[发明专利]一种用铸造废砂制备铸造用水玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及装备制造业中铸造技术的造型材料技术领域，特别提供了一种用铸造废砂制造铸造用水玻璃的方法。

背景技术

装备制造业是我国的支柱产业，铸件是装备制造业的基础件，2010年我国铸件产量3650万吨，随着装备制造业的发展，我国铸件产量逐年增加，对铸造用黏结剂需求同步增加。铸造用黏结剂包括：树脂类有机黏结剂、水玻璃等无机黏结剂。人工合成树脂随材料、能源涨价，售价大幅度提高，使铸造生产利润降低。铸造生产中使用树脂黏结剂，浇注时树脂受热分解释放出有毒有害气体，污染环境，恶化了劳动条件。为避免树脂黏结剂的上述缺点，酯硬化水玻璃自硬砂问世，并获得推广应用。水玻璃价格便宜，无毒、无味，是目前对环境污染最小的铸造黏结剂，被铸造界公认为绿色环保型材料。用酯硬化水玻璃自硬砂生产铸件，气孔、裂纹缺陷少，铸件成品率高，旧砂80%-90%可再生回用，现已在铁道部、冶金部、重型矿山、通用机械等企业广泛推广使用，经济效益、社会效益显著。但是该工艺仍产生15 %-20 %废砂，每生产万吨铸件约需30000 t型砂，则产生4500-6000 t废砂。这种含碱废砂的排放对生态环境有害，实现水玻璃废砂的综合利用一直是推广酯硬化水玻璃自硬砂的技术难题。

中国发明专利ZL 200610047215.4提供了一种主要成分为水玻璃的铸造用黏结剂。其特征在于该黏结剂是由硅酸钠、硅酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾和改性剂复合制成。改性剂为：糊精、糖、糖蜜、聚丙稀酸钠、三聚磷酸钠、纤维素、腐植酸、腐植酸钠、木糖醇、山黎醇、麦芽糖醇、甘露醇、乙二醇、丙二纯、甘油、季戊四醇、二甘醇、一缩二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙三醇、氢氧化锂之一种或多种。其中硅酸钠、硅酸钾是选择优质石英矿，矿石SiO₂含量大于97 % ，其生产过程为开采石块，鳄式破碎，磨粉，石英粉和无水碳酸钠（或无水碳酸钾）按比例混合，加入反射炉，熔融成硅酸钠（或硅酸钾）液体，流出入水激冷，得硅酸钠颗粒（硅酸钾颗粒）。硅酸钠颗粒、硅酸钾颗粒、氢氧化钠、氢氧化钾、改性剂、水按比例加入转鼓，通入0.6-0.8 Mpa 的蒸汽，保温1-4h，硅酸钠在水中溶解,和其他材料混匀，得铸造用水玻璃黏结剂。以该专利文献为代表的现有技术，每万吨固体硅酸钠需石英砂7000-7700 t,可以生产铸造用水玻璃，每年需要消耗大量优质石英资源。我国的优质石英矿藏有限，减少优质石英矿的年开采量是国民经济发展的百年大计。

因此，人们期望获得一种技术效果更好的用铸造废砂制造铸造用水玻璃的方法及使用该水玻璃作为粘结剂进行造型和制芯的方法。

发明内容

本发明目的是提供一种技术效果更好的用铸造废砂制造铸造用水玻璃的方法及使用该水玻璃作为粘结剂进行造型和制芯的方法。

本发明首先提供了一种用铸造废砂制备铸造用水玻璃的方法，其特征在于：

首先，利用铸造废砂和纯碱作为主要原料制备得到生产硅酸钠和硅酸钾混合物；所述铸造废砂为酯硬化水玻璃砂工艺产生的废砂，废砂成分及其质量百分比满足下述要求：SiO₂：80-97％，CH₃COONa：2-11％，CH₃COOK：0.5-3％，其他：余量。                    

然后，将硅酸钠和硅酸钾混合物颗粒、氢氧化钠、氢氧化钾、水、改性剂按照比例要求混合，通入0.6-0.8MPa 的蒸汽，在158℃-169℃的温度下保温1h-4h，硅酸钠和硅酸钾在水中溶解、混匀即可制得铸造用水玻璃；所述的制备铸造用水玻璃的原料配比及各原料在所有原料中所占的质量百分比比例关系满足下述要求：SiO₂：23-31％，Na₂O：8-21％，K₂O：0.5-17％，改性剂：0.3-10.0％，水：余量；

所述改性剂为以下几种物质之一或其组合：糊精、糖、糖蜜、聚丙稀酸钠、三聚磷酸钠、纤维素、腐植酸、腐植酸钠、木糖醇、山黎醇、麦芽糖醇、甘露醇、乙二醇、丙二纯、甘油、季戊四醇、二甘醇、一缩二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙三醇、锌酸钠、氢氧化锂。

 

本发明所述用铸造废砂制备铸造用水玻璃的方法，还要求保护下述优选的限定内容：

利用铸造废砂和纯碱作为主要原料制备得到生产硅酸钠和硅酸钾混合物的过程依次满足下述要求：