CN109175217A

CN109175217A - 一种铸造玻璃砂及其制备方法

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Publication number: CN109175217A
Application number: CN201811352626.3A
Authority: CN
Inventors: 李新忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Anyang Ciang Fireplace Co ltd
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2038-11-14
Also published as: CN109175217B

Abstract

本发明提供了一种铸造玻璃砂，包括水和：铸造用沙60～88重量份；膨润土6～30重量份；硼砂0.1～0.9重量份。本发明采用硼砂作为防粘添加剂和助溶剂，与膨润土和沙子共同制备玻璃砂；本发明提供的玻璃砂是玻璃体，在高温下熔融，填补型砂之间的间隙，起到减小侵润角，阻止铁水侵润型砂，达到退砂性能良好的效果。本发明提供的玻璃砂固废排放少。重复使用次数多，不用废弃。玻璃砂全是无机物，对环境友好。在铸造浇注时，无任何气体产生，不污染环境。在铸造砂中，不产生恶化型砂的作用。

Description

一种铸造玻璃砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铸造工业技术领域，尤其是涉及一种铸造玻璃砂及其制备方法。

背景技术

现有铸造行业中，型砂是在铸造中用来造型的材料。型砂一般由铸造用砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成，也可用天然含粘土的硅砂。型砂在铸造生产中具有极其重要的作用，因型砂的质量不稳定会造成的铸件废品率增加。通常对型砂的性能指标要求有:透气性、强度、退让性、溃散性、流动性等。

为了提高铸件表面质量，减少铸造缺陷，铸造过程中往往在型砂中添入辅加物。在铸造过程中，在熔融金属液浇入铸型后，辅加物中的有机物会产生不完全燃烧以及焦化反应，铸型会产生和排放出有毒有害物质，目前国内外常用的辅加物为煤粉，煤粉是指粒度小于0.5毫米的煤，是铸铁型砂中最常采用的附加物。近年来国外将煤粉类物质与粘土配成一种商品(碳粘土)供应市场。铸铁用湿型砂中加入煤粉，可以防止铸件表面粘砂缺陷，改善铸件的表面光洁度，并能减少夹砂缺陷，改善型砂的溃散功能，对于湿型球铁件，还能有效的防止产生皮下气孔，可用圆形涡流燃烧器，空气不用预热。其具有材料成本低、防粘砂效较好、生产效率高的优点，但其消耗量大、排放严重、在铸造过程中煤粉燃烧分解产生有毒气体和致癌物质，造成污染环境，影响工人身体健康。据统计，利用煤粉粘土砂生产铸件，每吨铸件需消耗0.8t～1t左右型砂，全国每年要废弃大量旧砂，同时消耗数以千万吨计的新砂，尤其是铸铁件铸造用的煤粉粘土旧砂，给环境带来严重黑色污染，不适应铸造工业科学发展的需要，不符合当前降耗减排的环境保护政策和国家生态文明建设的要求其对铸造工人的健康和周围环境产生不良影响。

因此，现在的煤粉砂主要有以下几个缺点：铸造过程中，铁水温度为1400左右，接触煤粉后部分燃烧和氧化，煤粉燃烧分解出氮氧化物，碳氧化物污染环境。煤粉为黑色，造成型砂黑色，污染环境。煤粉加进铸造砂，造成型砂重复利用次数少，固废很多。煤粉多次使用过后，恶化了型砂的粒度分布，造成铸件质量恶化。煤粉导致混制型砂强度低。

随着经济和环保压力的增加，铸造工业领域一直在努力寻找新的材料替代含有机材料的添加剂，以满足环保和职业健康的要求，同时也能降低生产成本。目前，替代煤粉的抗粘砂新材料研究成为国内外铸造专家的重点研究课题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种铸造玻璃砂，本发明提供的铸造玻璃砂抗粘砂性能、透气性、湿强度高、高温溃散性好、固废排放少、不污染环境。

本发明提供了一种铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 60～88重量份；

膨润土 6～30重量份；

硼砂 0.1～0.9重量份。

优选的，所述铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 62～86重量份；

膨润土 8～28重量份；

硼砂 0.1～0.8重量份。

优选的，所述铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 65～80重量份；

膨润土 10～26重量份；

硼砂 0.1～0.7重量份。

优选的，所述铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 68～78重量份；

膨润土 13～23重量份；

硼砂 0.2～0.6重量份。

优选的，还包括0.1～1重量份的亚硝酸钠。

优选的，所述铸造玻璃砂，包括：

优选的，所述铸造用沙的粒径为70～140目；膨润土的粒径为150～250目；所述硼砂的粒径为250～350目。

本发明提供了一种铸造玻璃砂的制备方法，包括：

A)将铸造用沙、膨润土混合，得到第一混合物；

B)将硼砂、水和第一混合物混合，得到铸造玻璃砂。

优选的，所述铸造用沙、膨润土、硼砂和水的重量比为(60～88)：(6～30)：(0.1～0.9)：(2～5)。

优选的，步骤A)所述混合时间为1～3min；步骤B)所述混合时间为2～8min。

与现有技术相比，本发明提供了一种铸造玻璃砂，包括水和：铸造用沙60～88重量份；膨润土6～30重量份；硼砂0.1～0.9重量份。本发明采用硼砂作为防粘添加剂和助溶剂，与膨润土和沙子共同制备玻璃砂；本发明提供的玻璃砂是玻璃体，在高温下熔融，填补型砂之间的间隙，起到减小侵润角，阻止铁水侵润型砂，达到退砂性能良好的效果。本发明提供的玻璃砂固废排放少。重复使用次数多，不用废弃。玻璃砂全是无机物，对环境友好。在铸造浇注时，无任何气体产生，不污染环境。在铸造砂中，不产生恶化型砂的作用。

附图说明

图1为本发明实施例1添加硼砂制备的玻璃砂图；

图2为同实施例1但未添加硼砂制备的玻璃砂图。

具体实施方式

本发明提供了一种铸造玻璃砂及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明提供了一种铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 60～88重量份；

膨润土 6～30重量份；

硼砂 0.1～0.9重量份。

本发明铸造玻璃砂为铸造用的型砂；采用的均为无机复合材料添加剂因其在铸造过程中不产生有毒有害气体，且对提高铸件表面质量具有较好的作用，同时其原材料来源广泛，价格低廉。

本发明提供的铸造玻璃砂包括60～88重量份的铸造用沙；优选包括62～86重量份的铸造用沙；更优选包括65～80重量份的铸造用沙；最优选包括68～78重量份的铸造用沙。

本发明对于所述铸造用沙的具体规格不进行限定，70～140目粒径即可；优选为80～120目粒径即可；本发明对其来源不进行限定，本领域技术人员熟知的市售的可以用于型砂的二氧化硅为主料的沙子即可。

本发明所述铸造用沙为骨料的作用，由于沙子的主要成为为二氧化硅，满足铸造玻璃砂的力学性能和支撑性能等。

本发明提供的铸造玻璃砂包括6～30重量份的膨润土；优选包括8～28重量份的膨润土；更优选包括10～26重量份的膨润土；最优选包括13～23重量份的膨润土。

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。

本发明对于所述膨润土的来源不进行限定，市售即可；本发明对其规格不进行限定，粒径优选为150～250目；更优选为180～2520目；最优选为200目。

本发明提供的膨润土为粘结剂的作用。

本发明提供的铸造玻璃砂包括0.1～0.9重量份的硼砂；优选包括0.1～0.8重量份的硼砂；更优选包括0.1～0.7重量份的硼砂；最优选包括0.2～0.6重量份的的硼砂。

硼砂的一般写作Na₂B₄O₇·10H₂O，是非常重要的含硼矿物及硼化合物。通常为含有无色晶体的白色粉末，易溶于水。硼砂有广泛的用途，可用作清洁剂、化妆品、杀虫剂，也可用于配置缓冲溶液和制取其他硼化合物等。市售硼砂往往已经部分风化。现有领域内已知的硼砂，主要用于玻璃和搪瓷行业。在玻璃中，可增强紫外线的透射率，提高玻璃的透明度及耐热性能。在搪瓷制品中，可使瓷釉不易脱落而使其具有光泽。在特种光学玻璃、玻璃纤维、有色金属的焊接剂、珠宝的粘结剂、印染、洗涤(丝和毛织品等)、金的精制、化妆品、农药、肥料、硼砂皂、防腐剂、防冻剂和医学用消毒剂等方面也有广泛的应用。

而本发明创造性的发现硼砂在制备玻璃砂中的防粘添加剂和助溶剂的作用。

本发明对于硼砂的来源不进行限定，市售即可；本发明对其规格不进行限定，硼砂的粒径优选为250～350目；更优选为280～320目；最优选为300目。

本发明提供的铸造玻璃砂包括2～5重量份的水；优选包括3～4重量份的水。

本发明提供的铸造玻璃砂优选还包括0.1～1重量份的亚硝酸钠；更优选包括0.2～0.9重量份的亚硝酸钠；最优选包括0.3～0.8重量份的亚硝酸钠。

本发明所述亚硝酸钠为防粘砂辅助剂，可以改善硼砂的溶解性能，如平整度等；同时可以协同提高本发明铸造玻璃砂低温防侵润性能。

本发明对于亚硝酸钠的来源不进行限定，市售即可；本发明对其规格不进行限定，亚硝酸钠的粒径优选为140-300目；更优选为200目；最优选为300目。

本发明通过加入硼砂，硼砂自身熔点低，在800多度自身熔融；而沙子的主要成分二氧化硅固态玻璃相微溶在硼砂熔融的玻璃相。进而达到在600～1200度里，硼系玻璃和硅系玻璃从固态熔融到液态的状态。

本发明提供的铸造玻璃砂具体使用时，在铁水浇注过程中，硼砂的熔点低(大概880度)，在低温时就熔融成液态硼系玻璃。填充型砂的间隙，防止铁水的初期浸润。900多度时，型砂的外表面的二氧化硅的硅氧四面体溶解于液态硼系玻璃里。形成桥架。温度达到1100度时，型砂的外表面进一步软化和形成桥架，这是形成了固液混合的，硼，硅系玻璃混杂的隔离层。温度降低时，固液混合的硼硅系玻璃全部转为固态。因为膨胀系数不同，隔离层和铁进行了分离。因此，本发明提供的玻璃砂在高温下熔融，填补型砂之间的间隙，起到减小侵润角，阻止铁水侵润型砂，达到退砂性能良好的效果，同时保证铸件表面光滑，而且便于脱砂。

同时本发明控制硼砂在上述范围内，可以很好的控制沙子的废气量以及玻璃砂的力学性能。本发明还创新性的发现，硼砂是在本发明上述量的存在下，而且仅仅是本发明提及的组分的存在下硼砂才有上述提及的熔融以及桥架的作用；若与现有技术公开的红煤粉、铬铁矿砂、黄砂、白膏泥、氧化镁、氧化铬等共同提供作用，会产生拮抗作用，会大大削弱或者掩盖硼砂的上述作用。

在本发明其中一部分优选实施例中，所述铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 62～86重量份；

膨润土 8～28重量份；

硼砂 0.1～0.8重量份。

在本发明其中一部分优选实施例中，包括水和：

铸造用沙 65～80重量份；

膨润土 10～26重量份；

硼砂 0.1～0.7重量份。

在本发明其中一部分优选实施例中，包括水和：

铸造用沙 68～78重量份；

膨润土 13～23重量份；

硼砂 0.2～0.6重量份。

在本发明其中一部分优选实施例中，所述铸造玻璃砂，包括：

本发明提供了一种铸造玻璃砂的制备方法，包括：

A)将铸造用沙、膨润土混合，得到第一混合物；

B)将硼砂、水和第一混合物混合，得到铸造玻璃砂。

本发明提供的铸造玻璃砂的制备方法首先将铸造用沙、膨润土混合，得到第一混合物。

具体为将铸造用沙、膨润土在混砂机混合1～3min，使得沙子和膨润土充分混合。

本发明对于所述铸造用沙、膨润土的具体比例上述已经有清楚的描述，在此不再赘述。所述混合温度室温即可。

混合后，将硼砂、水和第一混合物混合，得到铸造玻璃砂。

本发明对于所述混合的具体方式不进行限定，所述混合时间为2～8min。

当亚硝存在的时候，此步骤为：

将硼砂、亚硝、水和第一混合物混合，得到铸造玻璃砂。

本发明所述铸造用沙、膨润土、硼砂和水的重量比为(60～88)：(6～30)：(0.1～0.9)：(2～5)。

本发明所述铸造用沙、膨润土、硼砂、亚硝和水的重量比为(60～88)：(6～30)：(0.1～0.9)：(0.1～1)：(2～5)。

本发明对于所述组分的具体比例上述已经有清楚的描述，在此不再赘述。

本发明由于玻璃相只是从固态到液态再到固态，无任何化学反应产生，不影响原砂型组成部分，可以重复利用，因此废弃砂低。因此，本发明玻璃砂环境友好，节能资源。

本发明采用本领域常规的方式对玻璃砂的性能进行测定，本发明对此不进行限定。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种铸造玻璃砂及其制备方法进行详细描述。

实施例1

铸造用粒径为80目的60kg砂子和200目的10kg膨润土加入混砂机混合2分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入3kg的水和300目的0.1kg硼砂、0.1kg亚硝充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为3分钟。

图1为本发明实施例1添加硼砂制备的玻璃砂图；图2为同实施例1但未添加硼砂制备的玻璃砂图；由图可以看到图1里的闪光的是熔融的液态玻璃重新凝固在砂子表面和空隙的效果；空隙少并且小。图2没有熔融的液态玻璃凝固的效果，砂子间隙大并且多。

实施例2

铸造用粒径为80目的70kg砂子和200目的20kg膨润土加入混砂机混合3分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入4kg的水和300目的0.2kg硼砂、0.2kg亚硝充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为5分钟。

实施例3

铸造用粒径为100目的80kg砂子和200目的30kg膨润土加入混砂机混合4分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入4kg的水和300目的0.3kg硼砂、0.3kg亚硝充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为5分钟。

实施例4

铸造用粒径为80目的60kg砂子和200目的10kg膨润土加入混砂机混合2分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入3kg的水和300目的0.1kg硼砂充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为3分钟。

实施例5

铸造用粒径为80目的70kg砂子和200目的20kg膨润土加入混砂机混合3分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入4kg的水和300目的0.2kg硼砂充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为5分钟。

实施例6

铸造用粒径为100目的80kg砂子和200目的30kg膨润土加入混砂机混合4分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入4kg的水和300目的0.3kg硼砂充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为5分钟。

比较例1针对实施例5

铸造用粒径为80目的70kg砂子和200目的20kg膨润土加入混砂机混合3分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入4kg的水和300目的5kg硼砂充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为5分钟。

比较例2

铸造用粒径为80目的70kg砂子和200目的20kg膨润土加入混砂机混合3分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入4kg的水和300目的2kg硼砂充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为5分钟。

比较例3

铸造用粒径为80目的70kg砂子和200目的20kg膨润土加入混砂机混合3分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入4kg的水和300目的0.2kg硼砂、4.5kg碳化硼、13kg氧化镁、4kg三氧化二硼、1.5kg单硬脂酸甘油酯充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为5分钟。

比较例4

铸造用粒径为80目的70kg砂子和200目的20kg膨润土加入混砂机混合3分钟，使砂子和膨润土充分混合，然后再加入4kg的水和300目的0.2kg硼砂、14kg铬铁矿砂、12kg钠闪石、10kg硅质页岩充分混合均匀后既得本发明的玻璃砂，混合时间为5分钟。

对实施例1～6以及比较例1～4制备得到的玻璃砂进行性能测定，结果如表1所示。

表1

退砂性情况说明

优：铸件开箱后经振动落砂床退砂可以达到50-60％(铸件总粘砂量)后经平面抛丸，完全满足技术标准。(有明显玻璃相层)

良：铸件开箱后经振动落砂床退砂可以达到30-40％(铸件总粘砂量)

后经平面抛丸，完全满足技术标准。(有玻璃相层)

中：铸件开箱后经振动落砂床退砂可以达到0-10％(铸件总粘砂量)

后经两次平面抛丸，能满足技术标准。(无玻璃相层)

差：铸件开箱后经振动落砂床退砂不明显，后经两次平面抛丸，不能完全满足技术标准。后经挂钩抛丸才能达到技术要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 60～88重量份；

膨润土 6～30重量份；

硼砂 0.1～0.9重量份。

2.根据权利要求1所述的铸造玻璃砂，其特征在于，所述铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 62～86重量份；

膨润土 8～28重量份；

硼砂 0.1～0.8重量份。

3.根据权利要求2所述的铸造玻璃砂，其特征在于，所述铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 65～80重量份；

膨润土 10～26重量份；

硼砂 0.1～0.7重量份。

4.根据权利要求3所述的铸造玻璃砂，其特征在于，所述铸造玻璃砂，包括水和：

铸造用沙 68～78重量份；

膨润土 13～23重量份；

硼砂 0.2～0.6重量份。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的铸造玻璃砂，其特征在于，还包括0.1～1重量份的亚硝酸钠。

6.根据权利要求5所述的铸造玻璃砂，其特征在于，所述铸造玻璃砂，包括：

7.根据权利要求1～6任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述铸造用沙的粒径为70～140目；膨润土的粒径为150～250目；所述硼砂的粒径为250～350目。

8.一种铸造玻璃砂的制备方法，包括：

A)将铸造用沙、膨润土混合，得到第一混合物；

B)将硼砂、水和第一混合物混合，得到铸造玻璃砂。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述铸造用沙、膨润土、硼砂和水的重量比为(60～88)：(6～30)：(0.1～0.9)：(2～5)。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述混合时间为1～3min；步骤B)所述混合时间为2～8min。