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《昆明理工大学》 2007年
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水玻璃旧砂干法再生研究

袁礼东  
【摘要】: 就旧砂再生而言,水玻璃旧砂再生相对最为困难,废弃的旧砂为碱性,所倾倒之处寸草不生,加上我国优质石英砂资源相对短缺,如果不对水玻璃旧砂综合利用而大量废弃,就是对有限资源的极大浪费,而且造成严重的环境污染。因此,水玻璃旧砂的处理和利用已成为铸造行业通过清洁生产向绿色铸造转变需亟待解决的问题。 本文针对水玻璃旧砂的性质进行了较全面的分析和研究,结合硬化膜与惰性膜的关系开展了水玻璃惰性薄膜与再生方式的相关关系的研究,然后结合旧砂再生机理有针对性的选择合适的再生方法对水玻璃旧砂进行相对不同的再生处理,对再生砂从铸造常规性能、粒貌进行评价,根据铸钢用水玻璃型(芯)砂的生产要求,对再生砂开展优化工艺实验,考量再生砂满足生产要求的程度及可行性,验证再生工艺的再生效果,其最终目的是使再生砂能全部或者部分取代新砂造型、制芯,减少旧砂排放。 对水玻璃旧砂表面膜及其性质的研究表明:1)水玻璃砂吹CO_2硬化后的硬化膜由晶体和非晶体共同组成,主要由非晶态硅酸凝胶和少量的柯石英晶体(单斜晶系)、Na_2CO_3·7H_2O晶体组成;硬化膜在受热作用转化为惰性膜后,主要由非晶态硅酸凝胶和少量的SiO_2晶体(六方晶系)、Na_2SiO_3·9H_2O晶体(正交晶系)组成,可为再生方法选择提供参考依据;2)水玻璃砂烘干硬化后的硬化膜是晶体和非晶体共同组成的硬化膜,主要由Na_2SiO_3非晶体和少量的Na_2SiO_3晶体组成;硅酸盐硬化膜在受热作用后转化为硅酸盐惰性膜。 对水玻璃旧砂进行三种相对不同再生处理的实验表明,搅拌加热—冲击—摩擦磨损再生实验与微波加热—冲击—摩擦磨损再生实验就再生砂氧化钠含量而言,都可降低旧砂的氧化钠含量,通过搅拌加热—冲击—摩擦磨损再生,使旧砂氧化钠含量降低70.11%,微波加热—冲击—摩擦磨损再生可使旧砂氧化钠含量降低53.6%,加热方式的不同对两者再生效果有一定的影响,由于前者加热时连续不断的搅拌使旧砂砂粒相互摩擦,在一定程度上起到了初级再生的作用,因此再生效果前者优于后者。通过正交实验表明,旧砂的加热温度是对再生效果影响较大,进一步说明了水玻璃旧砂砂粒中的石英颗粒随加热温度升高导致的膨胀与水玻璃惰性膜脆性提高、收缩的共同作用下,可提高再生效果。 摩擦磨损再生可使旧砂氧化钠含量降低61.77%,因此法已达到中试生产阶段,无需加热处理,属短流程再生工艺,故旧砂再生生产线摩擦磨损再生工艺有较大的现实意义,即具有较好的可行性。 考虑到通过加热方法对水玻璃就旧砂进行再生需耗能的缘故,采用摩擦磨损再生方法对水玻璃旧砂进行再生,该再生砂用于水玻璃粘结剂型(芯)砂的工艺实验的配方优化实验表明,在再生砂加入量为100%、水玻璃加入量为5%和二氧化碳吹气时间为10s的工艺条件下,型砂的抗压强度大于0.9Mpa,可达到生产的要求。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG221

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