CN102879497A - 一种砂型铸造中原材料热解空气污染的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种砂型铸造中原材料热解空气污染的分析方法，其将煤粉、型芯粘合剂及硅砂按照铸造厂制备型芯的比例混合后制备成型芯，然后将型芯研磨粉碎，于0.1~0.2s内加热至900~1200℃，裂解。本发明所述分析方法为模拟铸造过程中原材料的热解反应，分析空气污染物的种类及数量。本发明通过模拟分析砂型铸造过程中原材料热解空气污染的技术，能够准确模拟铸造过程中原材料热解反应，并与现代分析方法结合定性和定量地分析原材料热解反应产生的空气污染物，快速可靠地建立原材料的空气污染物清单，避免了因采样导致的样品损失或稀释，以期为新型原材料的研究和改进及为铸造企业选择合适的新型清洁原材料提供理论依据和指导。
Description
技术领域
本发明涉及化工检测领域，具体涉及一种砂型铸造中原材料热解空气污染的分析方法。
背景技术
砂型铸造是世界上最主要的铸造方式，在我国和世界范围内，使用砂型铸造生产的铸件占铸件生产总量的70%～80%。然而，砂型铸造的空气污染问题十分严重，特别是铸造企业排放的危险性空气污染物对人类和环境都构成了严重的威胁。
砂型铸造过程中产生的危害物质主要来源于制造砂型和型芯的原材料（如煤粉、粘合剂等）在铸造过程中的裂解。当融化的金属浇筑进行砂型后，煤粉及粘合剂等在高温缺氧的情况下热解，差生大量的有害物质，如苯、酚及他们的烃基衍生物等。
目前我国对砂型铸造中原材料热解空气污染的分析大多采用采样、样品处理与分析的技术，该技术不可避免的造成样品损失与被稀释的问题，导致结果不够完整和准确。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种砂型铸造中原材料热解空气污染的分析方法，模拟铸造过程中原材料的热解反应，分析空气污染物的种类及数量。
本发明所述砂型铸造中原材料热解空气污染的分析方法，是将煤粉、型芯粘合剂及硅砂按照铸造厂制备型芯的比例混合后制备成型芯，然后将型芯研磨粉碎，于0.1~0.2s内加热至900~1200℃，裂解。
其中，所述裂解的时间为1~5s。
另外，使用居里点热裂解仪进行裂解。
另外，裂解反应后以气相色谱仪、质谱及火焰电离检测分析空气污染物的种类及数量。
另外，所述型芯粘合剂为酚醛树脂粘合剂或动物胶粘合剂。
其中，所述酚醛树脂粘合剂优选无萘型酚醛树脂粘合剂。
本发明的分析方法较好地模拟了铸造过程中原材料的热解反应过程，分析裂解产生的空气污染物与实际铸造过程中产生的空气污染物在种类与构成上都大致相同。由于避免了在实际铸造空气污染物检测过程中可能在采样、样品处理与分析过程中发生的样品损失与稀释等问题，采用分析裂解技术获得的原材料空气污染物清单更为完整和准确。此外，采用分析裂解技术预测的不同原材料空气污染物的相对变化趋势与实际铸造的空气污染物检测结果一致，分析裂解技术可以用于对不同原材料的空气污染物水平进行比较和分析，从而为新型原材料的研制与改进提供科学依据，为铸造企业选用清洁的原材料进行生产提供理论指导。
本发明通过模拟分析砂型铸造过程中原材料热解空气污染的技术，能够准确模拟铸造过程中原材料热解反应的实验室模拟方法，并与现代分析方法结合定性和定量地分析原材料热解反应产生的空气污染物，快速可靠地建立原材料的空气污染物清单，以期为新型原材料的研究和改进及为铸造企业选择合适的新型清洁原材料提供理论依据和指导。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
将煤粉（明鑫源商贸有限公司制）、酚醛树脂黏合剂（河北宏业化工有限公司制）、硅砂（灵寿县华亿矿产品加工厂）按5:1:5的配比混合后制作成型芯，将制得的型芯研磨破碎至颗粒直径为0.1~1毫米。使用JHP-22型居里点热裂解仪在0.2s的时间内将合金箔片所包裹的样品迅速加热至1200℃，裂解时间1s。然后用与裂解仪直接相连的气相色谱仪分离裂解产生的空气污染物，然后经质谱和火焰电离检测器进行鉴定和分析，分析结果如表1所示。
其中，各仪器设备操作条件如下；
裂解仪：以高纯度He为载气，以10℃Pms速率升温至反应温度。
气相色谱仪：采用HP225MS型色谱柱，柱长30m，柱内径为0125mm；进样口温度为250℃。初始柱温70℃，保持5min后以8℃Pmin的升温速率升到280℃，停留10min，分流比30:1，以高纯度He为载气。
质谱仪:4极杆温度150℃，接口温度250℃；
质谱扫描范围：40～500amu,电子倍增器电压1750V，扫描时间<1s。配置NIST2202谱库。得到的质谱峰与NIST2202标准质谱库中的结构进行比较，定性确定产物中含有的化合物种类。
表1、测得的各排放因子及含量
实施例2
将煤粉（明鑫源商贸有限公司制）、动物胶粘合剂（北京明彩粘合剂有限公司制）、硅砂（灵寿县华亿矿产品加工厂）按5:1:5的配比混合后制作成型芯，将制得的型芯研磨破碎至颗粒直径为0.1~1毫米。使用JHP-22型居里点热裂解仪在0.1s的时间内将合金箔片所包裹的样品迅速加热至900℃，裂解时间5s。然后用与裂解仪直接相连的气相色谱仪分离裂解产生的空气污染物，然后经质谱和火焰电离检测器进行鉴定和分析，分析结果如表2所示。各仪器操作条件与实施例1相同。
表2、测得的各排放因子及含量
实施例3
将煤粉（明鑫源商贸有限公司制）、无萘型酚醛树脂粘合剂（无锡市新明化工有限公司制酚醛树脂）、硅砂（灵寿县华亿矿产品加工厂）按5:1:5的配比混合后制作成型芯，将制得的型芯研磨破碎至颗粒直径为0.1~1毫米。使用JHP-22型居里点热裂解仪在0.2s的时间内将合金箔片所包裹的样品迅速加热至1000℃，裂解时间3s。然后用与裂解仪直接相连的气相色谱仪分离裂解产生的空气污染物，然后经质谱和火焰电离检测器进行鉴定和分析，分析结果如表3所示。仪器操作条件与实施例1相同。
表3、测得的各排放因子及含量
对比例1
对工厂实际制造过程中产生的空气污染进行检测，结果如表4所示。
表4、实际制造过程中各排放因子及含量
由实施例1~3可知，本发明的分析方法测得的各排放因子及其含量与实际铸造过程中测得各排放因子总和基本一致，本发明无需采样过程，避免了因采样导致的样品损失与稀释。
Claims (7)
1.一种砂型铸造中原材料热解空气污染的分析方法，其特征在于，将煤粉、型芯粘合剂及硅砂按照铸造厂制备型芯的比例混合后制备成型芯，然后将型芯研磨粉碎，于0.1~0.2s内加热至900~1200℃，裂解。
2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述裂解的时间为1~5s。
3.根据权利要求1或2所述的分析方法，其特征在于，使用居里点热裂解仪进行裂解。
4.根据权利要求1~3任一所述的分析方法，其特征在于，裂解反应后以气相色谱仪、质谱及火焰电离检测分析空气污染物的种类及数量。
5.根据权利要求1~4任一所述的分析方法，其特征在于，将型芯研磨粉碎至颗粒直径为0.1~1毫米。
6.根据权利要求1~5任一所述的分析方法，其特征在于，所述型芯粘合剂为酚醛树脂粘合剂或动物胶粘合剂。
7.根据权利要求6所述的分析方法，其特征在于，所述酚醛树脂粘合剂为无萘型酚醛树脂粘合剂。
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