JP2021065895A - Foam sand production method and foam sand production device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発泡砂の製造方法、及び発泡砂製造装置に関する。 The present invention relates to a method for producing foamed sand and an apparatus for producing foamed sand.
鋳造部品の内部に中空部を形成するために中子が用いられる。中子は、原料である発泡砂を金型に充填して成形することで製造される。 A core is used to form a hollow portion inside the cast part. The core is manufactured by filling a mold with foamed sand, which is a raw material, and molding the core.
特許文献1には、砂、水ガラス、水、及び界面活性剤を混練して発泡砂を製造する発泡砂の製造方法が開示されている。
発泡砂を製造する際は、原料として砂、水ガラス、水、及び界面活性剤を用いる。砂としては、中子を再利用処理することで生成された再生砂を用いることができる。 When producing foamed sand, sand, water glass, water, and a surfactant are used as raw materials. As the sand, recycled sand produced by reusing the core can be used.
しかしながら、再生砂には水ガラスが残留しているため、製造時に再生砂から水ガラスが溶出する。このため、発泡砂を製造する際に所定量の原料を投入したとしても、再生砂から溶出した水ガラスの量だけ水ガラスの量が過剰になってしまい、適切に発泡砂を製造することができないという問題があった。 However, since water glass remains in the recycled sand, the water glass elutes from the recycled sand during production. Therefore, even if a predetermined amount of raw material is added when producing foamed sand, the amount of water glass becomes excessive by the amount of water glass eluted from the recycled sand, and foamed sand can be appropriately produced. There was a problem that it could not be done.
上記課題に鑑み本発明の目的は、再生砂を用いた場合であっても、適切に発泡砂を製造することが可能な発泡砂の製造方法、及び発泡砂製造装置を提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing foamed sand and an apparatus for producing foamed sand, which can appropriately produce foamed sand even when recycled sand is used.
本発明の一態様にかかる発泡砂の製造方法は、混練された発泡砂を所定期間放置した後、当該放置後の発泡砂に、新たに砂、水ガラス、水、及び界面活性剤を投入して混練することで発泡砂を製造する発泡砂の製造方法であって、前記放置後の発泡砂に投入される水ガラスの量は、前記新たに投入される砂の量に基づいて決定された規定量から、前記所定期間放置された発泡砂に含まれる再生砂から溶出される水ガラスの量を差し引いた量であることを特徴としている。 In the method for producing foamed sand according to one aspect of the present invention, after leaving the kneaded foamed sand for a predetermined period of time, sand, water glass, water, and a surfactant are newly added to the foamed sand after being left to stand. It is a method for producing foamed sand by kneading and kneading, and the amount of water glass charged into the foamed sand after being left to stand is determined based on the amount of the newly charged sand. It is characterized in that it is an amount obtained by subtracting the amount of water glass eluted from the recycled sand contained in the foamed sand left for a predetermined period from the specified amount.
本発明の一態様にかかる発泡砂製造装置は、砂、水ガラス、水、及び界面活性剤を含む原料を収容可能な収容部と、前記原料を前記収容部に投入する原料投入部と、前記収容部に収容されている前記原料を混練する混練部と、前記原料投入部から前記収容部に投入する原料の量を算出する投入量算出部と、を備える。そして、混練して生成された発泡砂を前記収容部において所定期間放置した後、当該放置後の発泡砂に、前記原料投入部から新たに砂、水ガラス、水、及び界面活性剤を投入し、前記混練部で混練して発泡砂を製造する際に、前記投入量算出部は、前記新たに投入される砂の量に基づいて決定された規定量から、前記所定期間放置された発泡砂に含まれる再生砂から溶出される水ガラスの量を差し引いて、前記放置後の発泡砂に投入される水ガラスの量を算出することを特徴としている。 The foamed sand production apparatus according to one aspect of the present invention includes a storage unit capable of accommodating raw materials containing sand, water glass, water, and a surfactant, a raw material input unit for charging the raw materials into the storage unit, and the above. A kneading unit for kneading the raw materials stored in the storage unit and an input amount calculation unit for calculating the amount of the raw materials to be charged into the storage unit from the raw material charging unit are provided. Then, after the foamed sand produced by kneading is left in the accommodating portion for a predetermined period of time, sand, water glass, water, and a surfactant are newly added to the foamed sand after being left to stand. When the foamed sand is produced by kneading in the kneading unit, the input amount calculation unit uses the foamed sand left for a predetermined period from a specified amount determined based on the amount of the newly charged sand. It is characterized in that the amount of water glass to be put into the foamed sand after being left to stand is calculated by subtracting the amount of water glass eluted from the recycled sand contained in the sand.
上述の本発明では、放置後の発泡砂に新たに原料を投入して発泡砂を製造する際、放置後の発泡砂に投入される水ガラスの量を、新たに投入される砂の量に基づいて決定された規定量から、所定期間放置された発泡砂に含まれる再生砂から溶出される水ガラスの量を差し引いた量としている。すなわち、本発明では、再生砂から溶出される水ガラスの量を考慮して、新たに投入される水ガラスの量を算出しているので、投入する水ガラスの量を適切な量とすることができる。したがって、発泡砂を適切に製造することができる。 In the above-mentioned invention, when a raw material is newly added to the foamed sand after being left to produce foamed sand, the amount of water glass to be charged into the foamed sand after being left to be left is set to the amount of newly charged sand. The amount is obtained by subtracting the amount of water glass eluted from the recycled sand contained in the foamed sand left for a predetermined period from the specified amount determined based on the above. That is, in the present invention, the amount of water glass to be newly added is calculated in consideration of the amount of water glass eluted from the recycled sand, so that the amount of water glass to be added should be an appropriate amount. Can be done. Therefore, foamed sand can be appropriately produced.
本発明により、再生砂を用いた場合であっても、適切に発泡砂を製造することが可能な発泡砂の製造方法、及び発泡砂製造装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method for producing foamed sand and an apparatus for producing foamed sand, which can appropriately produce foamed sand even when recycled sand is used.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態にかかる発泡砂製造装置を説明するための図である。図1に示すように、発泡砂製造装置1は、収容部10、投入量算出部15、原料投入部16、及び混練部17を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a foamed sand production apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the foamed
本実施の形態にかかる発泡砂製造装置1は、収容部10の底部に、発泡砂12を排出するための排出口11が形成されている。つまり、本実施の形態にかかる発泡砂製造装置1は、排出口11から発泡砂12を排出して金型21(図2参照)に発泡砂を充填可能に構成されている。なお、図1に示す構成は一例であり、本実施の形態にかかる発泡砂製造装置は、収容部10の底部に排出口11を備えない構成であってもよい。つまり、発泡砂製造装置と発泡砂の充填装置とを別々に設けた構成としてもよい。
In the foamed
図1に示す収容部10は、発泡砂12の原料を収容可能に構成されている。収容部10は、例えば内部に空洞を有する構造体であり、ステンレス等の金属材料を用いて構成することができる。また、本実施の形態において、収容部10は、発泡砂12を金型21に充填する際に、シリンダとしても機能する。すなわち、図2の充填工程に示すように、収容部10内をピストン13が下方向に移動することで、収容部10の底部の排出口11から発泡砂12が排出されて、金型21のキャビティ22に発泡砂24が充填される。
The
発泡砂12の原料は、砂、水ガラス、水、及び界面活性剤を含む。
The raw material of the
砂には、再生砂が含まれている。再生砂は、水ガラスを含有する鋳造用中子から生成(再生)される。再生砂(砂)としては、珪砂やジルコンサンド等の天然砂、または、ムライトやコランダム等を主成分とする人工砂を用いることができる。 The sand contains recycled sand. Recycled sand is produced (regenerated) from a casting core containing water glass. As the recycled sand (sand), natural sand such as silica sand or zircon sand, or artificial sand containing mullite, corundum or the like as a main component can be used.
水ガラス(Na2O・nSiO2・mH2O)は、二酸化珪素(SiO2)と、酸化ナトリウム(Na2O)と水(H2O)とを含む混合物である。なお、水ガラスを構成するこれらの材料の割合(モル比)は、発泡砂12を形成できるのであれば、特に限定されることはない。
Water glass (Na 2 O · nSiO 2 · mH 2 O) is a mixture containing silicon dioxide (SiO 2 ), sodium oxide (Na 2 O) and water (H 2 O). The ratio (molar ratio) of these materials constituting the water glass is not particularly limited as long as the
界面活性剤には、例えばアニオン界面活性剤を用いることができる。例えば、硫酸塩系のアニオン界面活性剤を用いることが好ましい。なお、これらの界面活性剤は一例であり、発泡砂12を形成できるのであれば、界面活性剤の種類は特に限定されることはない。
As the surfactant, for example, an anionic surfactant can be used. For example, it is preferable to use a sulfate-based anionic surfactant. These surfactants are an example, and the type of the surfactant is not particularly limited as long as the
図1に示す投入量算出部15は、収容部10に投入する原料の量を算出する。投入量算出部15は、演算手段を用いて構成することができる。例えば、投入量算出部15は、発泡砂製造装置1を制御する制御部(不図示)に含まれていてもよい。投入量算出部15の詳細については後述する。
The input
原料投入部16は、発泡砂12の原料を収容部10に投入する。具体的には、原料投入部16は、投入量算出部15で算出された砂(再生砂)、水ガラス、水、及び界面活性剤の投入量に応じた原料50を、収容部10に投入する。例えば、原料投入部16は、各々の原料50を秤量する手段を備えていてもよい。
The raw
混練部17は、収容部10に収容されている原料を混練する。混練部17は、撹拌子18と軸体19とを備えており、軸体19が回転することで撹拌子18が回転する。これにより収容部10内において撹拌子18が回転して原料が混練される。混練部17は、制御部(不図示)を用いて制御される。なお、図1では混練部17の撹拌子18を網目状の構造体で構成した場合を示したが、本実施の形態では混練部17の形状はこれ以外の形状としてもよい。
The
次に、本実施の形態にかかる発泡砂の製造方法について説明する。図2は、本実施の形態にかかる発泡砂の製造方法を説明するための図であり、中子製造工程の全体を説明するための図である。図2に示す製造工程では、充填工程(S1)、原料投入工程(S2)、及び混練工程(S3)を図示しており、これらの工程(S1〜S3)を繰り返すことで、中子の原料である発泡砂の製造と、中子の製造とを繰り返し実施することができる。 Next, a method for producing foamed sand according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining a method for producing foamed sand according to the present embodiment, and is a diagram for explaining the entire core manufacturing process. In the manufacturing process shown in FIG. 2, a filling step (S1), a raw material charging step (S2), and a kneading step (S3) are illustrated, and by repeating these steps (S1 to S3), the raw material of the core is used. It is possible to repeatedly carry out the production of the foamed sand and the production of the core.
まず、発泡砂12の原料である、砂、水ガラス、水、及び界面活性剤を収容部10に投入し、これらの原料を混練部17を用いて混練して予め発泡砂12を製造する。
First, sand, water glass, water, and a surfactant, which are raw materials for the foamed
その後、図2の充填工程(S1)に示すように、金型21(中子を製造するための金型)の上に収容部10を配置し、金型21の投入口23に収容部10の排出口11を連結させる。そして、収容部10の内部にピストン13を配置し、ピストン駆動装置14を用いてピストン13を下方向に移動させる。これにより、収容部10の内部の発泡砂12が収容部10の底部の排出口11から排出されて、金型21のキャビティ22に発泡砂24が充填される。金型21のキャビティ22に充填された発泡砂は、符号24で示している。
After that, as shown in the filling step (S1) of FIG. 2, the
発泡砂24が充填された金型21は、その後、加熱工程などを経ることで中子が製造される。なお、中子製造工程については、一般的な製造工程を用いることができるので詳細な説明は省略する。
The
次に、収容部10を金型21から分離する。そして、図2の原料投入工程(S2)に示すように、収容部10に残っている発泡砂12に、新たに原料50(つまり、砂、水ガラス、水、及び界面活性剤)を投入する。収容部10に投入されるこれらの原料50の量は、投入量算出部15において算出される。原料投入部16は、投入量算出部15において算出された量の原料50を収容部10に投入する。例えば、収容部10には、金型21に充填された発泡砂24(金型21に複数回発泡砂が充填された場合は、トータルの発泡砂の量)と同量の発泡砂12を製造するのに必要な量の原料50が新たに投入される。
Next, the
その後、図2の混練工程(S3)に示すように、収容部10の内部に混練部17(撹拌子18)を配置する。そして、混練部17(撹拌子18)を回転させて原料を混練することで発泡砂12を製造する。
After that, as shown in the kneading step (S3) of FIG. 2, the kneading portion 17 (stirr 18) is arranged inside the
その後、充填工程(S1)において、再び金型21の上に収容部10を配置し、金型21のキャビティ22に発泡砂24を充填する。このような工程(S1〜S3)を繰り返すことで、中子の原料である発泡砂の製造と、中子の製造とを繰り返し実施することができる。
After that, in the filling step (S1), the
ここで、図2に示す一連の工程(S1〜S3)を長時間停止する場合は、原料投入工程(S2)の直前で設備を停止する。しかしながら、残留している発泡砂12の原料には再生砂が用いられており、また、再生砂には水ガラスが残留しているため、原料投入工程(S2)の直前で設備を停止した場合は、残留している発泡砂12に含まれている再生砂から水ガラスが溶出する場合がある。すなわち、再生砂には水ガラスが残留しているが、この残留している水ガラスのうち、再生砂から溶出した水ガラスが新たに水ガラスとして機能を発揮するようになる。
Here, when the series of steps (S1 to S3) shown in FIG. 2 is stopped for a long time, the equipment is stopped immediately before the raw material charging step (S2). However, since recycled sand is used as the raw material of the remaining foamed
このため、設備の稼働を再開し、原料投入工程(S2)で所定量の原料を投入したとしても、再生砂から溶出した水ガラスの量だけ水ガラスの量が過剰になってしまい、適切に発泡砂を製造することができないという問題があった。 Therefore, even if the operation of the equipment is restarted and a predetermined amount of raw material is charged in the raw material charging process (S2), the amount of water glass becomes excessive by the amount of water glass eluted from the recycled sand, which is appropriate. There was a problem that foamed sand could not be produced.
具体的には、水ガラスの量が過剰になると、発泡砂のpH値が高くなり、これにより界面活性剤の発泡能力が低下する。このように界面活性剤の発泡能力が低下すると、発泡砂中の気泡率が低下し、その結果、製造される発泡砂の動粘度が所定の目標値からずれてしまい、発泡砂の金型への充填性が悪化するという問題があった。 Specifically, when the amount of water glass becomes excessive, the pH value of the foamed sand becomes high, which lowers the foaming ability of the surfactant. When the foaming ability of the surfactant is reduced in this way, the bubble ratio in the foamed sand is reduced, and as a result, the kinematic viscosity of the produced foamed sand deviates from a predetermined target value, and the foamed sand mold is used. There was a problem that the filling property of the sand was deteriorated.
このような問題を解決するために、本実施の形態では、混練された発泡砂を収容部10において所定期間放置した後、設備の稼働を再開して、原料投入工程(S2)において原料を投入する際に、次のようにしている。すなわち、放置後の発泡砂に投入される水ガラスの量は、新たに投入される砂の量に基づいて決定された規定量から、所定期間放置された発泡砂(残留していた発泡砂)に含まれる再生砂から溶出される水ガラスの量を差し引いた量としている。
In order to solve such a problem, in the present embodiment, after the kneaded foamed sand is left in the
つまり、投入量算出部15は、新たに投入される砂の量に基づいて決定された水ガラスの規定量(b)から、所定期間放置された発泡砂(残留していた発泡砂)に含まれる再生砂から溶出される水ガラスの量(a)を差し引いて、放置後の発泡砂に投入される水ガラスの量(b−a)を算出している。
That is, the input
したがって、設備の稼働を再開した際に投入される水ガラスの量(つまり、原料投入工程(S2)で投入される水ガラスの量)を適切な量とすることができるので、発泡砂を適切に製造することができる。 Therefore, the amount of water glass to be charged when the operation of the equipment is restarted (that is, the amount of water glass to be charged in the raw material charging step (S2)) can be set to an appropriate amount, so that foamed sand is appropriate. Can be manufactured in.
また、水ガラスの量が過剰になることを抑制することができるので、製造される発泡砂の動粘度が所定の目標値からずれてしまうことを抑制することができる。したがって、発泡砂の金型への充填性を良好にすることができる。 Further, since it is possible to prevent the amount of water glass from becoming excessive, it is possible to prevent the kinematic viscosity of the produced foamed sand from deviating from a predetermined target value. Therefore, the filling property of the foamed sand into the mold can be improved.
例えば、再生砂から溶出される水ガラスの量は、予め実験的に求めたデータ(グラフ)を用いて算出してもよい。具体的には、図4に示すように、発泡砂の放置時間に対する水ガラスの溶出量を予め実験的に求めておく。ここで、「水ガラスの溶出量」は、「単位体積当たりの発泡砂から溶出する水ガラスの溶出量」であってもよく、また、「単位重量当たりの発泡砂から溶出する水ガラスの溶出量」であってもよい。 For example, the amount of water glass eluted from the recycled sand may be calculated using data (graph) obtained experimentally in advance. Specifically, as shown in FIG. 4, the amount of water glass eluted with respect to the standing time of the foamed sand is experimentally determined in advance. Here, the "elution amount of water glass" may be the "elution amount of water glass eluted from foamed sand per unit volume", or the "elution amount of water glass eluted from foamed sand per unit weight". It may be "amount".
また、発泡砂を放置した時間(所定期間)を計測しておく。また、放置された発泡砂に含まれる再生砂の量を予め求めておく。そして、図4に示すデータ(グラフ)と、発泡砂の放置時間と、放置された発泡砂に含まれる再生砂の量を用いることで、再生砂から溶出される水ガラスの量を算出することができる。 In addition, the time (predetermined period) in which the foamed sand is left is measured. In addition, the amount of reclaimed sand contained in the left foamed sand is determined in advance. Then, by using the data (graph) shown in FIG. 4, the leaving time of the foamed sand, and the amount of the recycled sand contained in the left foamed sand, the amount of water glass eluted from the recycled sand is calculated. Can be done.
再生砂から溶出される水ガラスの量は、投入量算出部15において算出してもよい。図3は、投入量算出部15の具体的な構成を示すブロック図である。図3に示すように、投入量算出部15は、砂投入量算出部31、水ガラス投入量算出部32、水投入量算出部33、界面活性剤投入量算出部34、放置時間算出部35、及び水ガラス溶出量算出部36を備える。
The amount of water glass eluted from the recycled sand may be calculated by the input
砂投入量算出部31は、図2に示した原料投入工程(S2)において新たに投入する砂の量を算出する。例えば、砂投入量算出部31は、前工程で金型21に充填された発泡砂24(金型21に複数回発泡砂を充填された場合は、トータルの発泡砂の量)と同量の発泡砂12を製造するのに必要な砂の量を算出する。
The sand input
放置時間算出部35は、収容部10に残っている発泡砂12が放置された時間を算出する。例えば、放置時間算出部35は、タイマーを用いて発泡砂12の放置時間を算出(計測)することができる。
The leaving
水ガラス溶出量算出部36は、所定期間放置された発泡砂に含まれる再生砂から溶出された水ガラスの量を算出する。例えば、水ガラス溶出量算出部36には、予め実験的に求めた発泡砂の放置時間に対する水ガラスの溶出量に関するデータ(図4参照)が格納されている。そして、水ガラス溶出量算出部36は、発泡砂の放置時間に対する水ガラスの溶出量に関するデータと、放置時間算出部35で算出された発泡砂12の放置時間と、放置された発泡砂に含まれる再生砂の量と、を用いることで、再生砂から溶出される水ガラスの量(a)を算出することができる。
The water glass elution
水ガラス投入量算出部32は、砂投入量算出部31で算出された新たに投入される砂の量に基づいて、水ガラスの規定量(b)を算出する。そして、水ガラス投入量算出部32は、算出された水ガラスの規定量(b)から、水ガラス溶出量算出部36で算出された水ガラス溶出量(a)を差し引いて、水ガラス投入量(b−a)を算出する。
The water glass input
水投入量算出部33は、砂投入量算出部31で算出された新たに投入される砂の量に基づいて、水の投入量を算出する。界面活性剤投入量算出部34は、砂投入量算出部31で算出された新たに投入される砂の量に基づいて、界面活性剤の投入量を算出する。
The water input
砂投入量算出部31で算出された砂投入量、水ガラス投入量算出部32で算出された水ガラス投入量、水投入量算出部33で算出された水投入量、及び界面活性剤投入量算出部34で算出された界面活性剤投入量の各々の情報は、原料投入部16に供給される。原料投入部16は、各々の投入量に応じた量の砂(再生砂)、水ガラス、水、及び界面活性剤をそれぞれ収容部10に投入する。
The sand input amount calculated by the sand input
なお、図3に示した投入量算出部15の構成は一例であり、本実施の形態では、投入量算出部15の構成はこれ以外の構成としてもよい。
The configuration of the input
以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。 Although the present invention has been described above in accordance with the above-described embodiment, the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and is within the scope of the claimed invention within the scope of the claims of the present application. Of course, it includes various modifications, modifications, and combinations that can be made by a person skilled in the art.
1 発泡砂製造装置
10 収容部
11 排出口
12 発泡砂
13 ピストン
14 ピストン駆動装置
15 投入量算出部
16 原料投入部
17 混練部
18 撹拌子
19 軸体
21 金型
22 キャビティ
23 投入口
24 発泡砂
31 砂投入量算出部
32 水ガラス投入量算出部
33 水投入量算出部
34 界面活性剤投入量算出部
35 放置時間算出部
36 水ガラス溶出量算出部
50 原料
1 Foamed
Claims (2)
前記放置後の発泡砂に投入される水ガラスの量は、前記新たに投入される砂の量に基づいて決定された規定量から、前記所定期間放置された発泡砂に含まれる再生砂から溶出される水ガラスの量を差し引いた量であることを特徴としている、
発泡砂の製造方法。 After leaving the kneaded foamed sand for a predetermined period of time, sand, water glass, water, and a surfactant are newly added to the foamed sand after being left to stand and kneaded to produce foamed sand. It ’s a method,
The amount of water glass charged into the foamed sand after being left to stand is a specified amount determined based on the amount of the newly charged sand, and is eluted from the recycled sand contained in the foamed sand left for a predetermined period of time. It is characterized by the amount obtained by subtracting the amount of water glass to be produced.
A method for producing foamed sand.
前記原料を前記収容部に投入する原料投入部と、
前記収容部に収容されている前記原料を混練する混練部と、
前記原料投入部から前記収容部に投入する原料の量を算出する投入量算出部と、を備え、
混練して生成された発泡砂を前記収容部において所定期間放置した後、当該放置後の発泡砂に、前記原料投入部から新たに砂、水ガラス、水、及び界面活性剤を投入し、前記混練部で混練して発泡砂を製造する際に、前記投入量算出部は、前記新たに投入される砂の量に基づいて決定された規定量から、前記所定期間放置された発泡砂に含まれる再生砂から溶出される水ガラスの量を差し引いて、前記放置後の発泡砂に投入される水ガラスの量を算出することを特徴としている、
発泡砂製造装置。 A storage unit that can store raw materials containing sand, water glass, water, and surfactants,
A raw material charging unit that charges the raw material into the housing unit, and a raw material charging unit.
A kneading section for kneading the raw materials stored in the housing section, and a kneading section.
It is provided with an input amount calculation unit for calculating the amount of raw material to be input from the raw material input unit to the storage unit.
After the foamed sand produced by kneading is left in the accommodating portion for a predetermined period of time, sand, water glass, water, and a surfactant are newly added to the foamed sand after being left to stand, and the sand, water glass, water, and a surfactant are added. When the foamed sand is produced by kneading in the kneading unit, the input amount calculation unit is included in the foamed sand left for the predetermined period from a specified amount determined based on the amount of the newly charged sand. It is characterized in that the amount of water glass to be put into the foamed sand after being left to stand is calculated by subtracting the amount of water glass eluted from the recycled sand.
Foam sand production equipment.
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