[發(fā)明專(zhuān)利]一種鑄造用水玻璃的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910187384.1
• 申請(qǐng)日: 2009-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101658898A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余明偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沈陽(yáng)匯亞通鑄造材料有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22C1/18
• 分類(lèi)號(hào): B22C1/18;C01B33/32
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張 晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)的造型材料，特別提供了一種鑄造用水玻璃的制備方法。

背景技術(shù)

水玻璃俗稱(chēng)泡花堿，是1價(jià)金屬硅酸鹽在水中真溶液和膠體溶液并存的體系，一般可表示為：M₂O·mSiO₂·nH₂O，其中M為Na⁺、K⁺、Li⁺、Rb⁺。鑄造用水玻璃主要為Na⁺水玻璃、或Na⁺、K⁺二者混合水玻璃的改性產(chǎn)品，模數(shù)為1.7～2.6。1952年CO₂硅酸鈉水玻璃砂引入鑄造業(yè)，并獲得廣泛應(yīng)用。據(jù)2007年末統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年產(chǎn)鑄件3126.9萬(wàn)噸，其中鑄鋼件404.7萬(wàn)噸，年消耗普通鈉水玻璃30～40萬(wàn)噸，并以每年10～15％的速度增加用量。鑄造是對(duì)環(huán)境污染較大的行業(yè)之一，其中與采用粘結(jié)劑的種類(lèi)關(guān)系很大，所以，開(kāi)發(fā)和使用環(huán)境友好型粘結(jié)劑，越來(lái)越引起世界各國(guó)的重視。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利：ZL?99?112955.5；ZL?2006?10045711.6和ZL?200610047215.4提供了三種改性水玻璃的配方及制備方法，使鑄造用水玻璃工藝性能顯著提高，砂混合料水玻璃加入量由CO₂工藝的6～8％，降低到酯硬化法的2～3％。原CO₂水玻璃砂工藝，舊砂不能再生回用，現(xiàn)在酯固化水玻璃自硬砂舊砂80～90％可以再生回用，節(jié)省優(yōu)質(zhì)硅砂資源，減少固體廢棄物排放，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。目前，上述專(zhuān)利水玻璃在全國(guó)鐵路車(chē)輛廠、重型礦山廠、冶金機(jī)械廠、通用機(jī)械廠等各裝備制造業(yè)百余家企業(yè)推廣應(yīng)用，現(xiàn)已安裝三十多條酯固化水玻璃自硬砂造型、制芯生產(chǎn)線(xiàn)，經(jīng)近十年考驗(yàn)，生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。鑄造用水玻璃未來(lái)市場(chǎng)需求很大，生產(chǎn)上述專(zhuān)利水玻璃的主要成分為(質(zhì)量百分比)：SiO₂占20～31％、K₂O占0.5～28％、Na₂O占1～21％、改性劑占0.5～21％，其余為水，其中改性劑選用山梨醇、木糖醇、甘露醇、麥芽糖醇、乙二醇、丙二醇、甘油、季戊四醇、二甘醇、一縮二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙三醇中的一種或多種，加入量為0.5～21％。

以往水玻璃成份中SiO₂、K₂O、Na₂O主要來(lái)自工業(yè)固體硅酸鈉、工業(yè)固體硅酸鉀。工業(yè)固體硅酸鈉和工業(yè)固體硅酸鉀采用干法工藝生產(chǎn)。干法工藝是將石英砂和純堿(Na₂CO₃、K₂CO₃)按規(guī)定比例混合后加入玻璃窯中，加熱到1400℃左右，使之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：

Na₂CO₃+mSiO₂→Na₂O·mSiO₂+CO₂↑和K₂CO₃+mSiO₂→K₂O·mSiO₂+CO₂↑，生成熔融狀的硅酸鈉(或硅酸鉀)液體，從出料口流出，經(jīng)過(guò)水淬，成顆粒狀固體或經(jīng)鐵模成型、冷卻、結(jié)晶成塊狀物。

固體硅酸鈉(硅酸鉀)加定量的水混合裝入高壓釜內(nèi)，通入蒸汽，并在0.5～0.8MPa下保溫?cái)?shù)小時(shí)，使硅酸鈉(硅酸鉀)溶入水中，形成液體水玻璃。

水玻璃干法工藝，熔融用玻璃窯屬反射爐，用發(fā)生爐煤氣或天燃?xì)饧訜?。反射爐熱效率為25～30％，熱能利用率低，如用發(fā)生爐煤氣，必須選用優(yōu)質(zhì)燃煤，如：我國(guó)北方水玻璃廠大部分選用大同煙煤，否則很難保證煤氣發(fā)生量。1噸固體硅酸鈉平均耗標(biāo)準(zhǔn)煤300kg，再加上二次重溶，總能耗較高。目前許多干法生產(chǎn)硅酸鈉的企業(yè)為降低成本，用硫酸鈉代替純堿：

由于排放大量SO₂、CO₂，前者易形成酸雨，后者是地球溫室氣體，給生態(tài)環(huán)境造成危害。這種以高耗能破壞生態(tài)環(huán)境的生產(chǎn)方式，現(xiàn)已受到環(huán)保部門(mén)的嚴(yán)格關(guān)注。