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1、 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I摘摘 要要 实现绿色铸造是现代铸造企业发展的目标。 水玻璃砂被认为是最有可能实现绿色铸造的型砂工艺， 其最大难点在于水玻璃旧砂的再生。 干法再生水玻璃旧砂，工艺简单、容易实现、二次污染最少，但水玻璃干法再生砂质量较差。提高干法再生水玻璃旧砂的效果及其再生砂的质量是水玻璃砂技术研究的热点问题。 本文从化学反应原理出发，分析了硅酸盐体系高温下反应机制，探求了降低水玻璃砂高温残留强度的改性材料， 从水玻璃改性和原砂改性两方面试验研究了改性粉末材料对水玻璃的改性效果。 借助扫描电镜对改性与否的水玻璃砂高
2、温残留强度砂样进行微观形貌分析对比，利用 X 射线衍射仪对高温焙烧后的粘结剂膜进行了成分分析。结果表明，当改性物质为硅酸铝复盐（232xyA OmAl OnSiO）和冰晶石（Na3A1F6） 、生成物为38K AlSi O（即钾长石）或38Na AlSi O（钠长石）时，其熔点高、膨胀系数大，在高温下不易与水玻璃膜融合而形成均匀的陶瓷釉质膜，有利于改善水玻璃旧砂的溃散性。 本文还试验研究了改善干法再生水玻璃砂循环使用溃散性的措施， 分析了水玻璃再生砂的耗酸值与其可使用时间的关系。采用本研究开发的改性水玻璃，可使干法再生砂的常温强度与溃散性较普通水玻璃的干法再生砂的常温强度与溃散性较大地提高。改
3、性水玻璃的“加热-干法”再生旧砂脱膜率达 35%左右， “冰冻干法”再生的脱膜率达 42%左右。当水玻璃加入量固定时，随着酯加入量增加，再生砂中残留酯积累量增加，耗酸值测定过程中其水解出的 H量增加，耗酸值减小，再生砂的可使用时间随耗酸值的减小而缩短；当酯加入量固定时，随着水玻璃加入量增加， 再生砂中残留 Na2O 积累量增多， 耗酸值测定过程中 Na2O与水反应生成的 OH量增加，耗酸值增大，再生砂的可使用时间随耗酸值的增大而缩短。 关键词：关键词：水玻璃砂；水玻璃改性；干法再生；溃散性；耗酸值 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
4、IIAbstract The development goal of modern foundry industry is to realize the green casting. Sodium silicate sand is considered the most possible mould sand to realize green casting, but the most difficulty is the reclamation of sodium silicate used sand. The dry reclamation of the used sand has some
5、 advantages, such as simple craft, easy realizing and the least secondary pollution, but the reclaimed sand quality is not very good. Improving the dry reclamation effect and the reclaimed sand quality become the hot issures in the technical research of sodium silicate sand process. In this paper, t
6、he author analyses the high temperature reactional mechanism of silicate materials and searches the modified materials to reduce the retained strength of sodium silicate sand from the chemical reaction principle. It was studied and tested that the effect of modified sodium silicate binder and modifi
7、ed raw sand was added different modifying power materials. The microstructure of the common sodium silicate sand and the modified sodium silicate sand roasted in high temperature was contrasted by scanning electron microscope (SEM). And the component of the binder film was analyzed by x-ray diffract
8、ion (XRD). The results shown that it can improve the used sand collapsibility when the 232xyA OmAl OnSiO and the Na3A1F6 were used as modified materials because the feldspar with high melting point and huge swell coefficient could be formed. It was studied that the measures of improving the collapsi
9、bility of dry reclaimed sand after recycling use, and it was analysed the relation between consumption acid value and usefulable time of dry reclaimed sand. Using self-developed modified sodium silicate binder, it can get higher normal temperature intensity and better collapsibility than common bind
10、er for dry reclaimed sand. The removing film ratio of “heating-dry” reclaimed modified sodium silicate used sand could be reached 35%, 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IIIand the ratio could be reached 42% by “freezing-dry” reclaiming. When the added quantity of sodium silicate binder
11、 is unaltered it was found that the quantity of residual ester in reclaimed sand increases with the added ester quantity increasing, and more H+ would be generated from the residual ester hydrolysis process. Therefore the acid consumption value of reclaimed sand decreases, and the usefulable time of
12、 dry reclaimed sand reduces with the acid consumption value decreasing. When the added quantity of ester is unaltered the quantity of residual Na2O in reclaimed sand increases with the added quantity of sodium silicate, and more OH- would be generated from the reaction of Na2O with H2O. Hence the ac
13、id consumption value of reclaimed sand increases, and the usefulable time of dry reclaimed sand reduces with acid consumption value increasing. Key words: sodium silicate sand; sodium-silicate modification; dry reclamation; collapsibility; acid consumption value 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕
14、 士 学 位 论 文 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或
15、部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 绪论 绪论 1. .1 课题来源、背景和意义 课题来源、背景和意义 许多铸造专家认为， 水玻璃砂是 21 世纪最有可能实现绿色铸造的型砂种类，但必须较好地解决水玻璃砂溃散性差、旧砂再生困难两大问题。 目前，水玻璃砂在我国铸造业中得到了广泛的应用。利用
16、水玻璃做粘结剂的水玻璃砂铸造工艺，具有强度高、成本低、工艺简单、环境友好等许多优点。自上世纪六十年代被引入铸造工业以来，世界各国得到了广泛采用。但水玻璃砂溃散性差，旧砂再生困难，难以回用，造成极大的环境污染，几十年来一直被认为是铸造界的世界性难题之一1-3。 在我国，有许多铸造工厂或车间，据不完全统计，我国有千余家铸造工厂采用水玻璃砂工艺（主要分布在铁路、造船、钢铁等行业） ，全国每日有大量的水玻璃旧砂被废弃，填平了山谷与河流。解决水玻璃旧砂再生回用问题也是多年来铁路、造船、钢铁等主管部门及所属工厂的迫切需求。所以旧砂再生已成为现代铸造车间不可缺少的组成部分，是多年来铸造界的热点研究课题之一，它具有巨大学术价值、应用价值和社会意义。实现水玻璃旧砂的再生回用，不仅可以节约新砂资源，减少环境污染，还可以节省铸造成本，带来巨大的经济和社会效应。 水玻璃湿法再生4后的湿砂要经过过滤、淋洗、甩干烘干、冷
