CN101663112B - 铸造用砂的热再生 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于使被水玻璃污染的铸造废砂再生的方法，其中：提供被由水玻璃制造的粘合剂污染的铸造废砂，在所述粘合剂中添加有颗粒金属氧化物；和对所述铸造废砂进行热处理，其中所述铸造废砂加热到至少200℃的温度，由此得到再生铸造用砂。本发明还涉及如利用本发明方法得到的再生铸造用砂。

Description

铸造用砂的热再生
本发明涉及被水玻璃污染的铸造用砂的再生方法以及例如可通过该方法得到的模材料。
用于生产金属体的铸模基本上采取两种设计来制造。第一种形成所谓的型芯或模。铸模由这些型芯或模组装而成，基本形成待生产铸件的阴模。第二种形成中空体，即用作补偿贮器的所谓浇道(feeder)。浇道接收液体金属，通过适当测量来确保浇道中的金属比在形成阴模的铸模中的金属更长时间地保持为液相。如果金属在阴模中凝固，则液体金属可从补偿贮器流入以补偿随金属凝固而出现的体积收缩。
铸模由难熔材料例如石英砂构成，石英砂粒在铸模成型后通过合适的粘合剂粘结以确保铸模具有足够的机械强度。因此，使用经合适的粘合剂处理的铸造用砂来生产铸模。难熔模基材优选以可浇注形式存在，以使其可浇入合适的中空模并在其中压缩。粘合剂在模基材颗粒之间产生强内聚力，使得铸模获得必要的机械稳定性。
铸模必须满足各种要求。在其浇铸过程中，铸模必须首先表现出充分的稳定性和耐温性以在由一个或更多个(部分)铸模形成的中空模腔中接收液体金属。在凝固过程开始后，沿真空模腔壁形成的凝固金属层确保铸模的机械稳定性。铸模的材料必须在金属所释放的热的作用下以失去其机械强度的方式立刻崩解，即难熔材料的个体颗粒之间的内聚力被消除。这是通过粘合剂例如在热作用下分解而实现的。冷却后，振动已凝固的铸件，在此情况下，理想的是铸模材料崩解成可以从金属模的空隙中倾倒出的细砂。
有机和无机粘合剂均可用于生产铸模，每种情况下均可通过冷或热的方法固化。在本文中，冷方法是指基本在室温下实施而不加热铸模的方法。在该情况下，通常通过由例如作为催化剂穿过待固化铸模的气体所引发的化学反应来进行固化。在热方法中，将模材料混合物在成型后加热至足够高的温度，以例如驱除粘合剂中所含的溶剂或引发使粘合剂固化的化学反应(例如交联)。
目前，有机粘合剂经常用于生产通过气态催化剂来加速固化反应或通过与气态固化剂反应来固化的铸模。这些方法称为“冷盒”法。
使用有机粘合剂生产铸模的一个例子是所谓的聚氨酯冷盒法。第一组分由多元醇溶液构成，主要是酚醛树脂。第二组分是聚异氰酸酯溶液。因此，根据US3,409,579A，通过使气态叔胺穿过成型后的模基材和粘合剂的混合物来使聚氨酯粘合剂的两组分反应。聚氨酯粘合剂的固化反应包括加成聚合，即不消除诸如水的副产物的反应。这种冷盒法的另一优点包括良好的生产率、铸模尺寸精确性、以及良好的机械性能例如铸模强度、模基材和粘合剂的混合物的加工时间等。
热固化有机法包括基于酚醛树脂或呋喃树脂的热盒法、基于呋喃树脂的温盒法和基于酚醛清漆树脂的康宁法。在热盒法和温盒法中，使用仅在升温下有效的潜在固化剂处理液体树脂得到模材料混合物。在康宁法中，将诸如石英砂、铬矿砂和锆砂的模基材在约100至160℃温度下与在此温度下为液体的酚醛清漆树脂一起包封。加入六亚甲基四胺作为后续固化的反应助剂。在前述的热固化技术中，在加热到至多300℃的可加热工具中进行成型和固化。
无论固化机理如何，所有的有机体系在将液体金属浇入铸模的过程中都一样，它们热分解并且同时可能释放出污染物，例如苯、甲苯、二甲苯、苯酚、甲醛以及部分未经确认的更高级裂解产物。确实可以通过各种方法使这些物质的释放最小化，但是在使用有机粘合剂的情况下不可能完全避免。即使在含有一部分有机化合物的无机-有机杂化体系例如用于甲阶酚醛树脂-CO2法的粘合剂中，在浇铸金属期间也发生这种不希望的释放。
为了在浇铸过程中避免分解产物的释放，必须使用基于无机材料的或至多含有极少部分有机化合物的粘合剂。这种粘合剂体系已经为人所知了一段时间。已经发展出可通过引入气体来固化的粘合剂体系。这样的体系描述在例如GB782205中，其中使用可通过引入CO2来固化的碱金属水玻璃作为粘合剂。DE19925167描述了一种包含碱金属硅酸盐作为粘合剂的放热浇道复合物。此外，还发展出了在室温下自固化的粘合剂体系。这种基于磷酸和金属氧化物的体系描述在例如US5,582,232中。最后，在例如热工具中高温固化的无机粘合剂已为人所知。这种热固化粘合剂体系由例如描述了一种由碱金属水玻璃和硅酸铝组成的粘合剂体系的US5474606而为人所知。
在铸件生产期间，累积了大量受到粘合剂残留物污染的铸造废砂。因此，这些废砂必须或者丢弃，或者采用合适的方式进行处理以使其可任选被重新用于生产铸模。这同样适用于所谓的过剩砂即混有粘合剂但还没有固化的砂，也适用于还没有进行浇铸的型芯或型芯段。
最广泛使用的是机械再生，其中通过磨擦除去在浇铸后残留在铸造废砂上的粘合剂残余物或分解产物。为此，砂可以例如激烈运动，以通过相邻砂粒的碰撞而除去附着在砂粒上的粘合剂残余物。然后，可通过筛分和脱尘使粘合剂残余物与砂分离。
然而，通过机械再生通常并不能从砂上完全除去粘合剂残余物。此外，由于在机械再生过程中作用在砂粒上的强作用力，导致可能发生强磨损或砂粒可能碎裂。因此，经机械再生加工的砂经常不具备与新砂相同的品质。因此，如果将机械再生砂用于生产铸模，则可能产生铸件品质下降的后果。
为了除去有机粘合剂的残余物，可在通入空气的同时加热铸造废砂，以使粘合剂残余物燃烧。DE4111643描述了一种用于连续再生粘结有合成树脂的铸造废砂的设备。在此情况下，经机械预清洗后，将铸造废砂供应至热再生段，其中残留在砂粒上的粘合剂残余物被烧掉。热再生段包括砂预热器、在单个段中相互叠置的以逆流原则运行的阶式加热炉和流化床、以及砂冷却器。将在盘管中强迫流过砂冷却器的冷空气作为热空气供应至炉中以产生湍流。也可以将其用作燃烧器空气。此外，来自砂冷却器内部的热空气被送入砂预热器用于加热砂。因此，所达到的温度分布不会导致燃烧不完全以及由此导致的形成有害废气。
通常在重新处理之前将废砂与铸件分离。然而，一种已知方法是在浇铸之后立刻将利用粘合剂生产的型芯和模与铸件一起在炉中持续相当长时间地加热至约400至550℃的温度。随着有机粘合剂的除去，热处理还导致铸件的冶金学改性。
因此，EP0612276B2描述了一种用于对铸件和与其附着的型芯进行热处理的方法，该型芯包括粘结有可燃粘合剂的砂，由此可从砂型芯中回收砂。在此情况下，铸件被引入炉中并在炉中加热使得部分型芯与铸件分离。在炉内收集的分离砂粒得到回收。该情况下的回收工艺步骤包括至少一个使炉内分离的砂型芯部分流化的步骤。该分离的砂型芯部分的流化可以例如通过引入压缩空气而由此使砂粒保持悬浮来进行。
被无机粘合剂例如水玻璃所污染的铸造废砂例如可以通过机械再生来进行再处理。在本文中，对废砂进行热预处理可导致包围砂粒的粘合剂膜脆化，从而可容易地机械磨除粘合剂膜。
DE4306007A1描述了一种水玻璃污染的铸造废砂的热处理方法。铸造废砂得自利用酸性气体主要是二氧化碳进行固化的铸模。初期对铸造废砂进行机械粉碎，然后加热至超过200℃。由于热处理，污染成分被销毁或转化为使得铸造用砂适合用于其它模制工艺。该说明书没有给出实施例，因此该方法的准确实施方式依然不明。特别是没有记载在废砂经热处理后是否还对砂粒进行机械研磨以除去粘合剂。
DE1806854A也描述了一种用于铸造废砂的再生方法，其中初期对废砂进行退火，然后进行特殊处理以除去粘合剂残余物。在此情况下，所有的铸造废砂本身可用，无论是否粘结有机或无机粘合剂。只是对粘结有水泥的铸造用砂推荐进行水洗工艺。方了从退火的铸造废砂中除去粘合剂残余物，初期冷却经退火的砂，接着通过砂粒的温和磨擦或碰撞来从砂粒上除去可能残存的所有粘合剂残余物。然后对砂进行筛分和脱尘。
优选以振动方式用水冷却经退火的砂至稍高于100℃的温度，由此引发粘合剂残余物中的收缩应力，由于突然形成水蒸汽，从而迫使粘合剂残余物从砂粒表面上打开，因而可更容易地从砂粒上除去粘合剂残余物。
M.Ruzbehi，Giesserei 74，1987，p.318-321报道了对具有水玻璃-酯粘合剂体系的模材料进行热再生的研究。由于对废砂进行热处理，使得用作粘合剂的水玻璃-酯体系变脆并因此更容易从砂粒上机械磨除。
作者假定Na2O的含量是水玻璃粘合砂再生的关键因素。当Na2O含量增加时，砂的耐火度下降。在使用水玻璃-酯粘合体系时，残留在废砂上的酯残余物导致废砂在重复利用时出现不受控的固化行为。由于在废砂上的酯残余物难以测定，因此作者采用再生砂的Na2O含量作为再生处理(即从废砂中除去粘合剂)的标准。在对砂进行反复循环后，自约第7次循环开始建立起废砂中Na2O含量的平衡。在热处理过程中，废砂被加热至约200℃。结果，没有发生砂粒烧结。在经热处理的砂粒的显微照片中，可以观察到粘合剂膜的部分脆化和裂开，因而可从砂粒上机械磨除粘合剂膜。
然而，已经表明粘合剂的磨除进行地非常不完全并且砂粒在处理后具有粗糙表面。与新砂相比，再生废砂表现出大量缺点。因此，对于常规型芯注射机而言，再生废砂可能发生注射效率下降。这例如表现为由再生废砂生产的铸模密度下降。由再生废砂生产的铸模还表现出较低的强度。最后，与使用新砂生产的铸模材料混合物相比，由再生废砂生产的铸模材料混合物的加工时间更短。由机械再生废砂生产的铸模材料混合物显著更快地出现结壳。
由机械再生废砂生产的模材料混合物的加工时间可通过将任选混有表面活性剂的约0.1-0.5wt.％的水加入模材料混合物中而得到改善。该手段也可用来改善由该模材料混合物生产的铸模的强度。然而，再生废砂不能通过该手段而达到新砂的质量。此外，该结果的可复现程度有限，因此在生产铸模过程中会出现工业生产本身不可接受的不确定性。
无机粘合剂，尤其是基于水玻璃的无机粘合剂，即使在铸模固化后也大部分可溶于水。由此，铸造用砂的加工也可以通过用水洗去砂上的无机粘合剂残余物来完成。水已经可以用于清洗附着废砂的铸件。因此，例如，EP1626830所描述的生产线提供了湿型芯移除。但是，没有讨论废砂再生。
DE102005029742描述了一种处理铸造用模材料的方法，其中用水清洗铸造废砂。为此，在浇铸后，使粘结有无机粘合剂的废砂与铸件干分离。将结块的废砂干粉碎。将粉碎的砂筛分以得到特定粒径并移除不期望的细粒。将经筛分的砂分成两部分物流，一部分物流作为中间存储。另一部分物流用水清洗直至从颗粒表面充分洗除粘合剂残余物和浇铸过程的产物。清洗后，分离清洗水并干燥砂。然后，可将从中间存储移出的部分筛分废砂再次加入清洗废砂中。
铸造废砂的湿清洗本身是非常高效的。由清洗废砂制造的型芯的强度大致相当于使用新砂所获得的值。但是，这些由再生废砂生产的模材料混合物的加工时间略短于使用新砂时的加工时间。而且，由于累积的大量清洗水必须再次净化，因此废砂清洗是非常昂贵的。另一缺点在于湿砂在重新使用之前必须再次干燥。
DE3815877C1最终描述了一种在铸造废砂再生过程中分离无机粘合剂体系的方法，其中利用超声波处理废砂在例如水中的悬浮体。膨润土、水玻璃和水泥被具体指定为示例性的粘合剂体系。根据一个优选实施方案，废砂可在超声波处理前进行热处理。热预处理的优选温度范围指定为400-1200℃，特别优选600-950℃。在实施例中描述了粘附有作为粘合剂残余物的膨润土/碳的废砂处理。利用热处理移除在不允许直接重新利用的膨润土中的碳，其中碳以高浓度的芳烃碳聚合物的形式富集。
如上所述，对于铸模生产而言，基于水玻璃的粘合剂的重要性增加，这是因为铸造过程中有害排放可由此得到显著减少。近来，已经为铸造工业开发出了非常有效的基于水玻璃的粘合剂，其含有部分细粒金属氧化物，尤其是细粒二氧化硅。这些粘合剂被热固化，即通过蒸发水玻璃所含的水。通过加入细粒金属氧化物，尤其是从热工具中直接移出时的强度增大，因此还可以使用该无机粘合剂生产非常复杂的型芯。这种基于水玻璃的粘合剂描述在例如WO2006/024540A中。
然而，在使用水玻璃基粘合剂预先进行热固化的废砂的再生期间，观察到再生废砂在使用水玻璃基粘合剂进行重复利用时加工时间缩短。为了解决该问题并获得对于工业应用而言合适的加工时间，例如可在再生废砂中加入更高质量的新砂从而降低再生废砂中所夹带的粘合剂的相对比例。还可以将再生废砂与具有不同性质的其他再生废砂混合。废砂选择为在重新加入含水玻璃的粘合剂后获得满意的加工时间。
利用上述新开发的水玻璃基粘合剂，还可以生产具有非常复杂的几何形状的型芯和模。由于作为对日益严格的排放和工作保护规定的预期结果，无机粘合剂对于铸造工业的重要性将增加，因此未来将累积更大量的必须再生处理的被水玻璃污染的废砂。因此，对于废铸模砂的再生方法存在更高的要求，其中这些方法应该易于实施并且必须提供具有可再现质量的再生废砂，即再生废砂应该基本上能够以与新砂相同的方式进行加工。
因此，本发明的一个目的是提供一种再生处理被水玻璃污染的铸造用砂的方法，该方法可以简单有利地实施，使得即使在反复进行再生处理后，砂仍具有用于生产铸模的高质量。特别地，该方法应该能够使那些使用已加入特定金属氧化物特别是二氧化硅以增加强度的水玻璃基粘合剂预先硬化的废砂再生。
该目的通过具有权利要求1的技术特征的方法而实现。根据本发明的方法的有利实施方案是从属权利要求的主题。
已经出乎意料地发现，如果目前的废铸模在金属浇铸后加热到至少200℃的温度持续相当长的时间，则铸造用砂颗粒之间的内聚力显著下降。通过热处理进行再生处理的铸模砂在用水玻璃基粘合剂进行重复利用时不表现出先期固化。再生废砂的加工时间与新砂的加工时间相当。在该情况下，不必在热处理后从砂粒上机械磨除粘合剂。相反，再生废砂可在热处理后直接重新利用。可任选地例如通过筛分或空气分离进行分级以除去过量的颗粒。
本发明人假定在通过从砂粒上机械磨除粘合剂来再生废砂期间或在至少部分湿处理期间，少量的颗粒/粒子形金属氧化物尤其是二氧化硅被再生废砂夹带进新制备的模材料混合物中。颗粒金属氧化物可能引发显著降低模材料混合物加工时间的水玻璃先期固化。
然而，如果如根据本发明的方法那样对废砂进行化学处理，则粘附于砂粒上的粘合剂中存在的颗粒金属氧化物可能使粘附的水玻璃玻璃化。在砂粒上形成由水玻璃形成的仅有低反应性的玻璃样层。这表现在例如可抽提的钠离子量在砂再生期间减少，因而在再生砂中含量极低。
废铸模的强度由于热处理而显著下降，使得其甚至在弱机械作用下就崩解。在此情况下的崩解机理还不清楚。然而，本发明人假定粘附于铸造用砂上的水玻璃至少部分与砂粒反应，从而在颗粒金属氧化物特别是二氧化硅的作用下，在所述砂的表面上可形成薄玻璃壳。砂粒表面由此而更平滑，因此砂粒在再生引入模材料混合物后可以在型芯注射机中毫无问题地加工以得到铸模。
残留在砂粒上的水玻璃只是导致粒径少许下降，因此在由于尺寸过度增大而在例如热处理后的分级如筛分步骤期间将再生处理的砂粒分离之前，铸造用砂可以进行多次循环。
可以例如通过测定酸消耗作为废砂中残存的可抽提钠离子的量度来跟踪铸造废砂的再生进展。如果铸造用砂仍含有相当大的聚集体，则初期例如使用锤击使其破碎。然后，可利用筛孔宽度为1mm的筛网对铸造用砂进行进一步筛分。然后将一定量的铸造用砂悬浮在水中并使之与限定量的盐酸反应。接着，通过NaOH回滴定来测定未与铸造用砂或粘附于铸造用砂的水玻璃反应的酸量。然后，可以根据所用酸量与回滴定之差来确定铸造用砂的酸消耗。
然而，除了酸消耗外，也可以使用其他参数来跟踪热处理的进展。例如，可使用铸造用砂悬浮体的pH或电导率。该悬浮体可通过例如将50g铸造用砂悬浮在一升蒸馏水中来制备。在热处理期间，砂粒获得平滑表面。因此，例如砂的可浇注性也可用作参数。
由再生铸造用砂生产的模材料混合物的性质例如其加工时间或由该模材料混合物生产的铸模的性质例如其密度或弯曲强度也可用于评估铸造废砂的热处理。
当针对工业应用实施根据本发明的方法时，可以例如采取通过系统系列测试来测定的方式进行。
因此，可热处理铸造废砂的样品，系统改变处理温度和处理时间。然后，可在每种情况下对热再生处理样品进行酸消耗测定。
在每种情况下，由单一样品生产模材料混合物并测定其加工时间。此外，由模材料混合物生产样体并测定其密度或弯曲强度。然后，从性质满足要求的样体中选择，然后例如将相关的再生处理的铸造用砂样品的酸消耗用作更大规模热处理的标准。
根据本发明的再生处理铸造废砂的方法易于实施并且本身不需要复杂的设备。通过根据本发明的方法获得的再生铸造用砂与新砂具有几乎相同的性质，即由再生处理的铸造用砂生产的铸模具有与新砂相当的强度和相当的密度。此外，由再生铸造用砂加入水玻璃生产的模材料混合物具有与基于新砂的模材料混合物几乎相同的加工时间。因此，根据本发明的方法提供了可再生处理被含水玻璃的粘合剂污染的铸造废砂的简单且经济的方法，其中模材料混合物或铸造废砂含有颗粒金属氧化物。
具体而言，根据本发明的用于再生处理被水玻璃污染的铸造废砂的方法实施如下：
-提供被基于水玻璃的粘合剂污染的铸造废砂，所述粘合剂添加有颗粒金属氧化物；和
-对所述铸造废砂进行热处理，其中所述铸造废砂加热到至少200℃的温度，由此得到再生铸造用砂。
铸造废砂本身应理解为待用于再生处理的被水玻璃污染的任意铸造用砂，其中在之前的制造循环中已将颗粒金属氧化物加入水玻璃以改善铸模的初期强度。由此，粘附于铸造废砂的粘合剂壳仍含有颗粒金属氧化物。铸造废砂也可来源于废铸模。铸造废砂可以完整形式或破裂成几部分或碎块的形式存在。铸造废砂还可粉碎至再次以被水玻璃污染的铸造用砂形式存在的程度。废铸模也可以是已经用于金属浇铸的铸模。
然而，废铸模也可以是未用于金属浇铸的铸模，这可能是因为过剩或有缺陷。同样包括铸模的部分型模。例如，永久型模即所谓的锭模可以与由水玻璃硬化的铸造用砂构成的铸模组合用于金属浇铸。后者可通过根据本发明的方法进行再生处理。铸造废砂还应理解为例如残留在型芯注射机的供应仓或供应线中且未固化的过量砂。
根据本发明，铸造废砂中所含的用作粘合剂的水玻璃含有颗粒金属氧化物。在模材料混合物生产期间的铸造用砂的前述应用中，该金属氧化物已经加入粘合剂水玻璃以改善由模材料混合物生产的铸模的强度。铸造废砂可完全由被这种粘合剂污染的铸造用砂构成。然而，可以将其他铸造废砂与上述铸造废砂一起再生。这种其他铸造废砂例如可以是被有机粘合剂污染的铸造用砂或被没有添加颗粒金属氧化物的水玻璃基粘合剂污染的铸造用砂。为了能够利用根据本发明方法的优点，尤其是不需要在热再生后将残留的粘合剂残余物与砂粒进行机械分离，添加有颗粒金属氧化物的水玻璃基粘合剂污染的铸造废砂的比例优选大于20wt.％，优选大于40wt.％，特别优选大于60wt.％，尤其优选大于80wt.％，相对于待再生的铸造用砂的量计。
在此情况下，颗粒金属氧化物应理解为极细的金属氧化物，其一次颗粒的平均直径优选为小于1.5μm，特别优选为0.10μm-1μm。但是，也可以通过一次颗粒的聚集形成更大的颗粒。
在根据本发明方法的实际实施过程中，铸造废砂的主要部分在废铸模的再生处理期间累积。因此，根据一个优选实施方案，铸造废砂以已经用于实施金属浇铸的废铸模形式存在。
如果铸造废砂以已经用于实施金属浇铸的铸模形式提供，则根据本发明方法的第一实施方案，铸造废砂仍可包含铸件。因此，对于热处理而言，废铸模可以金属浇铸后所得的形式直接使用。对其中包含铸件的铸模整体进行热处理。为此，可将包含铸件的铸模转移至合适尺寸的炉中。由于热处理，使得铸造废砂颗粒之间的内聚力弱化。铸模崩解并且铸造用砂可通过合适装置例如在炉中收集。铸模在炉中的崩解可通过对铸模进行机械处理来辅助。为此，例如可对铸模进行振动。
因此，对于实施根据本发明的方法而言，不必使铸模与铸件分离。任选地，由于对废铸模的热处理，使得铸件可同时实现冶金改进。然而，根据本发明方法的另一实施方案，使废铸模在初期即与铸件分离，然后对与铸件分离的废铸模进行再生处理。
被水玻璃污染的铸造废砂在铸造生产铸件的常规过程中累积。可以采取本身已知的方式生产利用水玻璃基粘合剂固化的金属浇铸用铸模。添加有颗粒金属氧化物的水玻璃基粘合剂可以通过常规方法固化。例如，可通过用气态二氧化碳处理由相应的模材料混合物生产的铸模来进行固化。此外，铸模可已经通过水玻璃-酯法生产。在此情况下，将酯例如二乙酸乙二醇酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯等与铸造用砂混合，然后添加水玻璃。通过酯的皂化以及pH值的相关偏移来进行固化。然而，也可以通过从水玻璃基粘合剂中除去水来使铸模硬化。优选后一种热固化方法。铸模可由单一模构成。但是，铸模也可以由多个模构成，所述多个模任选分离操作，然后组装成铸模。
铸模还可以包含不用水玻璃作为粘合剂而是例如用有机粘合剂如冷盒粘合剂来硬化的区段。铸模还可以部分由永久模形成。然后，可以利用根据本发明的方法对铸模的由利用水玻璃硬化的铸造用砂构成的部分进行再生处理。铸模还可以例如仅包含由利用作为粘合剂的水玻璃硬化的铸造用砂构成的型芯，而铸模由所谓的原砂生产。然后，在废铸模中通过根据本发明的方法对含有被水玻璃污染的铸造用砂的部分进行分离和再生处理。
金属浇铸用的铸模以常规方式使用，由此，在金属冷却后得到可通过根据本发明的方法再生的废铸模。
对于再生处理而言，将铸模加热到至少200℃的温度。在此情况下，铸模的整个体积应该达到该温度，以实现铸模的均匀崩解。铸模进行热处理的持续时间取决于例如铸模的尺寸或含水玻璃的粘合剂的量，并且可通过取样来测定。所取的样品应该在例如振动铸模期间发生的轻微机械作用下崩解以使砂松动。铸造用砂粒之间的内聚力应弱化至可容易地筛分经热处理的铸造用砂以分离较大聚集体或污染物的程度。
热处理的持续时间可选择为对于小铸模相对短，尤其是在温度选择为较高的情况下。对于较大的铸模而言，尤其是在其仍包含铸件的情况下，处理时间可选择为相对较长，至多为几个小时。热处理实施期间的时间间隔优选为5分钟至8小时。热再生的进展可例如通过对经热处理的铸造用砂的样品测定酸消耗来跟踪。铸造用砂如铬铁矿砂自身可具有铸造用砂影响酸消耗的基本性质。但是，可使用相对酸消耗作为用于再生进展的参数。为此，在初期测定针对再生所提供的铸造废砂的酸消耗。
对于再生的观测而言，测定再生铸造用砂的酸消耗并对铸造废砂的酸消耗进行关联。由于利用根据本发明的方法进行热处理，因此再生铸造用砂的酸消耗优选下降至少10％。优选继续进行热处理，直至与铸造废砂的酸消耗相比，再生铸造用砂的酸消耗下降至少20％，特别是至少40％，尤其优选至少60％并且特别优选至少80％。酸消耗以每50g铸造用砂所消耗的ml数表示，以类似于VDG Merkblatt P 28(1979年5月)所给出的方法采用0.1N盐酸来测定。用于测定酸消耗的方法在实施例中详细说明。
可通过任意方法对铸模自身加热。例如，可以将铸模暴露于微波辐射中。但是可以使用其他方法加热铸模。还可以在铸造用砂中加入放热材料，该放热材料单独或与其他热源组合提供处理所必需的温度。热处理的持续时间可受铸模加热温度的影响。已经在约200℃的温度下观察到崩解。该温度优选高于250℃，特别是高于300℃。用于热处理的上限温度本身对应于砂的烧结温度。然而，该温度主要是受到实施热处理的设备的设计所限。热处理温度优选低于1300℃，特别优选低于1100℃，尤其优选低于1000℃。如果铸模除了含水玻璃的粘合剂外还含有有机污染物，则温度优选足够高以使有机污染物燃烧。
在热处理期间温度可保持恒定。但是，也可以在热处理期间实施温度以预定方式变化的温度程序。例如，热处理初期可在相对高的温度例如在高于500℃的温度下进行，以燃烧有机污染物并加速废铸模的崩解。然后温度可逐渐降低以例如将酸消耗调节至期望值。
如上所述，根据第一实施方案，铸模可在尚未与铸件分离的状态下进行热处理。在此情况下，铸模和铸件二者均经受热处理。
根据第二实施方案，铸模在热处理前与铸件分离。为此可使用常规方法。例如，可通过机械作用粉碎铸模或可振动铸模以使其崩解为多个碎块。
为了确保在热处理期间均匀加热铸模或由其形成的较大聚集体，铸模优选至少破碎成粗碎块，例如直径为约20cm或更小。碎块的最大尺寸优选为小于10cm，特别优选小于5cm，尤其优选小于3cm。可利用常用设备例如碎块机来破碎铸模。例如，在利用气锤或凿子或通过振动来分离铸模的情况下，可以得到相应尺寸的碎块。
但是，优选无需机械处理热再生的废砂并且只是通过相应的分级来移除过量颗粒。这例如通过碎裂和平滑避免了对砂的机械损伤，易于得到可浇注的砂。当使用以此方式再生的铸造用砂时，在再次用作为粘合剂的水玻璃处理以得到模材料混合物时，观察到与新砂相比基本没有缩短加工时间。
热处理所需的温度初期可以任意方式调节。除了例如用微波处理外，优选通过将铸模(任选为破碎形式)转移至热处理炉中。
炉本身可任意设计，只要确保铸模材料均匀加热即可。炉可构建为不连续地进行热处理，即以间歇方式将任选破碎的铸模装载至炉中，并在下批料装入炉中之前，再次从炉中移出热处理材料。但是，也可以提供允许进行连续工艺控制的炉。为此，可将炉构建为例如轨道或通道的形式，从中通过例如传送带输送废铸模。诸如从被有机粘合剂污染的铸造废砂的热再生中得知的炉可以用于处理被水玻璃污染的铸造废砂。
优选在热处理期间移动铸造废砂。例如可通过沿三个空间轴移动铸模或由其得到的碎块来进行该移动，使得铸模或碎块执行转动，由此可以得到进一步碎裂的铸模或由其形成的更小的铸砂聚集体。这种移动可例如通过利用搅拌器或在转鼓中移动由铸模形成的更小的铸造用砂聚集体来实现。一旦铸造废砂被破碎至以砂形式存在的程度，就还可利用热压缩气流通过在流化床中使砂保持悬浮来进行。
根据一个优选的实施方案，使用转炉来热处理铸造废砂。已经表明，如果对铸模进行粗预破碎，则废铸模可以在穿过转炉期间实现深度崩解。如果再生铸造用砂在离开转炉后还残留有较大聚集体，则例如可以通过筛分来分离它们。
还可以在惰性气氛中进行热处理。然而，有利的是在允许空气进入的情况下进行热处理。这减少了热处理的成本，一方面是由于不需要采取特殊的手段排除氧的进入。在允许空气进入的热处理情况下的另一优点在于污染铸造废砂的有机污染物被燃烧从而获得进一步的净化。
根据本发明的再生铸造用砂的方法可以与其他工艺方法组合。因此，在热处理后可以继续进行从砂粒上磨除部分水玻璃的机械处理和通过筛分和/或脱尘去除部分水玻璃。还可以在根据本发明的方法之前或之后进行湿加工方法。因此，例如在热处理之前，可用水清洗铸造废砂以除去部分水玻璃。由于这种湿处理需要相当大花费，砂必须在清洗后干燥并且受污染的水必须进行处理，所以根据本发明的方法优选进行干处理而不采用湿步骤。干再生的另一优点在于热处理后仍残留在铸造用砂中的任选干扰物质可牢固地粘附至砂粒上由水玻璃形成的层中。因此，如果铸造用砂在几次循环之后由于粒径增加过大而取出，则砂的弃置可相对简单。
在热处理后或重新用作铸造用砂来生产新铸模前，优选筛分再生的铸造用砂以分离较大的聚集体和脱尘。为此可使用已知设备，例如由铸造废砂的机械再生或有机粘结的铸造用砂的热再生中已知的设备。
再生的结果已经受到用于生产金属浇铸用铸模的方法的积极影响。
在该方法的最简单实施方式中，基本上使用其中添加部分颗粒金属氧化物的水玻璃作为粘合剂。在该实施方案中，提供包含铸件的废铸模，由此：
-提供模材料混合物，其包含至少一种铸造用砂和至少一种含水玻璃的粘合剂以及颗粒金属氧化物，
-将所述模材料混合物加工成新铸模并使其固化，和
-使用上述新铸模进行金属浇铸从而得到包含铸件的废铸模。
新铸模的铸造和后续的金属浇铸均通过已知方法进行。模材料混合物通过移动铸造用砂并随后以任意顺序添加颗粒金属氧化物或水玻璃来生产。进一步移动该混合物直至铸造用砂被水玻璃均匀涂覆。
可使用常用材料作为生产铸模的铸造用砂。例如，合适的有石英砂或锆砂。此外，纤维铸模基材如耐火土纤维是合适的。其他合适的铸造用砂是例如橄榄石砂、铬矿砂、蛭石砂。
合成的模基材也可以用作铸造用砂，例如已知为“Cerabeads
Figure G2008800125758D00141
”或“Carboacucast
Figure G2008800125758D00142
”的硅酸铝中空球(所谓“微球”)或球形陶瓷模基材。出于经济原因，这些合成模基材优选仅部分添加到铸造用砂中。相对于铸造用砂的总量，合成模基材所用比例优选为小于80％，特别是小于60％。这些球形陶瓷模基材含有例如不同比例的作为矿物的莫来石、金刚砂、β-方晶石。他们含有氧化铝或二氧化硅作为主要组分。典型的组成包含例如约相同比例的Al2O3和SiO2。此外，其他组分例如TiO2、Fe2O3的含量可小于10％。球形模基材的直径优选小于1000μm，特别是小于600μm。合成生产的铸模基材例如莫来石也是合适的(xAl2O3.ySiO2，其中x＝2-3，y＝1-2，理想化学式Al2SiO5)。这些合成模基材没有天然来源并且还可例如在硅酸铝中空微球或球形陶瓷模基材的生产期间那样经历特殊成型方法。
根据本发明方法的另一实施方案，使用玻璃材料作为铸造合成模基材。他们特别是作为玻璃球或玻璃颗粒使用。可使用常规玻璃，其中优选玻璃具有高熔点。例如由碎玻璃形成的玻璃珠和/或玻璃颗粒是合适的。该玻璃的组成在下表中作为一个实例给出。
表：玻璃的组成
 组分   碎玻璃   硼酸盐玻璃
 SiO2   50-80％   50-80％
 Al2O3   0-15％   0-15％
 Fe2O3   ＜2％   ＜2％
 MIIO   0-25％   0-25％
 MI 2O   5-25％   1-10％
 B2O2   ＜15％
 其他   ＜10％   ＜10％
MII：碱土金属，例如Mg、Ca、Ba
MI：碱金属，例如Na、K
除了上表中给出的玻璃外，还可以使用前述化合物的含量在所述范围之外的其他玻璃。也可以使用除所述氧化物外还含有其他元素或其氧化物的特种玻璃。
玻璃球的直径优选为1-1000μm，优选5-500μm，特别优选10-400μm。
在使用铝的铸造实验中，发现当使用合成模基材主要是玻璃珠、玻璃球或微球时，与使用纯石英砂的情况相比，在浇铸后残留的粘附于金属表面的铸造废砂更少。因此，使用合成模基材可以产生平滑的铸造表面，由此不再需要昂贵的喷射后处理或只是在至少相当低的程度上需要。
不必由合成模基材形成全部铸造用砂。合成模基材的优选比例为至少约3wt.％，特别优选至少5wt.％，尤其优选至少10wt.％，优选至少约15wt.％，特别优选至少约20wt.％，相对于铸造用砂的总量计。
铸造用砂优选表现出可浇注的状态，使得可在常规的型芯注射机中加工模材料混合物。铸造用砂可由尚未用于金属浇铸的新砂形成。但是，用于生产铸模的铸造用砂优选包含至少一部分再生处理的铸造用砂，尤其是如通过根据本发明的方法获得的再生处理的铸造用砂。再生处理的铸造用砂的比例可在0-100％之间任意选择。该方法尤其优选的方式为只有在根据本发明的再生处理期间例如在筛分期间损失的铸造用砂部分由新砂或其他合适的砂补充。例如最初粘结有有机粘合剂的热再生砂是合适的。也可使用机械再生的铸造用砂，只要仍粘附于其上的有机粘合剂不加速水玻璃粘合剂的固化即可。例如，仍被经酸性固化的有机粘合剂污染的机械再生铸造用砂是不适用的。因此，根据本发明的方法不必要求对粘结有水玻璃的铸造用砂建立分离循环。
模材料混合物含有水玻璃基粘合剂作为其他组分。可以使用在模材料混合物中常规用作粘合剂的常用水玻璃作为本发明的水玻璃。这些水玻璃含有溶解的硅酸钠或硅酸钾并且可以通过在水中溶解玻璃样的硅酸钠和硅酸钾来生产。该水玻璃优选具有1.6∶4.0，特别是2.0∶3.5的SiO2/M2O系数，其中M代表Na和/或K。该水玻璃的固含量优选为30-60wt.％。该固含量涉及水玻璃中所含的SiO2和M2O的量。
在模材料混合物的生产期间，主要采用的步骤为：首先提供铸造用砂，然后在搅拌下加入粘合剂和颗粒金属氧化物。粘合剂可以仅由水玻璃组成。然而，也可以在水玻璃或铸造用砂中加入对于铸模或再生铸造用砂的性质有积极影响的添加剂。该添加剂可以固体或液体的形式加入，例如作为溶液，特别是作为水溶液。合适的添加剂在下文中说明。
在模材料混合物的生产期间，将铸造用砂置于混合器中，并且如果有的话，优选首先加入粘合剂中的固体组分并将其与铸造用砂混合。混合时间选择为使铸造用砂和固体粘合剂组分彻底混合。混合时间取决于所要生产的模材料混合物的量和所用的混合装置。混合时间优选为5秒-5分钟。然后，加入粘合剂的液体组分，同时优选继续移动混合物，然后进一步混合混合物直至在铸造用砂的颗粒上形成均匀的粘合剂层。在此，混合时间也取决于所要生产的模材料混合物的量和所用的混合装置。混合过程的持续时间优选为5秒-5分钟。液体组分应理解为不同的液体组分的混合物和所有液体单个组分的整体，其中后者也可单独添加。同样，固体组分应理解为单个或所有固体组分的混合物和所有固体单体组分的整体，其中后者可一起或依次地加入到模材料混合物中。
还可以首先将粘合剂的液体组分加入铸造用砂中，然后将固体组分加入混合物，如果有的话。根据一个实施方案，将相对于铸造用砂的重量为0.05-0.3％的水加入铸造用砂，然后加入粘合剂的固体和液体组分。在该实施方案中，对于模材料混合物的加工时间而言，可以取得出乎意料的积极效果。本发明人假定在该方式中粘合剂的固体组分的脱水效应减小，因而固化过程由此延迟。
然后，将模材料混合物制成期望形式。在此情况下，使用常规方法来进行成型。例如，模材料混合物可在压缩空气的辅助下通过型芯注射机注射成铸模。接着，固化成型的模材料混合物。为此可以使用所有的常规方法。因此，铸模可以用二氧化碳充气以使模材料混合物硬化。该充气优选在室温下，即在冷成型工具中进行。充气时间主要取决于所要生产的铸模的尺寸并且通常选择为10秒-2分钟。对于较大的铸模，也可以选择较长的充气时间，例如至多5分钟。但是也可以选择更短或更长的充气时间。
然而，铸模的固化也可以采用水玻璃-酯法来进行，其中通过酯的皂化和pH的相关偏移来实现固化。
铸模的固化可以优选仅通过加热来进行，由此蒸发粘合剂中所含的水。例如可在成型工具中进行加热。为此，加热成型工具，优选到至多300℃，特别优选100-250℃。铸模可以在成型工具中完全固化。但是，也可以只在其边缘区域固化铸模，使得铸模具有足以能够从成型工具中取出的强度。然后，可任选通过从铸模中移除其余的水来使所述铸模完全固化。这可以例如如上所述那样在炉中进行。水的移除例如可通过在减压下蒸发水来完成。
还可通过将加热空气吹入成型工具中来加速铸模的固化。在该方法的该实施方案中，实现了快速移除粘合剂中所含的水，由此使铸模在适合工业应用的时间间隔下硬化。吹入空气的温度优选为100-180℃，特别优选120-150℃。加热空气的流量优选调节为使得铸模在适合工业应用的时间间隔下硬化。该时间间隔取决于所要生产的铸模的尺寸。期望在小于5分钟，优选小于2分钟的时间间隔内固化。但是，在非常大的铸模的情况下，可有必要采取更长的时间间隔。
也可以通过利用微波辐射加热模材料来完成从模材料中移除水。但是，优选在已经从成型工具中取出铸模之后实施微波辐射。但是，就此而言，铸模必须已经具备足够的强度。如上所述，这可以例如通过至少使铸模的外壳在成型工具中固化来实现。
如果铸模由多个部分模构成，则这些模适合组装形成铸模，其中供应管线和补偿贮器也可以连接至铸模。
然后，采取常规方式将铸模用于金属浇铸。可以利用任意金属进行金属浇铸。例如，铁浇铸或铝浇铸是合适的。在金属凝固或冷却之后，采取上述方式通过热处理对铸模进行再生处理。
铸模的性质以及再生砂的性质可以通过向模材料混合物中加入添加剂来改善。
如上所述，在用作粘合剂的水玻璃中加入颗粒金属氧化物。颗粒金属氧化物并不对应于铸造用砂。其具有比铸造用砂更小的平均粒径。
根据一个实施方案，模材料混合物包含一部分选自二氧化硅、氧化铝、氧化钛和氧化锌中的颗粒金属氧化物。铸模的强度可受到添加该颗粒金属氧化物的影响。
颗粒金属氧化物的平均一次粒径可以为0.10μm-1μm。但是，由于一次颗粒的聚集，因此金属氧化物的粒径优选小于300μm，优选小于200μm，特别优选小于100μm，优选为5-90μm，特别优选为10-80μm，更优选为15-50μm。该粒径可例如通过筛分分析来测定。在网孔宽度为63μm的筛网上的筛分剩余物特别优选小于10wt.％，优选小于8wt.％。
特别优选使用二氧化硅作为颗粒金属氧化物，在此合成生产的无定形二氧化硅尤其优选。
优选使用沉淀法硅酸和/或热解法硅酸作为颗粒二氧化硅。沉淀法硅酸是通过碱金属硅酸盐水溶液与矿物酸反应得到的。然后将累积的沉淀物分离、干燥和研磨。热解法硅酸应理解为通过高温下气相凝固得到的硅酸。热解法硅酸可以例如通过四氯化硅的火焰水解或通过在电弧炉中利用焦炭或无烟煤将石英砂还原成一氧化硅，然后再氧化成二氧化硅。
通过电弧炉法生产的热解法硅酸仍可含有碳。沉淀法硅酸和热解法硅酸同样适用于根据本发明的模材料混合物。这些硅酸在下文中称为“合成无定形二氧化硅”。
本发明人假定强碱性水玻璃可与位于合成无定形二氧化硅上的硅烷基团反应，并且在水蒸发期间，在二氧化硅和固体水玻璃之间产生强键。
根据另一实施方案，在模材料混合物中加入至少一种有机添加剂。
优选使用熔点为40-180℃，优选50-175℃，即在室温下为固体的有机添加剂。在此情况下，有机添加剂应理解为分子骨架主要由碳原子构成的化合物，即例如有机聚合物。铸模的表面质量可通过加入有机添加剂而得到进一步改善。有机添加剂的作用机理尚不明确。但是，不希望受限于该理论，本发明人假定至少部分有机添加剂在浇铸过程中燃烧，并且由此在液体金属和形成铸模壁的铸造用砂之间形成薄气垫，因此防止在液体金属和铸造用砂之间发生反应。本发明人还假定在浇铸期间的主要为还原气氛下，部分有机添加剂形成所谓的光滑碳(glossycarbon)的薄层，其同样防止在金属和铸造用砂之间发生反应。作为添加有机添加剂的另一优点，可以获得在固化后提高的铸模强度。
有机添加剂的添加量优选为0.01-1.5wt.％，特别优选为0.05-1.3wt.％，尤其优选为0.1-1.0wt.％，每种情况下均相对于铸造用砂计。
利用非常不同的有机添加剂可以获得铸件表面的改善。合适的有机添加剂为，例如：酚醛树脂，例如酚醛清漆树脂；环氧树脂，例如双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂或环氧化酚醛清漆树脂；聚醇，例如聚乙二醇或聚丙二醇；聚烯烃，例如聚乙烯或聚丙烯；烯烃共聚物，例如乙烯或丙烯与其他共聚单体如乙酸乙烯酯的共聚物；聚酰胺，例如聚酰胺-6、聚酰胺-12或聚酰胺-6，6；天然树脂，例如香树脂；脂肪酸，例如硬脂酸；脂肪酸酯，例如棕榈酸鲸蜡酯；脂肪酸酰胺，例如乙二胺双硬脂酰胺以及金属皂，例如一价至三价金属的硬脂酸盐或油酸盐。有机添加剂可以包含为纯物质或作为不同的有机化合物的混合物。
根据另一实施方案，使用至少一种碳水化合物作为有机添加剂。通过加入碳水化合物，铸模在制造后立即获得高强度并且在长时间的贮存后也获得高强度。此外，在金属浇铸后，获得具有极高表面质量的铸件，使得在移除铸模后，只需对铸件表面进行少许再加工。这是重大优点，因为由此可显著减少铸件的生产成本。如果使用碳水化合物作为有机添加剂，则与其他有机添加剂例如丙烯酸树脂、聚苯乙烯、聚乙烯酯或聚烷基化合物相比，在浇铸期间观察到显著减少烟雾的生成，因而在此可大量减少该工序的工作空间的负荷。
在此情况下，可以使用单糖或二糖以及更高分子量的低聚糖或多糖。碳水化合物可以作为单一化合物以及作为不同碳水化合物的混合物使用。对于所用的碳水化合物的纯度本身没有其他额外要求。只要碳水化合物相对于干重的纯度大于80wt.％，特别优选大于90wt.％，尤其优选大于95wt.％即足够，每种情况下均相对于干重计。碳水化合物的单糖单元可任意连接。碳水化合物优选具有线型结构，例如α-或β-葡糖苷1，4-连接。但是，碳水化合物也可以是完全或部分1，6-连接的，例如具有至多6％的α-1，6-键的支链淀粉。
碳水化合物的量可选择为相对小，这仍观察到在浇铸前在铸模强度方面的显著影响或在表面质量方面的显著改善。碳水化合物相对于铸造用砂的比例优选为0.01-10wt.％，特别优选为0.02-5wt.％，尤其优选为0.05-2.5wt.％，更加优选为0.1-0.5wt.％。甚至约0.1wt.％的小比例碳水化合物也产生显著的效果。根据本发明的另一实施方案，使用非衍生形式的碳水化合物。这种碳水化合物可有利地得自天然来源如植物，例如谷物或马铃薯。这些得自天然来源的碳水化合物的分子量可以通过例如化学或酶水解降低，以改善例如水中溶解性。但是，除了仅由碳、氧和氢组成的非衍生碳水化合物外，还可以使用例如部分或全部羟基被烷基醚化的衍生碳水化合物。合适的衍生碳水化合物是例如纤维素乙酯或纤维素羧甲酯。
也可使用低分子量碳水化合物例如单糖或二糖。实例是葡萄糖或蔗糖。但是，尤其在使用低聚糖或多糖时观察到有利的效果。因此，特别优选低聚糖或多糖作为碳水化合物。
在此情况下，优选低聚糖或多糖的摩尔质量为1000-100000g/mol，优选2000-30000g/mol。特别地，如果碳水化合物的摩尔质量为5000-20000g/mol，则观察到铸模强度显著增加，因此在制造和运输期间可容易地从成型工具中取出铸模。在长时间贮存过程中，铸模还表现出极好的强度，使得甚至在空气水气允许进入的多日期间也能够容易地实现铸件连续生产所需的铸模贮存。例如在对铸模施加饰面时所不可避免的耐水性也非常好。
多糖优选由葡糖单元构成，其尤其优选为α-或β-葡糖苷1，4-连接。但是，也可以使用含有不同于葡萄糖的其他单糖例如半乳糖或果糖的碳水化合物作为有机添加剂。合适的碳水化合物的例子是乳糖(半乳糖和葡萄糖的α-或β-1，4-连接的二糖)和蔗糖(α-葡萄糖和β-果糖的二糖)。
碳水化合物尤其优选选自纤维素、淀粉和糊精以及这些碳水化合物的衍生物。合适的衍生物是例如被烷基所完全或部分醚化的衍生物。但是，其他衍生物也可以与例如无机或有机酸进行酯化。
当使用特殊的碳水化合物并且在此情况下特别优选淀粉、糊精(淀粉的水解产物)及其衍生物作为模材料混合物的添加剂时，可以实现铸模的稳定性和铸件表面的进一步最优化。具体而言，可使用天然淀粉例如马铃薯、玉米、水稻、豌豆、香蕉、栗子或小麦淀粉作为淀粉。但是，也可以使用改性淀粉，例如溶胀淀粉、稀糊淀粉、氧化淀粉、柠檬酸淀粉酯、乙酸淀粉酯、淀粉醚、淀粉酯或磷酸淀粉酯。对于淀粉本身的选择没有限制。淀粉可以例如是低粘度、中等粘度或高粘度的，阴离子或阳离子的、冷水可溶或热水可溶的。糊精特别优选选自马铃薯糊精、玉米糊精、黄糊精、白糊精、硼砂糊精、环糊精和麦芽糊精。
尤其是在制造具有极薄壁段的铸模时，模材料混合物优选额外包含含磷化合物。在此情况下，可以使用有机或无机磷化合物。为了在金属浇铸期间不引发任何不期望的副反应，进一步优选磷以含磷化合物的形式存在，特别优选以5价氧化态的形式存在。铸模的稳定性可通过加入含磷化合物而得到进一步改善。这尤其是在金属浇铸时液体金属冲击倾斜表面并由于高的金属静压力导致的高腐蚀效应或可导致特别是铸模的薄壁段变形的情况下具有显著的重要性。
含磷化合物优选以磷酸盐或磷氧化物的形式存在。在此情况下，磷酸盐可以作为碱金属或碱土金属磷酸盐存在，尤其优选钠盐。磷酸铵或其他金属离子的磷酸盐也可以使用。但是，指定优选的碱金属或碱土金属磷酸盐易于取得并且可以任意量廉价获得。
如果在模材料混合物中加入磷氧化物形式的含磷化合物，则磷氧化物优选以五氧化磷的形式存在。但是，也可使用三氧化磷和四氧化磷。
根据另一实施方案，可以在模材料混合物中加入氟磷酸盐形式的含磷化合物。在此情况下，特别优选的是单氟磷酸盐。特别优选钠盐。
根据一个优选实施方案，在模材料混合物中加入有机磷酸酯作为含磷化合物。在此情况下，特别优选磷酸烷基酯或芳基酯。烷基优选包含1-10个碳原子并且可以是直链或支链的。芳基优选包含6-18个碳原子，其中芳基还可被烷基取代。特别优选的是衍生自单聚或多聚碳水化合物如葡萄糖、纤维素或淀粉的磷酸酯化合物。使用含磷有机化合物作为添加剂在两个方面有利。一方面，可以通过磷部分获得必要的铸模稳定性，另一方面，相应铸件的表面质量受到有机部分的积极影响。
正磷酸盐和聚磷酸盐、焦磷酸盐或偏磷酸盐可用作磷酸盐。磷酸盐可例如通过对应的酸与对应的碱例如碱金属或碱土金属碱例如NaOH的中和反应生产，在此情况下，磷酸根离子的所有负电荷不必都被金属离子所饱和。金属磷酸盐和金属磷酸氢盐和金属磷酸二氢盐例如Na3PO4、Na2HPO4和NaH2PO4均可使用。同样地，可以使用无水磷酸盐和水合磷酸盐。磷酸盐可以结晶和无定形形式引入模材料混合物中。
聚磷酸盐应特别理解为包含多于一个磷原子的线型磷酸盐，其中磷原子分别通过氧桥连接。聚磷酸盐通过正磷酸盐离子缩合消除水得到，从而得到PO4四面体的线型链，各自通过角连接。聚磷酸盐具有通式(O(PO3)n)(n+2)-，其中n对应于链长。聚磷酸盐可包含至多几百个PO4四面体。但是，优选使用具有较短链的聚磷酸盐。优选n的值为2-100，特别优选5-50。也可使用更高缩合的聚磷酸盐，即PO4四面体通过多于两个角互连的聚磷酸盐，因此表现出两维或三维聚合。
偏磷酸盐应理解为有分别通过角连接的PO4四面体构成的环状结构。偏磷酸盐具有通式(PO3)n)n-，其中n为至少3。优选n的值为3-10。
可以使用单独的磷酸盐，也可以使用不同的磷酸盐(酯)和/或磷氧化物的混合物。
含磷化合物相对于铸造用砂的优选比例为0.05-1.0wt.％。该比例小于0.05wt.％时，对铸模的尺寸稳定性没有显著影响。如果磷酸盐(酯)的比例超过1.0wt.％，则铸模的热强度显著降低。含磷化合物的比例优选选自0.10-0.5wt.％。含磷化合物优选含有0.5-90wt.％的磷，以P2O5计。如果使用无机磷化合物，则优选含有40-90wt.％，特别优选50-80wt.％的磷，以P2O5计。如果使用有机磷化合物，则其优选含有0.5-30wt.％，特别优选1-20wt.％的磷，以P2O5计。
在模材料混合物中可加入自身为固体或溶解形式的含磷化合物。含磷化合物优选作为固体加入模材料混合物。如果含磷化合物以溶解形式加入，则优选水作为溶剂。
模材料混合物是水玻璃、铸造用砂和任选的前述成分的密集混合物。在此情况下，铸造用砂颗粒优选涂覆有粘合剂层。然后，可以通过蒸发粘合剂中的水(相对于粘合剂重量为约40-70wt.％)来获得铸造用砂颗粒铸件的强内聚力。
优选在模材料混合物中包含的粘合剂即水玻璃以及特定合成无定形二氧化硅形式的颗粒金属氧化物和/或有机添加剂的比例小于20wt.％，特别优选为1-15wt.％。在此情况下，粘合剂的比例与粘合剂的固体比例相关。
如果使用纯的铸造用砂例如石英砂，则粘合剂的比例优选小于10wt.％，优选小于8wt.％，尤其优选小于5wt.％。如果铸造用砂含有低密度的铸模基材例如中空微球，则粘合剂的百分比例相应增加。
颗粒金属氧化物，特别是合成无定形二氧化硅，相对于粘合剂总重的含量比例优选为2-80wt.％，优选为3-60wt.％，特别优选为4-50wt.％。
水玻璃与颗粒金属氧化物特别是合成无定形二氧化硅的比率可进一步变化。相比于不含无定形二氧化硅的水玻璃粘合剂，这提供了以下优点：改善铸模的初始强度即从热成型工具中取出霎那的强度和耐水性，而基本不影响铸模的最终强度即铸模冷却后的强度。这主要在轻金属浇铸时获得极大关注。一方面，高初始强度是期望的，从而在铸模生产后，可以容易地运输或与其他铸模组合。另一方面，固化后的最终强度不应过高，以避免浇铸后粘合剂分解时的困难，即铸造用砂应该在浇铸后能够容易地从铸模的空腔中取出。
在本发明的一个实施方案中，模材料混合物中所含的铸造用砂可含至少一部分的中空微球。中空微球的直径通常为5-500μm，优选10-350μm，壳的厚度通常为微球直径的5-15％。这些微球具有极低的比重，使得使用中空微球生产的铸模具有低重量。中空微球所产生的效果是特别有利的。因此，当铸模意图具有增大的绝热效果时，特别将这些中空微球用于生产铸模。这种铸模是例如已在引言中描述用作补偿贮器或包含液体金属的浇道，其中金属应保持液体状态直至浇入中空铸模中的金属凝固。含中空微球的铸模的另一应用方面是例如特别对应于最终铸模的薄壁段的铸模段。中空微球的绝热效果确保薄壁段中的金属不过早凝固而由此阻塞铸模内部的通路。
如果由于中空微球的低密度而使用这些中空微球，则粘合剂的使用比例优选小于20wt.％，特别优选为10-18wt.％。该值相对于粘合剂的固体部分计。
中空微球优选由硅酸铝构成。这些硅酸铝中空微球的氧化铝含量优选大于20wt.％，但可以具有大于40wt.％的含量。这种中空微球例如由Omega Minerals Germany GmbH，Norderstedt提供为氧化铝含量为约28-33％的Omega-Spheres
Figure G2008800125758D00231
 SG、氧化铝含量为约35-39％的Omega-Spheres
Figure G2008800125758D00232
 WSG和氧化铝含量为43％的E-Spheres
Figure G2008800125758D00233
。对应的产品可得自PQ Corporation(USA)的“Extendospheres”。
根据另一实施方案，中空微球用作由玻璃构成的铸模基材。
根据一个特别优选的实施方案，中空微球由硼硅酸盐玻璃构成。在此情况下，硼硅酸盐玻璃的硼比例以B2O3计大于3wt.％。中空微球的比例优选为小于20wt.％，相对于模材料混合物计。当使用硼硅酸盐玻璃中空微球时，优选选择小比例，即优选小于5wt.％，优选小于3wt.％，特别优选为0.01-2wt.％。
如上所述，在一个实施方案中，模材料混合物含有至少一部分的玻璃颗粒和/或玻璃珠作为铸模基材。模材料混合物还可以设计为适用于例如生产放热浇道的放热模材料混合物。为此，模材料混合物包含可氧化金属和适当的氧化剂。相对于模材料混合物的总重，所述可氧化金属优选占15-35wt.％的比例。相对于模材料混合物，氧化剂优选加入比例为20-30wt.％。适当的可氧化金属是例如铝或镁。适当的氧化剂是例如氧化铁或硝酸钾。如果铸造废砂含有放热浇道的残余物，则其优选在热处理前取出。如果放热浇道没有完全烧毁，则在热处理期间存在以其他方式点燃的风险。
与基于有机溶剂的粘合剂相比，含水的粘合剂具有较差的流动性。这意味着具有窄通道和多个缺陷的成型工具更难以填充。结果，铸模具有不充分密实的区段，其进而在浇铸期间导致浇铸缺陷。根据一个有利的实施方案，模材料混合物包含一部分润滑剂，优选片状润滑剂，特别是石墨、MoS2、滑石和/或叶蜡石。但是，除了片状润滑剂外，也可使用液体润滑剂，例如矿物油或硅油。已经表明当加入润滑剂特别是石墨时，可以生产具有薄壁的复杂铸模，其中铸模在整体上具有均匀的高密度和强度，使得在浇铸期间基本没有观察到浇铸缺陷。加入的片状润滑剂特别是石墨的量优选为0.05wt.％-1wt.％，相对于铸造用砂计。
除了所述成分外，模材料混合物还可包含其他添加剂。例如，可以加入内部离型剂以利于从成型工具中取出铸模。合适的内部离型剂是例如硬脂酸钙、脂肪酸酯、蜡、天然树脂或特种醇酸树脂(alkdy resin)。也可在根据本发明的模材料混合物中添加硅烷。
根据另一优选实施方案，模材料混合物包含一部分的至少一种硅烷。合适的硅烷是例如氨基硅烷、环氧硅烷、巯基硅烷、羟基硅烷、甲基丙烯酰硅烷、脲基硅烷和聚硅氧烷。合适的硅烷的实例是γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-羟丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
通常，使用相对于颗粒金属氧化物为约5-50％的硅烷，优选约7-45％，特别优选约10-40％。
所述添加剂可以其本身的任意形式加入模材料混合物中。它们可以单独或作为混合物加入。它们可以固体形式也可以溶液、糊剂或分散体的形式加入。如果作为溶液、糊剂或分散体加入，则优选水作为溶剂。还可以使用用作粘合剂的水玻璃作为用于添加剂的溶液或分散体介质。
根据一个优选实施方案，粘合剂作为二组分体系提供，其中第一液体组分含有水玻璃，第二液体组分含有颗粒金属氧化物。此外，固体组分可例如包含磷酸盐以及任选的润滑剂例如片状润滑剂。如果将固体形式的碳水化合物加入模材料混合物，则其也可加入到固体组分中。
可使用水溶液形式的水溶性有机添加剂。如果有机添加剂可溶于粘合剂并且贮存稳定而在几个月内不分解，则其可以溶解在粘合剂中并与粘合剂一起加入铸造用砂。水溶性添加剂可以分散体或糊剂的形式使用。该分散体和糊剂优选包含水作为分散介质。有机添加剂的溶液或糊剂本身也可在有机溶剂中生成。但是，如果利用溶剂来加入有机添加剂，则优选使用水。此外，有机添加剂优选制成粉末或短纤维，其平均粒径或纤维长度优选选择为使其不超过铸造用砂粒的粒径。有机添加剂优选用网孔宽度为约0.3mm的筛网进行筛分。为了减少添加到铸造用砂中的组分数目，优选在型砂中不单独添加而是预混合颗粒金属氧化物和有机添加剂或添加剂。
如果模材料混合物包含硅烷或硅氧烷，则其通常以预先引入粘合剂的形式添加。但是，硅烷或硅氧烷也可以作为单独组分加入铸造用砂。但是，特别有利的是硅烷化颗粒金属氧化物，即将金属氧化物与硅烷或硅氧烷混合，以使其表面具有薄的硅烷或硅氧烷层。如果使用由此预处理的颗粒金属氧化物，则与未处理的金属氧化物相比，发现强度增加以及对高空气水分的耐受力得到改善。如果，需要的话，在模材料混合物中添加有机添加剂或颗粒金属氧化物，有利的是在硅烷化之前进行。
通过根据本发明的方法得到的再生处理的铸造用砂大致达到了新砂的性质并且可以用于生产具有与新砂生产的铸模相当的密度和强度的铸模。因此，本发明涉及一种再生处理例如通过上述方法得到的铸造用砂的方法。该方法包括被玻璃层薄壳包围的砂粒。层厚度优选为0.1-2μm。
下文中参照实施例详细说明本发明。
所用测量方法
AFS数：根据VDG Merkblatt P 27(German Foundrymens’Association，Diisseldorf，1999年10月)测定AFS数。
平均粒径：根据VDG Merkblatt P 27(German Foundrymens’Association，Diisseldorf，1999年10月)测定平均粒径。
酸消耗：通过类似于VDG Merkblatt P 28(German Foundrymens’Association，Düsseldorf，1979年5月)规定的方法测定酸消耗。
试剂和器械：
盐酸 0.1N
氢氧化钠溶液 0.1N
甲基橙 0.1％
250ml塑料瓶(聚乙烯)
完全校准移液管
实施测定：
如果铸造用砂仍包含较大的粘结铸造用砂聚集体，则例如利用锤击粉碎这些聚集体并通过网孔宽度为1mm的筛网筛分铸造用砂。
将50ml蒸馏水和50ml的0.1N盐酸移入塑料瓶中。然后将50.0g所研究的铸造用砂用漏斗加入瓶中并将瓶封闭。在头5分钟内，将瓶每分钟剧烈搅拌5秒钟，然后每30分钟搅拌5秒钟。每次搅拌后，使砂沉降几秒钟并通过简单的倾侧将附着于瓶壁的砂冲下。在其余的时间里，使瓶在室温下保持直立。3小时后，将混合物经中等滤纸(Weissband，12.5cm直径)过滤。用于收集的漏斗和烧杯必须干燥。开始的几毫升滤液弃置。将50ml滤液移入300ml滴定烧瓶并混入3滴甲基橙作为指示剂。然后，用0.1N氢氧化钠溶液滴定混合物从红变黄。
计算：
(25.0ml的0.1N盐酸-消耗的0.1N氢氧化钠的ml)×2＝ml酸消耗/50g铸造用砂
实施例
1.粘结有水玻璃的模材料混合物的生产和固化
1.1 模材料混合物1
将100重量份(GT)的石英砂H32(Quartzwerke GmbH，Frechen)与2.0重量份的市购碱金属水玻璃粘合剂INOTEC
Figure G2008800125758D00261
 EP 3973(Ashland-Sudchemie-Kernfest GmbH)激烈混合，并且将模材料混合物在200℃温度下固化。
1.2 模材料混合物2
将100重量份的石英砂H32首先与0.5重量份的无定形二氧化硅(Elkem Microsilica 971)激烈混合，然后再与2.0重量份的市购碱金属水玻璃粘合剂INOTEC EP 3973(Ashland-Sudchemie-Kernfest GmbH)激烈混合，并且将模材料混合物在200℃温度下固化。
2.粘结有水玻璃的固化模材料混合物的再生
2.1 机械再生(对比例，非根据本发明)
将根据1.1和1.2生产的固化模材料混合物首先进行粗粉碎，然后在得自Neuhof Giesserei und Fordertechnik GmbH，Freudenberg的再生系统中进行机械再生，其根据撞击原理运行并具有脱尘系统，移除所产生的尘粒部分。
两种再生物的分析数据、AFS数、平均粒径和酸消耗列于表1。为了比较，给出初始模材料H32和两种固化模材料混合物在再生前的酸消耗。酸消耗是铸造用砂的碱度的量度。
表1
  H32  模材料混合物1  模材料混合物2   机械再生物1(a)   机械再生物2(b)
  AFS数   45  --  --   44   45
  平均粒径(mm)   0.32  --  --   0.34   0.32
  酸消耗(ml/50g模材料)   --  43.7  41.0   38.7   32.9
(a)由椟材料混合物1开始
(b)由模材料混合物2开始
2.2 热再生
将各自约6kg的机械再生物1和2在得自Nabertherm GmbH，Lilienthal的马弗炉中暴露于350℃或900℃的温度下。
将固化模材料混合物1和2在不进行在先的机械再生的情况下进行粗粉碎后在900℃下以相同的方式进行热处理。
冷却后，使用不经筛分的砂用于进一步测试。为此，不测量AFS数和平均粒径。
分析测定热再生的酸消耗(参见表2)。
表2
  热再生物   起始材料   处理时间(小时)   处理温度(℃) 酸消耗(ml/50g)
  1   机械再生物1   3   900 2.8
  2   机械再生物1   3   350 18.2
  3   机械再生物1   6   350 9.9
  4   固化模材料混合物1*   3   900 4.3
  5   机械再生物2   3   900 2.0
  6   机械再生物2   3   350 14.4
  7   机械再生物2   6   350 7.8
  8   固化模材料混合物2*   3   900 3.7
*将样品粉碎但不进行机械再生
3.利用再生铸造用砂进行型芯生产
3.1 机械再生的铸造用砂
准备所谓的Georg Fisher测试条来测试机械再生的铸造用砂。GeorgFisher测试条应理解为尺寸为150mm×22.36mm×22.36mm的矩形测试条。
模材料化合物的组成示于表3。
在准备Georg Fisher测试条后进行以下步骤：
将表3中示出的组分在实验室桨叶搅拌机(Vogel Schemmann AG，Hagen)中搅拌。为此，首先供应再生物。然后，如果示出，则在搅拌的同时加入无定形二氧化硅(Elkem Microsilica 971)，并且在混合约1分钟后，最后加入市购的碱金属水玻璃粘合剂INOTEC
Figure G2008800125758D00281
 EP 3973(Ashland-Sudchemie-Kernfest GmbH)。然后，再搅拌混合物1分钟。
将新制备的模材料混合物转移至H 2.5热盒型芯注射机(Roperwerk-giessereimaschinen GmbH)的存储仓，成型工具加热至200℃。
利用压缩空气(5巴)将模材料混合物引入成型工具中并在成型工具中再保留35秒。为了加速混合物的固化，使热空气(2巴，在工具入口处为120℃)穿过该工具持续20秒。打开成型工具并取出测试条。
为了测试模材料混合物的加工时间，在混合物生产后，重复该过程3小时，在等待时间内将模材料混合物保持在封闭容器中以防止混合物干燥和CO2进入。
为了测定弯曲强度，将测试条插入配备有三点弯曲装置的GeorgFisher强度测试设备(DISA Industrie AG，Schaffhausen，CH)中，并测量测试条断裂时的力。
弯曲强度根据以下系统测量：
-移出后10秒(热强度)
-移出后约1小时(冷强度)
测量的强度总结在表4中。
表3：模材料混合物的组成(对比例)
  砂   无定形二氧化硅(a)   粘合剂(b)
 实施例1   100重量份的H32(c)   --   2.0重量份
 实施例2   100重量份的H32(c)   0.5重量份   2.0重量份
 实施例3   100重量份的机械再生物1   0.5重量份   2.0重量份
 实施例4   100重量份的机械再生物2   0.5重量份   2.0重量份
(a)Elkem Microsilica 971
(b)INOTEC
Figure G2008800125758D00291
 EP 3973(Ashland-Sudchemie-Kernfest GmbH)
(c)Quartzwerke GmbH，Frechen
测试条的重量测定为下一步测试的基准。这也示于表4中。
表4：强度(N/cm2)和型芯重量(g)(对比例)
 热强度(新鲜混合物)  冷强度(新鲜混合物)  型芯重量(新鲜混合物)   热强度(3小时老化的混合物)   冷强度(3小时老化的混合物)   型芯重量(3小时老化的混合物)
 实施例1  60  350  127.0   50   300   126.2
 实施例2  155  440  127.6   140   420   126.9
 实施例3  125  420  120.3   40   200   117.2
 实施例4  120  410  117.9   (n)   (n)   (n)
(n)：不再可注射
在用于实施例3中的机械再生铸造用砂中，其由已经用不含颗粒无定形二氧化硅的水玻璃硬化的铸造用砂(机械再生物1)生产，3小时老化的混合物仍可注射。但是，得到表现出比实施例1和2更差强度的测试条。
如果机械再生的铸造用砂包含含有无定形二氧化硅的粘合剂(实施例4)，则3小时老化的混合物被固化并且不再能够注射。这表明与颗粒金属氧化物混合的含水玻璃作为粘合剂的铸造废砂不适合机械再生。
3.2 热再生的铸造用砂
为了测试热再生的铸造用砂，实施类似于机械再生的铸造用砂的步骤。
模材料混合物的组成示于表5中，强度和型芯重量总结于表6中。
表5：模材料混合物的组成(根据本发明)
  砂   无定形二氧化硅(a)   粘合剂(b)
  实施例5   100重量份的热再生物1   0.5重量份   2.0重量份
  实施例6   100重量份的热再生物2   0.5重量份   2.0重量份
  实施例7   100重量份的热再生物1   0.5重量份   2.0重量份
  实施例8   100重量份的热再生物4   0.5重量份   2.0重量份
  实施例9   100重量份的热再生物5   0.5重量份   2.0重量份
  实施例10   100重量份的热再生物6   0.5重量份   2.0重量份
  实施例11   100重量份的热再生物7   0.5重量份   2.0重量份
  实施例12   100重量份的热再生物8   0.5重量份   2.0重量份
(a)Elkem Microsilica 971
(b)INOTEC
Figure G2008800125758D00301
 EP 3973(Ashland-Sudchemie-Kernfest GmbH)
表6：强度(N/cm2)和型芯重量(g)(根据本发明)
 热强度(新鲜混合物)  冷强度(新鲜混合物)   型芯重量(新鲜混合物)   热强度(3小时老化的混合物)   冷强度(3小时老化的混合物)   型芯重量(3小时老化的混合物)
  实施例5  145  450   124.4   135   410   123.6
  实施例6  135  425   123.3   125   385   121.9
  实施例7  140  435   123.4   125   390   122.2
  实施例8  130  415   123.1   130   400   122.4
  实施例9  150  445   123.1   135   405   122.7
  实施例10  140  420   122.9   130   395   122.3
  实施例11   140   430   123.1   125   405   122.6
  实施例12   135   425   123.2   130   390   122.5
来自于模材料混合物1的热再生物用于实施例5-8。该模材料混合物使用不含无定形二氧化硅的水玻璃作为粘合剂。在3小时后铸模仍然可以非常好地注射。测试条表现出极好的强度。
使用热再生物5-8得到同样的结果，如实施例9-12所示。由于这些实施例中的再生物来自含有混合无定形二氧化硅的水玻璃作为粘合剂的模材料混合物2。即使在3小时的停留时间后，模材料混合物也可非常好地注射。所得测试条表现出极好的强度。
结果：
表1和2的比较：
可见通过加热比通过机械再生更显著地减少了模材料的酸消耗。酸消耗的测定同时也是跟踪热再生进展的简单方法。
表4和6的比较：
可见当使用热再生铸造用砂时模材料混合物的可加工时间比使用机械再生的铸造用砂时显著更长，这与在机械再生后是否进行热处理无关。
还可见使用热再生铸造用砂生产的测试条的重量大于用机械再生的铸造用砂生产的测试条的重量，即模材料混合物的流动性由于热再生而增大。

Claims (22)

1.一种用于使粘附有水玻璃的铸造废砂再生的方法，其中：
-提供粘附有基于水玻璃的粘合剂的铸造废砂，其中所述粘合剂已通过加热处理而固化，在所述粘合剂中添加有颗粒金属氧化物，所述颗粒金属氧化物选自包括二氧化硅、氧化铝、氧化钛和氧化锌的组；和
-对所述铸造废砂进行热处理，其中将所述铸造废砂加热到至少200℃的温度，由此得到再生铸造用砂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述热处理直至所述铸造用砂的酸消耗下降至少10％，所述酸消耗以50g量的铸造用砂所消耗的0.1N盐酸来测量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述铸造废砂以铸模的形式存在。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述铸模包含铸件。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述铸模在所述热处理之前与所述铸件分离。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其中所述铸模在所述热处理之前至少破碎成粗碎块。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述热处理之前或之后，对所述铸造用砂进行用于颗粒分离的机械处理。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的方法，其中所述铸模转移至用于所述热处理的炉中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述热处理期间搅拌所述铸造废砂。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在允许空气进入的情况下进行所述热处理。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述再生通过干处理进行。
12.根据权利要求4所述的方法，其中所述铸模包含所述铸件，由此：
-提供模材料混合物，所述模材料混合物包含至少一种铸造用砂和至少一种含水玻璃的粘合剂以及颗粒金属氧化物，所述颗粒金属氧化物选自包括二氧化硅、氧化铝、氧化钛和氧化锌的组；
-将所述模材料混合物加工成新铸模并通过加热处理使其固化；和
-使用所述新铸模进行金属浇铸，从而得到包含铸件的废铸模。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述水玻璃的SiO2/M2O的系数为1.6-4.0，其中M表示钠离子和/或钾离子。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述水玻璃的SiO2/M2O的系数为2.0-3.5。
15.根据权利要求12-14任一项所述的方法，其中所述水玻璃的SiO2和M2O的固含量为30-60wt.％。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的方法，其中在所述模材料中加入选自二氧化硅的颗粒金属氧化物。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述颗粒金属氧化物选自沉淀法硅酸和热解法硅酸。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的方法，其中在所述模材料混合物中加入有机添加剂。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述有机添加剂是碳水化合物。
20.根据权利要求12-19中任一项所述的方法，其中在所述模材料混合物中加入含磷添加剂。
21.根据权利要求12-20中任一项所述的方法，其中所述铸造用砂的至少一部分由再生铸造用砂形成。
22.通过根据权利要求1-21中任一项的方法得到的再生铸造用砂。
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