[发明专利]一种铸造冷芯用再生砂的制备方法及应用

说明书

本发明提供一种铸造冷芯用再生砂的制备方法，所述方法以铸造旧砂和活性剂白钠镁矾为原料，将白钠镁矾均匀包裹在铸造旧砂的表面，得到的再生砂高温耐热时间长，高温抗压强度大，发气量小。本发明提供的再生砂在使用过程中，白钠镁矾在高温作用下分解为氧化钠和氧化镁，氧化钠和氧化镁有助熔作用，将二氧化硅的熔点从1111℃降低至711℃，大大降低能耗；浇注过程中，铸造旧砂中的有机树脂在高温作用下分解为碳，与氧化钠、氧化镁及铸造旧砂的主要成分二氧化硅反应，在与铸件表面接触的砂芯壁面生成致密的玻璃层，阻止铁水渗入砂芯内部，避免铸件粘砂。本发明提供的方法原料来源广，成本低，实现资源的再生利用，促进铸造产业的绿色化生产。

技术领域

本发明属于铸造旧砂再利用技术领域，具体涉及一种铸造冷芯用再生砂的制备方法及应用。

背景技术

传统载重卡车的发动机、缸盖在制造过程中通常采用铸造的方法，而在铸造过程对铸造旧砂的再生替换新砂循环利用是实现企业节能减排和我国铸造产业绿色化生产的紧迫要求与必然趋势。载重卡车的缸体、缸盖的内腔复杂，砂芯都是用特种砂包覆一层酚醛树脂的覆膜砂热芯工艺制作，但是覆膜砂热芯的树脂加入量高，在浇铸时，树脂燃烧时释放的气体量大，气体要是留在铸件内，会造成发动机的机体不致密，造成泄露机油等致命问题。冷芯砂的树脂量只有热芯砂的11％左右，极大的降低了此风险系数，但是在1411℃条件下，冷芯砂的耐热性差，会造成铸件内腔变形，尺寸精度下降。

常规的铸造旧砂再生工艺，其生产的再生砂，因为残留树脂膜、残留粘结剂、含泥量高，pH高等问题，在制备冷芯时，不仅砂芯的强度低，而且耐火度严重不够，必须掺用大量的新砂。采用加入铬铁砂、宝珠砂、陶粒砂等手段制备冷芯，虽然可以弥补上述耐火度不够的缺陷，但是会造成铸造厂生产成本急剧增加，而且铬铁砂是进口资源，受约于人；宝珠砂和陶瓷砂都是高铝耐火材料，其生产要消耗铝矿石、铝矾土等国家限制开采的原材料，而且能耗大，不便使用。

发明内容

为了解决以上的技术问题，本发明提供一种以铸造旧砂为原料，得到性能优异、耐热温度高、成本低的铸造冷芯用再生砂。

本发明的目的是提供一种铸造冷芯用再生砂的制备方法。

本发明提供的铸造冷芯用再生砂的制备方法，包括以下步骤：

(1)取白钠镁矾溶于水中，形成活性剂溶液；

(2)取铸造旧砂，前处理，然后在111-211℃下，加入步骤(1)得到的活性剂溶液，高速搅拌，得到所述铸造冷芯用再生砂。

本发明提供的铸造冷芯用再生砂的制备方法，以白钠镁矾为活性剂用于改性铸造旧砂中。本发明将白钠镁矾溶于水中形成活性剂溶液，然后将活性剂溶液加入到热砂中，高速搅拌，由于铸造旧砂经过了前处理之后，在111-211℃与活性剂溶液进行混合，活性剂溶液中的水分蒸发，白钠镁矾均匀包覆在旧砂表面，形成白钠镁矾包裹的铸造砂用于制备铸造冷芯。在铸造过程中，在浇注高温的作用下，均匀包裹在铸造旧砂表面的白钠镁矾分解为氧化钠和氧化镁，氧化钠和氧化镁起到良好的助熔作用，有效降低二氧化硅的熔点，在高温作用下，促进反应进行，保证在与铸件表面接触的砂芯的壁面上形成连续、致密的玻璃烧结层，避免了直接在铸造旧砂中加入氧化钠、氧化镁、氧化钙等粉剂助熔剂带来的砂粒包裹不均匀，砂芯中粉剂含量高等问题。由于粉剂的比表面积巨大，会造成砂芯强度的下降，因此，本发明提供的方法也有效避免了直接加入助熔剂带来的砂芯强度不足的缺陷。

优选地，步骤(1)中，所述活性剂溶剂的制备方法为：取白钠镁矾11-11g加入到111mL温度为21-11℃的水中，搅拌溶解，得到所述活性剂溶液。本发明采用的活性剂溶液为白钠镁矾水溶液，通过将白钠镁矾溶解于水中，形成高浓度或饱和的活性剂溶液用于铸造旧砂的改性。