水玻璃再生砂在我廠的應用
張敬章福建省三鋼明光機械鑄造****
摘要：水玻璃砂造型在我國鑄造業應用廣泛，有其很多的優點，但其存在潰散性差，再生回用困難的缺點。中機鑄材科技（福建）****進行水玻璃舊砂處理回用實驗與試生產，該公司具備多項國家專利技術應用於水玻璃舊砂處理回用。
本文通過回用砂與新砂檢測對比與實際生產試驗對比，為水玻璃回用砂的推廣使用提供依據
關鍵詞：水玻璃砂；潰散性；再生；回用試驗；零排放
引言(1)水玻璃砂造型在我國鑄造業應用廣泛，水玻璃co2氣硬法是水玻璃粘結劑領域裡應用最早
的一種快速成型工藝，由於裝置簡單，操作方便，使用靈活，成本低廉，在國內外大多數的鑄鋼件生產中都得到了廣泛的應用。
（2）co2氣體硬化水玻璃砂的主要優點是：a)硬化速度快，強度高，硬化後起模，鑄件精度高。工人勞動強度低效率高；b)相對於樹脂砂鑄鋼件熱裂傾向明顯減小，不會產生難聞有害氣體危害工人身體健康；c) 相對於樹脂砂易於儲存可使用時間較長。
但是co2氣體硬化水玻璃砂的缺點是：a)水玻璃加入量(質量分數)往往高達7～8%或者更多；b)含水量大，易吸潮；c)潰散性差，舊砂再生困難，大量舊砂被遺棄，造成環境的鹼性汙染。
(3)舊砂的大量排放，不但造成資源浪費，而且對環境造成汙染。舊砂的再生回用已成為綠色鑄造必須解決的問題。我國鑄造行業一直在嘗試各種解決舊砂回用的有效辦法，特別是對已經普及使用以水玻璃作為粘合劑的水玻璃砂舊砂再生回用的有效工藝，有乾法再生，濕法再生等等，但往往是成本高，效益差，砂的鑄造特性變差，環境汙染嚴重，導致鑄造企業對舊砂再生回用積極性低。
(4)2023年中機鑄材科技（福建）****在福建三明建廠進行水玻璃舊砂處理回用實驗與試生產，該公司具備多項國家專利技術應用於水玻璃舊砂處理回用。通過新砂與回用砂檢測對比與生產試驗對比，為中機鑄材科技（福建）****生產的水玻璃回用砂推廣使用提供依據，為各鑄造廠適應我國鑄造行業准入要求提**用途徑。
1.檢測與試驗方法
舊砂是否可以回用？取決於舊砂處理是否達到可以回用的要求。舊砂取於我廠的廢棄砂，粒度分布與二氧化矽含量應不會有太大變化。肉眼上觀察回用砂外觀，與新砂比較如表1：
（表1）新砂與回用砂肉眼觀察
對於水玻璃co2氣硬法工藝，我們需要了解的主要指標如下：
1 與新砂比較回用砂的砂目數分布是否接近？
2 與新砂比較回用砂中二氧化矽的含量是否達到要求？
3 與新砂比較回用砂中氧化鈉含量是否低到可以正常生產？
4 與新砂比較同樣的水玻璃比例，回用砂溼強度和幹強度是否接近？
5 耐火度實驗，與新砂比較同樣的水玻璃比例回用砂耐火度是否和新砂一樣？
需要了解以上詳細資料，我們做了以下的工作：
1） 新砂與回用砂各取部分送驗，得出的資料如下：
（表2）新砂與回用砂檢驗
（表3）溼強度對比
3） 幹強度檢測：水玻璃加入量均為7.5%，在同等條件下二氧化碳硬化20s測砂型幹強度，新砂與回用砂對比資料如下：
（表4）新砂與回用砂幹強度對比
4）耐火度試驗
試驗方法，選取一較厚大品種進行試驗結構如圖2所示，在齒輪過渡圓角的熱節處常出現粘砂現象。
乙個砂型使用兩種型砂，水玻璃加入量均為7.5%，刮板工藝造型，中線分開左右做好新砂與回用砂記號，上好塗料。澆注開箱後，對比鑄件表面質量，沒有發現明顯區別（如圖3）。
圖2）試驗鑄件圖3）開箱後鑄件
當然，在不刷塗料的試驗中，新砂與回用砂的表面質量還是存在差異（見圖4圖5）。主要的原因
是新砂小粒度砂比例較多，顯得更細一些，造型後砂型表面更緻密；而回用砂粒度更集中，缺乏小粒度砂，且回用砂粒度更圓（見表2），所以砂粒間縫隙更多一些，砂型表面顯得有點粗糙，鋼水微量滲入縫隙中造成粘砂。
2.實際使用成果
（1）經中機鑄材科技（福建）****進行回用砂顆粒分布調整後，我廠使用回用砂進行鑄鋼件生產近兩年時間，鑄件質量一直處在穩定狀態，表面質量有所提高。
（2）我廠鑄鋼件生產砂鐵比約1:1，使用回用砂後明顯降低了生產成本，為企業創造了效益。
（3）我廠真正實現了鑄造廢砂零排放，對保護我生態環境，建立綠色鑄造發揮了重要的作用。我廠開始使用回用砂後，帶動三明市鑄造企業也陸續開始使用回用砂，社會效益不可小覷。
（4）在目前市場低迷，鑄造業面臨嚴峻考驗狀況下，提高鑄造企業競爭力起到重要的作用。
3.結果分析
1）查閱相關資料，水玻璃回用砂氧化鈉含量小於0.05%對水玻璃砂二氧化碳硬化工藝生產基本不受影響。
2）舊砂通過再生處理後角型係數更小，粉塵量小，對鑄型的透氣性提高與發氣量減小均有好
處。（見表2）
3）砂型溼強度較低可以要求回用砂**商(中機鑄材科技（福建）****)適當增加小顆粒砂
比例，調整砂顆粒分布，提高溼強度。在實際生產中遇到較高鑄型可分兩次或多次刮板成型。
4）通過回用砂顆粒分布調整，不上塗料的鑄件表面質量也應當有所提高。
5）從幹強度試驗中可以看出，回用砂型幹強度已經能夠滿足生產的要求，若在調整砂顆粒分
布後，砂型幹強度還應有所提高。
6）回用砂熱膨脹係數小物理特性更穩定，有利於鑄件精度提高。
4.結論
中機鑄材科技（福建）****生產的水玻璃回用砂多方面指標均達到鑄造用砂要求，唯砂粒分
布比例不夠合理。提議調整砂粒分布40目=7-12%，50目=25-30%，70目=35-55%，100目=10-25%，通過調整砂顆粒分布後，可以使用回用砂進行鑄鋼件大批量生產。