一种用铸造废砂制备铸造用水玻璃的方法技术

一种用铸造废砂制备铸造用水玻璃的方法：先利用酯硬化水玻璃砂工艺产生的铸造废砂和纯碱制备得到硅酸钠和硅酸钾；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、混匀即制得铸造用水玻璃。使用所述铸造用水玻璃作为粘结剂进行造型和制芯的方法：采用水洗硅砂、人造硅砂、整形硅砂、锆砂等或其再生旧砂作为主要原料；硬化工艺采用吹CO2硬化法、酯硬化法等。本发明专利技术提出了具有很强实际操作性能，其具有可预期的较为显著的经济价值和社会价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及装备制造业中铸造技术的造型材料
，特别提供了一种用铸造废砂制造铸造用水玻璃的方法。
技术介绍
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。中国专利技术专利ZL 200610047215. 4提供了一种主要成分为水玻璃的铸造用黏结齐U。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l_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7000-7700t,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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术首先提供了，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°C _169°C的温度下保温lh_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Si02 : 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。 本专利技术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 将铸造废砂和纯碱(无水碳酸钠)按比例混合加入反射炉中，其中铸造废砂占总质量百分比为50-80%,余量为纯碱(无水碳酸钠)； 燃烧煤气或天然气，加热到1400±10°C，使得铸造废砂中的醋酸钠、醋酸钾受热分解、燃烧，生成Na20、K20、CO2、和、H2O ;Na20、K20及纯碱(无水碳酸钠)与SiO2反应，生产硅酸钠、硅酸钾，使废砂中的贵金属氧化物Na20、K2O和SiO2同时获得回收利用；反应式及相关要求如下2CH3C00 Na + 402 — Na2O + 3H20 t + 4C O2 个2CH3C00 K + 402 — K2O + 3H20 t + 4C02 tm SiO2 + Na2O — Na2O. mSi02.m SiO2 + K2O — K2O. mSi02m SiO2 + Na2CO3 — Na2O. mSi02 + CO2 tm =1. 4 4. I 熔融的硅酸钠、硅酸钾液体从反射炉出口流出，入水激冷，即可制得硅酸钠和硅酸钾混合物颗粒。铸造生产中最常用的水玻璃模数为m =1. 6 2. 8，制造硅酸钠和硅酸钾混合物颗粒时控制铸造废砂和纯碱的比例，其反应式及相关要求如下m SiO2 + Na2O — Na2O. mSi02.m SiO2 + K2O — K2O. mSi02m SiO2 + Na2CO3 — Na2O. mSi02 + CO2 tm =1. 6 2. 8 这样生产硅酸钠和硅酸钾混合物颗粒的模数与铸造用水玻璃时模数相当，制造水玻璃时可减少氢氧化钠、氢氧化钾的加入量。使用如上所述铸造用水玻璃作为粘结剂进行造型和制芯的方法，其特征在于 采用水洗硅砂、人造硅砂、整形硅砂、锆砂、镁橄榄石砂、铬铁矿砂。或者上述这些原砂的再生旧砂作为主要原料； 砂混合料的配比满足下述要求铸造用砂为99-94%，粘结剂1-6 % ;硬化工艺采用下述方法之一吹CO2硬化法，VRH硬化法、有机酯硬化法、微波硬化法、烘烤硬化法； 目前，最值得推广的是水玻璃有机酯硬化法，以采用天然水洗硅砂为例，砂混合料较适宜的配比为水洗硅砂96-98. 2%，粘结剂I. 8-4%，有机酯0. 3-0. 5% ； 有机酯采用下述其中之一或其组合的混合物三醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、甘油醋酸酯、乙二醇醋酸酯、二乙二醇醋酸酯、碳酸酯。 采用水洗硅砂、人造硅砂、整形硅砂、锆砂、镁橄榄石砂、铬铁矿砂。或者上述这些原砂的再生旧砂作为主要原料时，砂混合料的配比进一步优选满足下述要求铸造用砂98. 5-95%，粘结剂为 I. 5-5%。 该专利技术的优点是 1)使酯硬化水玻璃砂工艺产生的废砂得到综合利用，减少固体废弃物的排放，有利于保护生态环境； 2)废砂代替优质硅砂，降低了水玻璃的生产成本，减少优质石英矿的开采，节省硅砂资源； 3)废砂中含有Na2O减少了制取硅酸钠时纯碱的加入量，降低了硅酸钠的生产成本； 4)废砂中含有K2O减少了制取铸造用改性水玻璃时KOH的加入量，进一步降低了水玻璃生产成本； 5)醋酸根氧化燃烧，放出相当热量，节省部分能源； 6)解决了酯硬化水玻璃砂废砂循本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
1.一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°C _169°C的温度下保温lh_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。2.按照权利要求I所述用铸造废砂制备铸造用水玻璃的方法，其特征在于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 将铸造废砂和纯碱按比例混合加入反射炉中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金广明，余明伟，
申请(专利权)人：沈阳汇亚通铸造材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：