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1、 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I摘 要 摘 要 绿色铸造是 21 世纪铸造工业生产的发展趋势。在所有种类的铸造型砂中，水玻璃砂是最有可能实现绿色铸造的型砂之一，但要实现基于水玻璃砂的绿色铸造，其关键是实现水玻璃旧砂的完全再生。在目前常用的几种水玻璃旧砂再生方法（主要是干法再生、湿法再生、化学法再生）中，湿法再生以高脱膜率、高旧砂回用率等特点而优于其他再生方法。由于湿法再生砂可以完全取代新砂使用，所以湿法再生被认为是完全再生，但湿法再生的最大弊端是存在污水和污泥的处理问题。因此，研究水玻璃旧砂湿法再生的污水处理和循环使用问题以及污泥处理和回用问题，是实现水玻璃旧砂完全再生的关
2、键技术之一。 本文系统地研究了水玻璃旧砂湿法再生的污水处理问题，对处理后的污泥进行了化学组成测定及它用分析，并在模拟试验的基础上设计了实用化的水玻璃旧砂湿法再生污水处理系统。 本试验采用聚合氯化铝（PAC）水溶液和聚丙烯酰胺（PAM）水溶液作絮凝剂，系统地研究了污水的 PH 值、絮凝剂的加入量对再生污水的处理效果的影响，确定了水玻璃旧砂湿法再生污水处理的最佳配方,并对不同处理工艺下的处理成本进行了核算。采用 X 射线衍射（XRD） 、原子吸收光谱(AAS)等现代分析测试方法对处理后的污泥进行了化学组成测定，根据污泥的化学组成，分析了污泥回用的可行性。本文对水玻璃旧砂湿法再生污水处理的工艺过程进
3、行了模拟，并在模拟试验的基础上设计了实用化的水玻璃旧砂湿法再生污水处理系统。该系统主要包括混合器和污水处理器两大部分。本文结合它们的结构阐述了污水处理系统的工作原理及工艺流程，并计算了整个污水处理系统中污水的流动速度与处理时间、污泥的沉降速度与沉降时间等，完成了该污水处理系统的全部图纸设计。 关键字：关键字：水玻璃旧砂，湿法再生，污水处理，絮凝剂，污泥处理 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IIAbstract Green manufacture is a developing trend in the foundry industry production of the 21s
4、t century. Among all kinds of mould sand, the sodium silicate sand is one of the most possible mould sand to realize green casting. To realize green casting based on sodium silicate sand, the key point is achieving complete reclamation of sodium silicate used sand. Currently, the common ways of sodi
5、um silicate used sand reclamation include dry reclaiming method, wet reclaiming method, chemistry reclaiming method. Wet reclaiming method is better than other reclaiming methods because of high removing rate of the remnant film, high reusing rate of the used sand etc. Wet reclamation sand can entir
6、ely substitute for new sand, so wet reclaiming method is considered to be the completely reclaiming method, but the biggest defect of wet reclaiming method is sewage and sludge treatment problem. Therefore, the study of sewage processing and recycling as well as sludge processing and reusing in wet
7、reclamation of sodium silicate used sand is one of the crucial technologies to realize complete reclamation of sodium silicate used sand. This thesis systematically studied sewage treatment problem in wet reclamation of sodium silicate used sand and tested chemical composition of the sludge after se
8、wage was treated. The analysis of sludge reusing was also included in this thesis. Based on the simulation experiment, the thesis designed practical sewage treatment system in wet reclamation of sodium silicate used sand. In this experiment, polymeric aluminum chloride (PAC) water solution and polya
9、crylamide (PAM) water solution were used as flocculants. Through systematically studying how the sewage PH value and the flocculants adding quantity affect the reclamation sewage treatment results, the experiment finally determined the optimal formula and calculated the cost of different treatment p
10、rocesses. The thesis tested chemical composition of the sludge after sewage was treated by using modern testing method such as X-Ray Diffraction (XRD), Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) etc. The possibility of sludge reusing was analyzed according to the sludge chemical composition. The 华 中 科 技 大
11、 学 硕 士 学 位 论 文 IIIprocess of sewage treatment in wet reclamation of sodium silicate used sand was simulated in this thesis. The practical sewage treatment system in wet reclamation of sodium silicate used sand was designed on the foundation of simulation experiment, and this system comprised mixer a
12、nd sewage processor. This thesis illustrated working principle and process flow of sewage treatment system according to the structures of mixer and sewage processor. The sewage flowing speed and processing time as well as the sludge falling speed and falling time of the whole sewage treatment system
13、 were calculated in this thesis. All of the drawing designs of the sewage treatment system were also included in this thesis. Key words：Sodium silicate used sand，Wet reclamation，Sewage treatment， Flocculants，Sludge treatment 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
14、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 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
15、签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 绪论绪论 1.1 课题来源、目的及意义课题来源、目的及意义 二十一世纪是绿色制造的世纪，清洁生产已成为新世纪工业发展的必然趋势1。建设环保型社会已日益成为共识，各国都采取了一些有力的措施来改善环境。在我国，对绿色制造的问题也普遍引起了关注， “十一五”规划就明确提出：要坚定不移地走科学发展的道路，建设资源节约型、环境友好型社会，把经济社会发展切实转入到全面协调可持续发展道路上面来。我国正处在工业建设时期，制造业是国民经济的基础行业，制造业的可持续发展就是要求清洁生产、绿色制造，尽量做到不损害一
16、线生产工人的健康，不破坏美好的自然环境。机械制造业是制造业的龙头，而铸造工业又是机械制造业中不可或缺的重要组成部分，所以，实现绿色铸造已经成为时代发展的潜在要求。在铸造工业生产中，砂型铸造占据了 80902，要解决铸造工业中的绿色制造问题，主要任务就是实现砂型铸造的绿色制造。 水玻璃砂被公认为是最有可能实现绿色铸造的型砂。它以其无色、无味、无毒，在混砂、造型、浇注和落砂过程中没有刺激性气体和有毒气体产生，对人体没有危害，以及铸造性能好等特点，在铸造业中受到普遍的欢迎。但唯一不足的是其再生困难，会造成较大的固体污染。如果能解决水玻璃旧砂的再生等问题，水玻璃砂型铸造将率先进入绿色铸造的行列3。 本课题正是立足于水玻璃砂绿色铸造这一历史性的大趋势而提出来的，并且得到了国家自然科学基金的资助（“非常温作用下水玻璃旧砂的表面行为及再生机制”，批号：50575085） 。作为该项目的子项目，采用絮凝剂处理水玻璃旧砂湿法再生的
