一种有机酯硬化水玻璃旧砂的化学再生法，在市售水玻璃中先加入ＮａＯＨ和水，再将此调整好的低模数水玻璃加入到水玻璃旧砂中，使新、旧水玻璃反应后的产物处于模数－浓度临界值之下，然后根据新旧水玻璃反应物的重量，加入有机酯，经混砂、造型后，得到可有足够回用时间的回用砂，可用作铸钢背砂。本发明专利技术有效利用水玻璃旧砂，节省了优质硅砂资源，而且避免对环境的污染，价廉而又生产方便，具有显著的经济效益。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
有机酯硬化水玻璃旧砂的化学再生法本专利技术涉及一种水玻璃旧砂的化学再生法，尤其涉及一种有机酯硬化水玻璃旧砂的化学再生方法，属于化学材料
水玻璃旧砂中残留的氧化钠Na2O量愈高，则回用性愈差。最主要的问题是，旧砂回用时可用时间太短，来不及进行混砂和造型。所以人们便想方设法将Na2O除去，并以Na2O除去率作为各种旧砂再生法的评价。现有技术中，传统使用的水玻璃再生方法为物理再生法，可分为湿法再生和干法再生两大类。湿法再生的原理是将残留Na2O用水溶解掉，将水玻璃旧砂经磁选、粉碎、过筛和二次磁选后，浸泡在冷水、热水或稀碱水中，辅以强力搅拌或超声震荡，Na2O的除去率可达80％～90％，再生砂中残留Na2O可降低到0.1％以下。但湿砂需要经过过滤、淋洗、甩干、烘干和气流冷却等多步骤的处理，耗能量极大，而且大量废水必须经过净化处理后才能排放，步骤繁复、设备庞大昂贵，能量消耗大，再生费用几乎与新砂价格持平，只能得到保护环境的间接效益。国内外比较偏向于采用干法再生，其原理是用机械磨擦除去残留Na2O。但砂粒表面的废水玻璃膜具有很强的韧性，机械磨擦一般只能除去Na2O的10％～30％。即使经过极长时间的磨擦，也不会超过50％，但此时机件磨损过度，砂粒破碎率过高，动力消耗太大，并不可取。为了提高废水玻璃膜的脆性，有人提出将经过磁选、粉碎和过筛的旧砂预热到350℃左右，再进行机械磨擦。据介绍Na2O的除去率可达到50％以上，甚至60％，但加热容易冷却难，再生砂冷却到室温以上20～30℃时，就很难冷却下来，必须用强大的气流将整个砂层吹扬起来进行冷却。设备和运转费虽然稍低于湿法，但Na2O除去率也比较低，勉强满足再生回用的要求。我国一年产生的水玻璃旧砂有600万至800万吨，如果不经再生回用而直接抛弃，不仅浪费优质硅砂的资源，而且造成严重的环境碱性污染，所以寻求-->价廉而又方便的旧砂再生法的呼声非常迫切。本专利技术的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种新的有机酯硬化水玻璃旧砂的化学再生方法，使之具有生产处理方便，成本低廉的优点，又不会对环境造成污染，能有效地保护环境。为达到这样的目的，本专利技术人在多年的研究中发现，视残留Na2O有百害而无一利的传统观点并不正确。以有机酯硬化的水玻璃砂为例，浇注后的旧砂中，残留Na2O大致可以区分为三部分。5％～10％的Na2O存在于不溶性的玻璃态中；30％～35％的Na2O则以醋酸钠的状态分散在废水玻璃膜中；50％～65％的Na2O则以失水水玻璃的状态存在。第三部分Na2O有一非常可贵的性质，即其化学可逆性，水玻璃可因失碱和失水而固化；固化水玻璃也可以因复碱和复水而恢复液体状态。不同模数的水玻璃都有一个临界浓度值，超过临界浓度值其粘度便直线上升，导致失去流动性而固化。一个加有模数2.3，含固量42％的水玻璃3％～4％重量的水玻璃砂，固化和浇注后得出的旧砂不经处理而直接回用，往回用砂中加入同样数量的新水玻璃，废水玻璃的第三部分Na2O重新溶解入新水玻璃中。可以推算出，二种水玻璃的反应混合物的模数大致为2.9～3.1，硅酸钠浓度57％～59％。远远超过临界值，在混砂过程中即已趋向固化，所以它没有足够的可用时间来完成混砂和造型过程。实验表明，旧砂除去残留Na2O30％左右再回用，反应混合物的模数大约为2.7～2.9，浓度54％～56％，仍然超过临界值。旧砂除去残留Na2O超过50％时，反应混合物的模数和浓度才会在临界以下。所以第三部分Na2O的可逆性是导致回用砂的可用时间过短的直接原因。但若掌握了这种可逆性，因势利导，妥善地调节新加入水玻璃的模数和浓度，使新旧两种水玻璃的反应混合物处在临界值以下，则不仅回用砂可以有足够的可用时间，而且可以使废水玻璃部分恢复其粘结能力，从而减少新水玻璃-->加入的量，降低生产成本。由此，本专利技术的技术方案是在市售水玻璃中先加入氢氧化钠NaOH和水，使它的模数为1.3～1.7，浓度为39％～43％，再将此调整好的低模数水玻璃加入到残留Na2O为0.6％～0.8％的水玻璃旧砂中，使新、旧水玻璃反应后的产物处于模数-浓度临界值之下，然后根据新旧水玻璃反应物的重量，加入10％～15％的有机酯。经混砂、造型后，得到可有足够回用时间的回用砂。本专利技术可以与物理再生法相配合(或用机械法磨擦去一部分残留Na2O，或掺入适量新砂)，使本专利技术中水玻璃旧砂的残留Na2O维持一个适宜的水平，因为旧砂不能无限制地采用化学再生法，否则残留Na2O将不断积累。旧砂中残留Na2O在0.6％～0.8％之间均能顺利地采用化学再生法，高过0.8％则混合料可用时间太短，低于0.6％，则能提供再生的有效Na2O太少，硬化强度有下降的趋势。所以水玻璃旧砂残留Na2O在0.6％～0.8％之间比较适宜，可以用作铸钢背砂，循环使用。本专利技术有效利用水玻璃旧砂，节省了优质硅砂资源，而且避免对环境的污染，价廉而又生产方便，具有显著的经济效益。以下通过具体的对照例和实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。对照例和实施例1中的水玻璃旧砂为：优质硅砂100份，模数2.3含固量42％的水玻璃3份，乙二醇二醋酸酯0.3份，混砂、造型、固化和浇注钢水后，落砂、粉碎和过筛，得出灰白色的水玻璃旧砂。对照例1水玻璃旧砂 100份模数2.3含固量42％的水玻璃 3份有机酯 0.3份混合物在混砂过程中即有固化趋向，无法进行造型。对照例2水玻璃旧砂 100份-->模数2.3含固量42％的水玻璃 4.5份乙二醇二醋酸酯 0.67份混砂、造型后，24小时压强0.6～0.8Mpa。由于新鲜水玻璃加入量多，反应混合物的模数和浓度有所下降，处在临界值附近，所以有一定的可用时间，在高速混砂和造型下可得出很低的24小时压强，但是生产费用增加较多。对照例3水玻璃旧砂 100份8.5％NaOH 3份有机酯 0.3份24小时后，压强0.03～0.3Mpa。这证明，已固化的水玻璃砂可以通过复碱和复水而部分恢复其粘结能力。实施例1将模数2.3含固量42％的水玻璃 100份NaOH 6.6份水 6份预配制成模数1.62，浓度42％的水玻璃，然后采用如下配比：前述水玻璃旧砂 100份预配置的水玻璃 2.5份乙二醇二醋酸酯 0.375份实施例2取循环回用的水玻璃旧砂，经掺入新砂或机械磨去一部分残留Na2O，控制残留Na2O在0.6％～0.8％，采用如下比例：处理过的循环回用旧砂 100份模数1.62，浓度42％的水玻璃 2.7份乙二醇二醋酸酯 0.45份-->在实施例1和实施例2中，往水玻璃中先添加适量的NaOH和水，使新旧两种水玻璃的反应混合物的模数和浓度处在临界本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机酯硬化水玻璃旧砂的化学再生法，其特征在于在市售水玻璃中先加入氢氧化钠ＮａＯＨ和水，使它的模数为１．３～１．７，浓度为３９％～４３％，再将此调整好的低模数水玻璃加入到残留Ｎａ↓［２］Ｏ为０．６％～０．８％的水玻璃旧砂中，使新、旧水玻璃反应后的产物处于模数－浓度临界值之下，然后根据新旧水玻璃反应物的重量，加入１０％～１５％的有机酯。
【技术特征摘要】
1、一种有机酯硬化水玻璃旧砂的化学再生法，其特征在于在市售水玻璃中先加入氢氧化钠NaOH和水，使它的模数为1.3～1.7，浓度为39％～43％，再将此调整好的低模数水玻...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢晨，朱纯熙，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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