CN1041064C - 一种再生砂制备有机酯水玻璃自硬砂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于以专门用途的添加剂为特征地铸型及型芯材料及其制备这一领域。为了解决废砂丢弃而造成的资源浪费、环境污染、生产成本高，最大限度(100%)地回用再生砂，本发明通过采用改性水玻璃而提供了一种完全利用再生砂而不必添加新砂，混制成有机酯水玻璃自硬砂的方法，实现了再生一回用的反复循环。应用本发明可节约大量的优质石英砂资源，减轻环境污染，大大降低生产成本，所制得的型砂性能良好，适用广泛。
Description
本发明属于以专门用途的添加剂为特征的铸型及型芯材料及其制备这一领域。
有机酯水玻璃自硬砂于1967年起源于美国，1970年开始推广应用于造型和制芯。过去铸件浇注后全部作为废砂丢弃，近几年来开始各种方法进行再生处理(处理后的砂称为再生砂)，但是，再生砂与新砂粒特性有很大的区别，再生砂内残存着再生处理无法去除干净的盐类(主要是钠盐)，因此当用再生砂混制酯硬化水玻璃砂时，残存钠盐与水玻璃中水反应，导致水玻璃脱水而使硅酸溶胶形成和加速凝聚，同时加剧了有机酯的的水解和硅溶胶的凝聚，由此造成混砂过程中发生的溶胶的不断形成和凝聚，最终导致酯硬化水玻璃砂脆性加剧，失去强度。对此，目前国内外采取的措施是在再生砂中添加大量新砂。关于再生砂的回用，目前处于下述阶段：(1)要求Na2O含量占再生砂重量＜0.5％，在再生砂用于面砂时，这一要求以目前国内水平是难以稳定达到，因此在国内，有的工厂只能将再生砂用于背砂，许多工厂仍作为废砂丢弃。(2)回用时必须添加20％～50％的新砂粒，即再生砂只能回用50％～80％，大量旧砂仍被丢弃。法国富尔钢厂，添加新砂20％～40％《造型材料》85年第一期第51页；上海印刷机械铸造厂添加新砂40％《铸造设备研究》1994年第二期第14页；《铸造》1992年第三期第21页载文报导了国内一项有关研究，需添加50％的新砂。旧砂的丢弃不仅使资源浪费，成本增加，而且由于其碱性高，对环境造成有害影响。
本发明的目的是提供一种完全利用再生砂(不必添加新砂)混制成有机酯硬化水玻璃单一砂的方法，实现再生——回用的反复循环。
适用本方法的再生砂须满足Na2O含量占再生砂重量≤0.9％。本方法内容如下：在再生砂中先加入以乙二醇二醋酸醋为主要成分的有机酯，混5～60秒后，加入水玻璃(硅酸钠)氢氧化钠混合液，继续混30～80秒，出砂，用于制型。本方法中水玻璃氢氧化钠混合液组成是：在模数M为2.25～2.35，密度1.45～1.55g/CM3水玻璃中，加入重量百分浓度为2.4％～16.6％的氢氧化钠水溶液，加入量与水玻璃重量比为6.7％～21.5％，使用前搅拌均匀，以乙二醇二醋酸酯为主要成分的有机酯加入量与水玻璃氢氧化钠混合液重量比为8％～14％。
当再生砂中Na2O量变化时，氢氧化钠水溶液的最佳重量百分浓度选择见表1。
不同重量百分浓度的氢氧化钠水溶液加入量与水玻璃的最佳重量比见表1。
应用本发明可节约大量的优质石英砂资源，减轻高含碱量的废砂(PH＞12)所造成的环境污染，大大降低生产成本，所制得的自硬砂性能良好，在试用厂生产高合金钢铸件1000余吨，最大铸件重量为2.5吨，最小铸件重量为15公斤，无一件因型砂材料质量问题产生废品。
实施例一，温度7℃，相对温度78％，由S568再生装置进行再生处理，再生砂颗粒度为47/75目，再生砂中Na2O0.75％，残留水份0.82％。在M为2.32，密度为1.50g/CM3的水玻璃中加入重量百分浓度为11％的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠水溶液与水玻璃的重量比为15.6％，混匀后混砂。以100％上述再生砂加入占砂重量10％的昆山金城化工厂生产以乙二醇二醋酸酯为主的有机MDT-901，混砂20秒，再加入上述水玻璃氢氧化钠混合液，加入量与再生砂重量比为4.2％，混砂30秒，出砂。
实施例二，温度22.5℃，相对温度55％。再生砂中Na2O0.81％，残留水份1.05％。在M为2.3，密度为1.50g/CM3的水玻璃中加入重量百分浓度为13.3％的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠水溶液与水玻璃的重量比为12.4％，混匀后混砂。以100％上述再生砂加入占砂重量12％的江苏太仓生产的以乙二醇二醋酸酯为主的MDT-1有机酯，混砂60秒，加入上述水玻璃氢氧化钠混合液，加入量与再生砂重量比为3.8％，混砂70秒，出砂。
实施例三，温度12.5℃，相对温度37％，再生砂中残留Na2O0.88％，残留水1.12％。在M为2.3，密度为1.45g/CM3的水玻璃中加入重量百分浓度为15.8％的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠水溶液与水玻璃的重量比为18％，混匀后混砂。以100％上述再生砂加入占砂重11.5％的MDT-901有机酯，混砂60秒，加入上述水玻璃氢氧化钠混合液，加入量与再生砂重量比为4.2％，混砂60秒，出砂。
实施例四，温度10℃，相对温度83％，再生砂中Na2O0.37％，残留水份0.50％。在M为2.3，密度为1.45g/CM3的水玻璃中加入重量百分浓度为3.2％的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠水溶液与水玻璃的重量比为10％，混匀后混砂。以100％上述再生砂加入占砂重量12％的MDT-901有机酯，混砂40秒，加入上述水玻璃氢氧化钠混合液，加入量与再生砂重量比为4.5％，混砂70秒，出砂。
对上述四例中所得型砂性能测试，结果见表2。
表一 氢氧化钠水溶液的最佳重量百分浓度及与水玻璃的最佳重量比
| 再生砂中Na2O％ | 0.3～0.4 | 0.4～0.5 | 0.5～0.6 | 0.6～0.7 | 0.7～0.8 | 0.8～0.9 |
| NaOH溶液的重量百分浓度％ | 2.4～4.8 | 4～7.6 | 5.8～11 | 7～13 | 8～15 | 9～16.6 |
| NaOH溶液与水玻璃的重量百分比 | 6.7～14.4 | 9.8～21.5 | ||||
表二 型砂性能测试
| 抗压强度 时间σ(Mpa) (h)实例序号 | 2h | 4h | 8h | 24h | 型砂可使用时间(分) |
| 一 | 0.29 | 0.74 | 1.19 | 2.32 | 12 |
| 二 | 0.22 | 0.69 | 1.82 | 2.59 | 15 |
| 三 | 0.33 | 0.81 | 1.2 | 2.65 | 10 |
| 四 | 0.35 | 0.56 | 2.75 | 5 |
Claims (9)
1.一种用再生砂制备有机酯水玻璃自硬砂的方法，其特征在于：再生砂中先加以乙二醇二醋酸酯为主要成分的有机酯，混5～60秒后，加入水玻璃氢氧化钠混合液，继续混30～80秒，出砂，用于制型；
本方法中应用的再生砂中的Na2O含量占再生砂重量≤0.9％；
本方法中水玻璃(硅酸钠)氢氧化钠混合液组成如下：在模数M为2.25～2.35，密度1.45～1.55g/CM3水玻璃中加入重量百分浓度为2.4％～16.6％的氢氧化钠水溶液，加入量与水玻璃重量比为6.7％～21.5％，使用前搅拌均匀；
本方法中以乙二醇二醋酸酯为主要成分的有机酯，其加入量占水玻璃氢氧化钠混合液重量的8％～14％。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于当再生砂中Na2O含量占再生砂重量0.3～0.4％时，氢氧化钠水溶液的重量百分浓度为2.4～4.8％。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于当再生砂中Na2O含量占再生砂重量0.4～0.5％时，氢氧化钠水溶液的重量百分浓度为4～7.6％。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于当再生砂中Na2O含量占再生砂重量0.5～0.6％时，氢氧化钠水溶液的重量百分浓度为5.8～11％。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于当再生砂中Na2O含量占再生砂重量0.6～0.7％时，氢氧化钠水溶液的重量百分浓度为7～13％。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于当再生砂中Na2O含量占再生砂重量0.7～0.8％时，氢氧化钠水溶液的重量百分浓度为8～15％。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于当再生砂中Na2O含量占再生砂重量0.8～0.9％时，氢氧化钠水溶液的重量百分浓度为9～16.6％。
8.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于氢氧化钠水溶液加入量与水玻璃的重量比为6.7％～14.4％。
9.根据权利要求4至权利要求7中任何一个所述的方法，其特征在于氢氧化钠水溶液加入量与水玻璃的重量比为9.8～21.5％。
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