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水玻璃砂是最接近绿色制造的型砂,但目前仍存在旧砂再生回用困难等问题,本文通过采用蒸淋再生的方法,实现水玻璃旧砂的循环利用。首先对水玻璃旧砂中的成分进行分别进行测定分析,接着分析了不同热历程的旧砂对蒸淋再生砂性能的影响,然后通过蒸淋实验确定最佳蒸淋再生工艺,最后对再生砂的性能进行分析。
首先,分别采用不同的测试方法分析酯硬化旧砂中的组分。对于醋酸盐成分,采用沉淀分离—索氏提取的方法分离醋酸盐,酸化后通过自动电位滴定的方法进行测定,其中,沉淀剂以MgCl2为优,索氏提取50min为佳,将该方法用于旧砂检测,回收率在98.6%~106.2%之间,测得旧砂中醋酸盐的含量为0.30%;对于碳酸盐及碳酸氢盐的混合成分,采用双取代法后酸碱中和滴定的方法,其中,沉淀剂以25%的CaCl2溶液为优,对旧砂的成分进行分析,测得碳酸钠的含量为0.62%,碳酸氢钠的含量为0.06%;对于氧化钠成分,直接采用酸碱中和滴定的方法,测得旧砂中氧化钠的含量为0.53%。本文提出的测定方法操作简单,精确度高,为水玻璃砂性能的深入研究打下基础,为再生效果提供依据。
其次,对不同热历程的模拟酯硬化旧砂进行蒸淋再生分析,研究热历程对蒸淋再生的影响。结合酯硬化水玻璃砂的热分析图谱,对模拟砂样蒸淋再生后的性能进行分析。结果表明,热历程为400℃的旧砂,经蒸淋再生后,氧化钠的去除率为69.7%,碳酸钠的去除率为79.9%,醋酸钠的去除率为75.0%,此时,在此热历程的旧砂蒸淋再生的成分去除率较好,蒸淋再生效果最好;同时,在此温度下,蒸淋再生砂的即时强度最高,再生砂样强度性能较优;不同热历程的旧砂经蒸淋再生后,再生砂的可使用时间无明显区别,可使用时间一般约为15min~20min;旧砂的受热温度在600℃之前,经蒸淋再生后,再生砂的残留强度为1.527MPa~1.781MPa,受热温度高于600℃的旧砂,经蒸淋再生后,残留强度上升较为明显,说明在此热历程下的旧砂蒸淋再生后溃散性较差。
再次,对酯硬化水玻璃旧砂下蒸淋作用下的行为进行研究。实验结果表明,从再生能耗及再生效果综合考量,蒸淋再生最佳的蒸淋温度为110℃,再生时间为5min,在此工艺下,旧砂中氧化钠的去除率为57.2%,碳酸钠的去除率为72.5%,醋酸钠的去除率为68.2%。同时,再生时的砂水比仅为1:0.15,污水量大大减少。
最后,对蒸淋再生后砂样的强度、可使用时间、溃散性等性能进行测试,同时与新砂进行对比分析。结果表明,再生砂的即时强度与新砂区别不大,24h强度性能较优异;再生砂的可使用时间约为15min~20min;再生砂的残留强度较低为1.714MPa,溃散性较好;对再生砂进行扫描电镜分析,发现残留粘结膜显著减少。因此,经蒸淋再生后的砂样满足生产使用要求,可代替新砂循环使用。
首先,分别采用不同的测试方法分析酯硬化旧砂中的组分。对于醋酸盐成分,采用沉淀分离—索氏提取的方法分离醋酸盐,酸化后通过自动电位滴定的方法进行测定,其中,沉淀剂以MgCl2为优,索氏提取50min为佳,将该方法用于旧砂检测,回收率在98.6%~106.2%之间,测得旧砂中醋酸盐的含量为0.30%;对于碳酸盐及碳酸氢盐的混合成分,采用双取代法后酸碱中和滴定的方法,其中,沉淀剂以25%的CaCl2溶液为优,对旧砂的成分进行分析,测得碳酸钠的含量为0.62%,碳酸氢钠的含量为0.06%;对于氧化钠成分,直接采用酸碱中和滴定的方法,测得旧砂中氧化钠的含量为0.53%。本文提出的测定方法操作简单,精确度高,为水玻璃砂性能的深入研究打下基础,为再生效果提供依据。
其次,对不同热历程的模拟酯硬化旧砂进行蒸淋再生分析,研究热历程对蒸淋再生的影响。结合酯硬化水玻璃砂的热分析图谱,对模拟砂样蒸淋再生后的性能进行分析。结果表明,热历程为400℃的旧砂,经蒸淋再生后,氧化钠的去除率为69.7%,碳酸钠的去除率为79.9%,醋酸钠的去除率为75.0%,此时,在此热历程的旧砂蒸淋再生的成分去除率较好,蒸淋再生效果最好;同时,在此温度下,蒸淋再生砂的即时强度最高,再生砂样强度性能较优;不同热历程的旧砂经蒸淋再生后,再生砂的可使用时间无明显区别,可使用时间一般约为15min~20min;旧砂的受热温度在600℃之前,经蒸淋再生后,再生砂的残留强度为1.527MPa~1.781MPa,受热温度高于600℃的旧砂,经蒸淋再生后,残留强度上升较为明显,说明在此热历程下的旧砂蒸淋再生后溃散性较差。
再次,对酯硬化水玻璃旧砂下蒸淋作用下的行为进行研究。实验结果表明,从再生能耗及再生效果综合考量,蒸淋再生最佳的蒸淋温度为110℃,再生时间为5min,在此工艺下,旧砂中氧化钠的去除率为57.2%,碳酸钠的去除率为72.5%,醋酸钠的去除率为68.2%。同时,再生时的砂水比仅为1:0.15,污水量大大减少。
最后,对蒸淋再生后砂样的强度、可使用时间、溃散性等性能进行测试,同时与新砂进行对比分析。结果表明,再生砂的即时强度与新砂区别不大,24h强度性能较优异;再生砂的可使用时间约为15min~20min;再生砂的残留强度较低为1.714MPa,溃散性较好;对再生砂进行扫描电镜分析,发现残留粘结膜显著减少。因此,经蒸淋再生后的砂样满足生产使用要求,可代替新砂循环使用。