CN110052570A - 一种无污染环保铸造型砂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无污染环保铸造型砂及其制备方法，包括如下重量百分比的组分：SiO₂30％～70％，MgO 6％～45％，Al₂O₃1.5％～15％，CaO 0.3％～10％，Fe₂O₃0.2％～8％，K₂O 15％～30％，Na₂O 2％～10％，Sb₂O₃0.5％～3％，TiO₂1％～3％，P₂O₅0.3％～0.5％。本发明所述的环保铸造型砂是从环境保护、成本优势、提高生产效率和成品率等符合国家产业政策需求出发，研发生产出的新型环保型铸造砂。

Description

一种无污染环保铸造型砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铸造领域，具体涉及一种无污染环保铸造型砂及其制备方法。

背景技术

铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一，因此，铸造业的发展标志着一个国家的生产实力。我国是当今世界上最大的铸件生产国家，铸造业在国民经济中占据着举足轻重的地位。改革开放后，我国铸造业取得了很大成就，铸件产量连续11年居世界首位，企业规模逐步增大，铸造质量明显提高，企业的专业化水平进一步提升，节能减排、绿色理念得到强化。铸造行业主要可分为砂型铸造、特种铸造等，其中砂型铸造在铸造行业中占比达到80％。砂型铸造的主要原料成本是铸造造型材料，占总生产成本的70％以上，生产效率、铸件的质量和成品率影响因素一半来自于造型材料。

但是，我国铸造业普遍存在劳动强度高、能耗高、资源消耗高、环境污染程度高的情况，尤其是环境污染程度高带来了企业在可持续发展中的两大危机：一是与国家的既要经济发展，又要保护生态环境的经济新常态不相适应，成了行业发展的危机。二是工人作业脏与差，造成产业技术人员断层，产业工人流失现象严重，也成为行业发展的危机。传统的砂型铸造所用的造型材料广泛采用煤粉型砂，与其它造型材料相比煤粉铸造砂成本低、成品率相对较高。用煤粉型铸造砂生产，每生产一吨铸件需要消耗1：1左右的型砂，消耗量巨大，并产生大量废砂，形成无法避免的黑色污染。同时煤粉在铸造过程中不充分燃烧差生大量一氧化碳等有害气体，造成厂区内部及周边地区不同程度的大气污染。每年全国因铸造生产而相应遗弃的千万吨废砂，对土壤、水和空气造成严重的破坏，环保压力巨大。

传统砂型铸造业要在产业升级，节能减排和可持续发展的大背景下，满足国家节能降耗的严格要求,必须在改进工艺、寻找环保型原材料等方面入手。对此，铸造行业也探索了用植物提取物、合成材料、沥青、工业油、树脂聚合物等混合铸造砂型材料。但这些材料由于成本，原料来源少，或者造成别的环境污染等问题，很难形成大规模的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种无污染环保铸造型砂及其制备方法，本发明所述的环保铸造型砂是从环境保护、成本优势、提高生产效率和成品率等符合国家产业政策需求出发，研发生产出的新型环保型铸造砂。

本发明的目的可以通过以下措施达到：一种无污染环保铸造型砂，包括如下重量百分比的组分：

本发明所述的无污染环保铸造型砂，采用SiO₂代替煤粉，可以增强型砂透气性、湿拉强度、紧实度、耐热性、可塑性和防粘砂能力。

在一种优选的实施方式中，本发明提供一种更为具体的无污染环保铸造型砂，包括如下重量百分比的组分：

在一种优选的实施方式中，本发明提供一种更为具体的无污染环保铸造型砂，SiO₂的重量百分比为最高。

本发明还提供所述环保铸造型砂在铸造领域的应用。

本发明所述环保铸造型砂的制备方法，进行常规混合即可。制备过程洁净、无毒、无味、无腐蚀、无有害物质、无烟尘，降低了空气中的PM2.5含量，不会造成大气污染，同时也大大改善了工厂作业环境。

本发明的有益效果：

(1)本发明所述的环保铸造型砂，终结了长期以来铸造行业依靠煤粉黏土树脂等高污染介质进行铸造，而且型砂可以反复循环使用，节约成本。

(2)本发明所述的环保铸造型砂，防粘砂效果好，可以提高铸件表面精度和内在品质，铸件表面光洁细腻，提升了产品的质量，表面光洁度高，大大减少打磨的时间及成本。

(3)本发明所述的环保铸造型砂既有好的韧性，又有好的流动性，很好地解决了韧性和流动性这一矛盾，型砂柔而不粘，滑而不散，既能很好地解决铸型凹坑、拐角、吊胎等处的填不实的现象，又能保持良好的成型性，对于起模性能的改善有立竿见影的效果。

(4)本发明所述的环保铸造型砂性能稳定，水分敏感性小，性能波动小，适应范围广，极易控制。

(5)本发明所述的环保铸造型砂能有效地提高型砂的热湿拉强度，减少热压应力，防止夹砂、结疤缺陷。

(6)本发明所述的环保铸造型砂有极强的抗铁水冲蚀能力，防止冲砂、砂眼等缺陷的产生，可以消除因型砂原因而产生的铸件砂眼。

(7)本发明所述的环保铸造型砂呈粉状，无毒、无味、无腐蚀、无粉尘、无污染，从根本上改善了铸造环境，消除了铸造污染，减少了铸造粉尘，降低了大气、粉尘污染，改善了空气质量，改善了生态环境，降低了空气中的PM2.5含量，是完全环保的绿色材料。

(8)改善了车间作业环境，保障了人民群众的身体健康，将铸造一线工人从煤灰污染中解救了出来，一线工人可以在舒适干净的环境中工作，可以大大减少疾病的发生，使全国千万铸造工人脱离传统职业病，有效减轻政府及企业对职业病的投入。

(9)降低了成本：本发明所述的环保铸造型砂与使用煤粉相比，废气、废砂，废渣的废弃物有明显大幅度下降，替代煤粉，也节约了能源；且铸件废品、次品少，成品正品率高；抛丸时间短，节约了用电和人工工时。

附图说明

图1是实施例1～2所述环保铸造型砂制备的铸件；

图2是实施例1～2所述环保铸造型砂制备的铸件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，凡在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明的保护范围之内。下面实施例未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域的公知手段。

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。

实施例1

一种更为具体的无污染环保铸造型砂，包括如下重量百分比的组分：

以上配方量的原料通过常规混合即得无污染环保铸造型砂。

实施例2

一种更为具体的无污染环保铸造型砂，包括如下重量百分比的组分：

以上配方量的原料通过常规混合即得无污染环保铸造型砂。

实施例3

一种更为具体的无污染环保铸造型砂，包括如下重量百分比的组分：

以上配方量的原料通过常规混合即得无污染环保铸造型砂。

上述实施例的性能分析：

1、生产过程污染分析

实施例1～3的环保铸造型砂铸造产生的污染分析：

(1)废水――本项目无生产污水

(2)废气――本项目产品替代煤粉，不燃烧，无烟雾，无废气产生。

(3)固废――本项目无固废，砂土经处理后循环使用，无废渣。

(4)噪声――本项目生产过程中只有搅拌机的响声，噪声一般控制在55－60分贝之间，对周围环境无影响。

(5)粉尘――本项目生产中可以采用普通的除尘设备，无粉尘飘散。

其中，实施例1的环保铸造型砂铸造产生的污染废气等检查如表1所示。

表1实施例1的环保铸造型砂与使用煤粉型砂铸造产生的废气、物监测结果比较表

注：根据青岛衡立检测有限公司2017年1月18日HL-20161230-002和HL-20161230-003检测报告编制。

2、实施例1～3的环保铸造型砂，可以很好的调整湿压强度、热湿拉强度(表2)。

表2环保铸造型砂与煤粉型砂性能对比表

种类	最佳湿度	湿压强度	透气率	发气量	热湿拉强度	热压强度
							单位	含水量％	MPa	百分比	ml/g	kPa	MPa
实施例1	4-7	0.115	160	10	4.2	8
							实施例2	9-12	0.186	60	9.2	2.7	4.5
煤粉砂	5-8	0.095	180	36	2.2	2.5

3、使用实施例1和实施例2所述的环保铸造型砂按照常规方法：熔炼-浇注造型-冷却-清理形成铸件，所形成的铸件如图1～2所示，本发明实施例所述的环保铸造型砂可以降低铸件的粘砂、夹砂、砂眼、气孔缺陷，所制备的铸件不粘砂，表面光洁，清理工作量少；生产铸件尺寸精度提高，铸件重量降低，铸件加工余量减少；铸件气孔减少，内在质量提高，成品率提高；型砂中不含任何有毒物质，浇注实践证明，环保湿型砂铸造工艺对环境污染小，生产成本降低，生产效率提高，同时可节约煤粉能源，形成铸件性能参数如表1所示，性能优。

表1实施例1所述环保铸造型砂制备的铸件性能

	实施例1所述环保铸造型砂制备的铸件
		抗拉强度(Mpa)	＞420
抗弯强度(Mpa)	＞590
		延伸率(％)	＞10
弹性系数(N/mm<sup>2</sup>)	约16*10<sup>4</sup>
		硬度(HB)	230
光洁度	6.3-0.3

Claims (7)

1.一种无污染环保铸造型砂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

2.根据权利1所述的无污染环保铸造型砂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

3.根据权利1所述的无污染环保铸造型砂，其特征在于，SiO₂的重量百分比为最高。

4.一种无污染环保铸造型砂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

5.一种无污染环保铸造型砂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

6.一种无污染环保铸造型砂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

7.权利要求1～6任一项所述的无污染环保铸造型砂在铸造领域的应用。