂辉石自身的表面十分光洁，与多种粘结剂都有着较大的亲和力，可以有效提高涂层的强度和涂挂性，因此是一种非常有效的助熔剂和悬浮剂。由锂辉石的性质可知，在经过高温焙烧后，锂辉石可以转变为β型锂辉石，这种呈现出熔融玻璃状的物质具有极低的热膨胀系数，因此可以有效减少涂层膨胀，抑制受高温后发生的氧化和碳化现象。

在epc铸造的铸造涂料中，加入锂辉石，可以取得以下效果：

（1）提高铸造涂料的悬浮稳定性，提升涂料的涂挂性，便于进行操作和使用，同时可以保证涂层的层数和厚度；

（2）当涂层烘干后，不容易出现开裂，也不会出现起泡、脱落的现象；

（3）在高温环境下，锂辉石自身的强助熔作用，可以在一定程度上提高涂层的透气性，从而使得消失模的气化产物可以快速逸出，从而减少了铸件上气孔的存在，保证了铸件的质量；

（4）在经过矿化、冶金等作用后，涂料会形成玻璃渣，具有良好的抗粘砂性，很容易进行清理，不会影响铸件表面的光洁效果。

例如，在吴景峰于2004年发表的《锂辉石等新材料在铸铁消失模涂料中的反应》一文中，提出了在铸铁消失模涂料的配方中，加入约20%的锂辉石，以对涂料的性质进行改善。相关实践表明，这种新的铸造涂料在强度上较原涂料高出将近一倍，而且涂层容易剥离，有效解决了粘砂的问题，浇筑出的铸件表面质量甚至优于进口铸件，同时涂料的成本要远远低于进口涂料。

3 结语

总而言之，锂辉石作为一种优秀的化工材料，在冶金铸造和铸造涂料中发挥着非常重要的作用，不仅可以对铸造工艺和铸造技术进行优化，提升铸造产品的质量，还可以实现铸造企业的节能减排，推动我国铸造业的可持续健康发展。