CN110614342A - 一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂及其制备工艺，一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂，包括以下原料：废砂、粘结剂、改性固化剂、改性剂、润滑剂、导热剂，改性固化剂为乙酸乙酯溶液，改性剂为磷酸二氢铝溶液，制备的再生铸造覆膜砂，经检测其抗压强度≧30.5mpa，粘度为500‑1800mpa/s，射壳、射芯加热固化时间90‑130/s，硬化效果好。
Description
技术领域
本发明属于覆膜砂制备领域，具体涉及在一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂及其制备工艺。
背景技术
现有技术中常用的铸钢、铁及有色金属件用壳、芯型砂，主要有呋喃树脂砂、酚醛树脂等，这些树脂砂浇注后铸件表面光洁度优越，落砂痛快引起铸造业的倾慕，但是树脂中含有较高的甲醛、苯、游离酚等有毒含量，六次甲基四胺和氯化铵及尿素的固化剂中含有较高的S含量，在混砂、造型、浇注、落砂清理时产生有刺激性的气味及烟雾污染工作环境。最严重的是生产一吨铸件得用≧一吨树脂砂(相等于增加≧1150元成本)。任何铸造工艺用砂壳体及砂芯浇注后就是产生≧一吨固体废弃物。我们调查现在铸造业70％是这样的生产工艺，全部都是偷悄的雇车运出倾倒，可想而知这些有害物资在土壤中的危害性，如土壤板结、植被枯萎。为此对铸造用砂进行废砂完全再生循环利用，更是可以多次回收再造再生直至沙粒化为灰烬。乃是利于社会同时对铸造业发展有着重大环保意义，减少废砂排放以及新沙消耗，保护环境和资源有着重大贡献。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种以原砂为原料的再生铸造覆膜砂，另一目的是提供一种制备上述覆膜砂的制备工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂，包括以下重量份的原料：废砂90-110份、粘结剂1.2-2.8份、改性固化剂6-20份、改性剂4-12份、润滑剂2-15份、导热剂0.3-1.3份，所述改性固化剂为乙酸乙酯溶液，所述改性剂为磷酸二氢铝溶液。
进一步的，所述乙酸乙酯溶液为质量浓度为83-98％的乙酸乙酯溶液。
进一步的，所述磷酸二氢铝溶液为质量浓度为25-45％的磷酸二氢铝溶液。
进一步的，所述润滑剂为鳞片石墨。
进一步的，所述导热剂为氧化镁，氧化镁的导热系数为418W/(m.K)。
进一步的，所述粘结剂为端基为羟甲基的甲阶酚醛树脂。
进一步的，所述废砂为废弃铸造砂壳型、砂芯砂或面砂。
一种以废砂为原料的再生覆膜砂的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一，将废砂破碎过筛，选择含尘量≦0.15％，含水量≦5％的废砂放入搅拌机中，加入改性剂后搅拌3-5min，取出至恒重，得改性砂；
步骤二，将改性砂加热至80-150℃，依次加入粘结剂、改性固化剂、润滑剂、导热剂混合搅拌均匀；
步骤三，将混合后的砂烘干至含水量≦1.5％，即得再生铸造覆膜砂。
进一步的，所述步骤一包括，将废砂破碎过70-140目砂，风选至含尘量≦0.15％，含水量≦5％，放入搅拌速度为50-80r/min的搅拌机中，加入改性剂后搅拌3-5min，取出至恒重，得改性砂。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的再生铸造覆膜砂，经检测其抗压强度≧30.5mpa，粘度为500-1800mpa/s，射壳、射芯加热固化时间90-130/s，硬化效果好，改性固化剂采用乙酸乙酯溶液，改性剂采用磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝中的酸根与乙酸乙酯配合，可以去除制砂时酚醛树脂产生的甲醛和苯、游离酚，从而改善刺激性气味、去除制砂时产生的烟雾，解析出原本残留在废弃树脂砂中含有未被碳化的50％树脂，减少粘结剂的用量，减少对环境的污染，降低生产成本，同时起到固化的作用；从微观角度看，磷酸二氢铝中的酸根与乙酸乙酯配合，可以保证与新沙相同的耗酸值0.6％，符合生产要求；
采用氧化镁作为导热剂协助导热，在叠浇10-15层的底端时，可保证1-2层流动性依然良好。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂，包括以下重量份的原料：废砂90-110份、甲阶酚醛树脂1.2-2.8份、乙酸乙酯溶液6-20份、磷酸二氢铝溶液4-12份、鳞片石墨2-15份、氧化镁0.3-1.3份。
具体的，乙酸乙酯溶液为质量浓度为83-98％的乙酸乙酯溶液，磷酸二氢铝溶液为质量浓度为25-45％的磷酸二氢铝溶液。
氧化镁的导热系数为418W/(m.K)。
甲阶酚醛树脂为端基为羟甲基的甲阶酚醛树脂。
废砂为废弃铸造砂壳型、砂芯砂或面砂。
一种以废砂为原料的再生覆膜砂的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一，将废砂破碎过70-140目砂，风选至含尘量≦0.15％，含水量≦5％，放入搅拌速度为50-80r/min的搅拌机中，加入改性剂后搅拌3-5min，取出至恒重，得改性砂；
步骤二，将改性砂加热至80-150℃，依次加入甲阶酚醛树脂、乙酸乙酯溶液、鳞片石墨、氧化镁混合搅拌均匀；
步骤三，将混合后的砂烘干至含水量≦1.5％，即得再生铸造覆膜砂。
实施例1
一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂，包括以下重量份的原料：废弃铸造砂壳型90份、甲阶酚醛树脂1.2份、乙酸乙酯溶液12份、磷酸二氢铝溶液4份、鳞片石墨0.3份、氧化镁0.7份。
具体的，乙酸乙酯溶液为质量浓度为83％的乙酸乙酯溶液，磷酸二氢铝溶液为质量浓度为45％的磷酸二氢铝溶液。
一种以废砂为原料的再生覆膜砂的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一，将废砂破碎过70目砂，风选至含尘量≦0.15％，含水量≦5％，放入搅拌速度为80r/min的搅拌机中，加入改性剂后搅拌5min，取出至恒重，得改性砂；
步骤二，将改性砂加热至80℃，依次加入甲阶酚醛树脂、乙酸乙酯溶液、鳞片石墨、氧化镁混合搅拌均匀；
步骤三，将混合后的砂烘干至含水量≦1.5％，即得再生铸造覆膜砂。
上述制得的覆膜砂经试验测试，获得如下的性能参数：
抗压强度≧23.5mpa；
粘度500mpa/s；
通过上述实验数据得知，通过本方法制得的覆膜砂，无烟无味，抗压强度大，粘度好，射芯加热固化时间90-130/s，强度效果良好。
实施例2
一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂，包括以下重量份的原料：废弃砂芯100份、甲阶酚醛树脂1.5份、乙酸乙酯溶液16份、磷酸二氢铝溶液6份、鳞片石墨0.8份、氧化镁1份。
具体的，乙酸乙酯溶液为质量浓度为83％的乙酸乙酯溶液，磷酸二氢铝溶液为质量浓度为45％的磷酸二氢铝溶液。
一种以废砂为原料的再生覆膜砂的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一，将废砂破碎过140目砂，风选至含尘量≦0.15％，含水量≦5％，放入搅拌速度为50r/min的搅拌机中，加入改性剂后搅拌3min，取出至恒重，得改性砂；
步骤二，将改性砂加热至150℃，依次加入甲阶酚醛树脂、乙酸乙酯溶液、鳞片石墨、氧化镁混合搅拌均匀；
步骤三，将混合后的砂烘干至含水量≦1.5％，即得再生铸造覆膜砂。
上述制得的树覆膜砂经试验测试，获得如下的性能参数：
抗压强度≧28mpa；
粘度850mpa/s；
通过上述实验数据可知，通过本方法制得的覆膜砂，无烟无味，且抗压强度大，粘度好，射芯加热固化时间80-100/s，固化强度效果良好。
实施例3
一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂，包括以下重量份的原料：废弃面砂110份、甲阶酚醛树脂2.8份、乙酸乙酯溶液16份、磷酸二氢铝溶液8份、鳞片石墨12份、氧化镁1份。
具体的，乙酸乙酯溶液为质量浓度为92％的乙酸乙酯溶液，磷酸二氢铝溶液为质量浓度为45％的磷酸二氢铝溶液。
一种以废砂为原料的再生覆膜砂的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一，将废砂破碎过100目砂，风选至含尘量≦0.15％，含水量≦5％，放入搅拌速度为65r/min的搅拌机中，加入改性剂后搅拌4min，取出至恒重，得改性砂；
步骤二，将改性砂加热至130℃，依次加入甲阶酚醛树脂、乙酸乙酯溶液、鳞片石墨、氧化镁混合搅拌均匀；
步骤三，将混合后的砂烘干至含水量≦1.5％，即得再生铸造覆膜砂。
上述制得的树脂砂经试验测试，获得如下的性能参数：
抗压强度≧30.5mpa；
粘度1300mpa/s；
通过上述实验数据可知，通过本方法制得的铸造覆膜砂，无烟无味，抗压强度大，粘度好，射芯加热固化时间70-130/s，硬化效果最佳，抗拉强度良好，完全符合黑、有色金属铸造壳、芯材质。
实施例4
一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂，包括以下重量份的原料：废弃铸造砂壳型90份、甲阶酚醛树脂1.2份、乙酸乙酯溶液6份、磷酸二氢铝溶液12份、鳞片石墨15份、氧化镁0.3份。
具体的，乙酸乙酯溶液为质量浓度为83％的乙酸乙酯溶液，磷酸二氢铝溶液为质量浓度为25％的磷酸二氢铝溶液。
一种以废砂为原料的再生覆膜砂的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一，将废砂破碎过70目砂，风选至含尘量≦0.15％，含水量≦5％，放入搅拌速度为80r/min的搅拌机中，加入改性剂后搅拌3min，取出至恒重，得改性砂；
步骤二，将改性砂加热至80℃，依次加入甲阶酚醛树脂、乙酸乙酯溶液、鳞片石墨、氧化镁混合搅拌均匀；
步骤三，将混合后的砂烘干至含水量≦1.5％，即得再生铸造覆膜砂。
上述制得的树覆膜砂经试验测试，获得如下的性能参数：
抗压强度≧28.5mpa；
粘度920mpa/s；
通过上述实验数据可知，通过本方法制得的覆膜砂，无烟无味，且抗压强度大，粘度好，射芯加热固化时间80-100/s，固化强度效果良好。
实施例5
一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂，包括以下重量份的原料：废弃砂芯110份、甲阶酚醛树脂2.8份、乙酸乙酯溶液20份、磷酸二氢铝溶液4份、鳞片石墨2份、氧化镁1.3份。
具体的，乙酸乙酯溶液为质量浓度为98％的乙酸乙酯溶液，磷酸二氢铝溶液为质量浓度为45％的磷酸二氢铝溶液。
一种以废砂为原料的再生覆膜砂的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一，将废砂破碎过140目砂，风选至含尘量≦0.15％，含水量≦5％，放入搅拌速度为50r/min的搅拌机中，加入改性剂后搅拌5min，取出至恒重，得改性砂；
步骤二，将改性砂加热至150℃，依次加入甲阶酚醛树脂、乙酸乙酯溶液、鳞片石墨、氧化镁混合搅拌均匀；
步骤三，将混合后的砂烘干至含水量≦1.5％，即得再生铸造覆膜砂。
上述制得的覆膜砂经试验测试，获得如下的性能参数：
抗压强度≧25mpa；
粘度600mpa/s；
通过上述实验数据得知，通过本方法制得的覆膜砂，无烟无味，抗压强度大，粘度好，射芯加热固化时间80-130/s，强度效果良好。
本发明制备的再生铸造覆膜砂，改性固化剂采用乙酸乙酯溶液，改性剂采用磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝中的酸根与乙酸乙酯配合，可以去除制砂时酚醛树脂产生的甲醛和苯、游离酚，从而改善刺激性气味、去除制砂时产生的烟雾，解析出原本残留在废弃树脂砂中含有未被碳化的50％树脂，减少对环境的污染，同时起到固化的作用；从微观角度看，磷酸二氢铝中的酸根与乙酸乙酯配合，可以保证与新沙相同的耗酸值0.6％，符合生产要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一种以废砂为原料的再生铸造覆膜砂，其特征在于：包括以下重量份的原料：废砂90-110份、粘结剂1.2-2.8份、改性固化剂6-20份、改性剂4-12份、润滑剂2-15份、导热剂0.3-1.3份，所述改性固化剂为乙酸乙酯溶液，所述改性剂为磷酸二氢铝溶液。
2.根据权利要求1所述的一种以原砂为原料的再生铸造覆膜砂，其特征在于：所述乙酸乙酯溶液为质量浓度为83-98％的乙酸乙酯溶液。
3.根据权利要求2所述的一种以原砂为原料的再生铸造覆膜砂，其特征在于：所述磷酸二氢铝溶液为质量浓度为25-45％的磷酸二氢铝溶液。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种以原砂为原料的再生铸造覆膜砂，其特征在于：所述润滑剂为鳞片石墨。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种以原砂为原料的再生铸造覆膜砂，其特征在于：所述导热剂为氧化镁，氧化镁的导热系数为418W/(m.K)。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种以原砂为原料的再生铸造覆膜砂，其特征在于：所述粘结剂为端基为羟甲基的甲阶酚醛树脂。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种以原砂为原料的再生铸造覆膜砂，其特征在于：所述废砂为废弃铸造砂壳型、砂芯砂或面砂。
8.一种以废砂为原料的再生覆膜砂的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，将废砂破碎过筛，选择含尘量≦0.15％，含水量≦5％的废砂放入搅拌机中，加入改性剂后搅拌3-5min，取出至恒重，得改性砂；
步骤二，将改性砂加热至80-150℃，依次加入粘结剂、改性固化剂、润滑剂、导热剂混合搅拌均匀；
步骤三，将混合后的砂烘干至含水量≦1.5％，即得再生铸造覆膜砂。
9.根据权利要求8所述的一种以废砂为原料的再生覆膜砂的制备工艺，其特征在于：所述步骤一包括，将废砂破碎过70-140目砂，风选至含尘量≦0.15％，含水量≦5％，放入搅拌速度为50-80r/min的搅拌机中，加入改性剂后搅拌3-5min，取出至恒重，得改性砂。
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