熔模铸造型壳废弃物组成及其再利用分析.pdf

熔模铸造型壳废弃物组成及其再利用分析” 宁波大学赵恒义” 摘 要 分别分析了最常用的水玻璃型壳和硅溶胶型壳在脱蜡后的型壳、焙烧后的型壳和浇注后清理的型壳废弃物的物 相组成，并依此为基础提出了型壳废弃物资源化利用的一些途径。 关键词：熔模铸造型壳废弃物再利用 中图分类号：1(；249．5文献标识码：A 因此制壳过程中型壳的物相与脱蜡破坏型壳的物相相 1 引 言 似。水玻璃型壳的制壳过程中主要是水玻璃与硬化剂 发生化学反应，生成硅凝胶和氯化钠，另有NH4、 近年来，熔模铸造在我国得到了快速发展。如何实 现熔模铸造的可持续发展，已成为各方关注的焦 点。u叫j一方面，不断采用新技术和新工艺，如计算机技 术、信息技术等，另一方面需解决生产过程中的可持续 脱蜡水中。 发展问题，即开发绿色铸造技术，使生产与环境协调发 因此脱蜡后型壳的物相组成为：耐火粉料、砂料原 展，实现生产过程的零废物排放bJ。随着可持续发展战 有物相，另有硅凝胶(m 略和IS01400l国际环境管理体系标准的实施，对环境 Mg(OH)2以及残留的水玻璃(Na20·m 污染物的控制越来越严格，在一些大型熔模铸造企业或 一些熔模铸造企业集中的地区，由于型壳废弃物的大量 料和水分。 增加，已成为污染物的主要来源。这个问题已引起了企 (2)焙烧后型壳废弃物组成 业、环保部门、本行业共同关注。近几年，国内部分研究 者开始对其进行研究126’7J，有些企业利用部分较粗的 2．5h。目前用的较多的焙烧炉是电炉、油炉、煤气炉和 砂子，作为背层撒砂材料，或将废弃的部分材料作为其 煤炉。在焙烧过程中，型壳内部发生一系列物理化学变 他行业的原料l8’9|。但这些研究和应用是零散的，系统 J： 化，其反应主要有㈨11 性不够，目前还无系统的利用废弃型壳的实用技术。为 一是残留的水分挥发、蜡料燃烧、粘土或其他耐火 了更好地开发研究废弃型壳的综合利用技术，本课题拟 材料中的腐植酸、有机物燃烧挥发、凝胶脱水； 对废弃型壳的组成进行分析，探讨其物相组成，提出型 二是3种硬化剂及硬化产物的残余物分解，分别生 壳废弃物资源化利用的一些途径和思路，为更好开展研 成NH3、7．A12 究应用提供参考。 2型壳的物相组成 上容易蒸发，型壳中的残留量甚微； 三是残余水玻璃与耐火材料之间的物相反应。型 目前我国熔模铸造所采用的工艺主要是水玻璃型 壳的面层经过脱蜡后，残余的钠盐甚微(O．01％～ 壳工艺、硅溶胶型壳工艺(含硅酸乙酯型壳工艺)及其复 o．03％)，无物相反应，则焙烧后的型壳面层以石英相 合工艺。一般地，生产中被破坏而扔掉的型壳有3种， (si02)为主。但在背层型壳中，焙烧前型壳中残余的自 即制壳和脱蜡时破坏的、焙烧过程破坏的、浇注后清理 的型壳。 ．0．6％(氯化铵硬化)，其中95％将参与物相反应。常 2．1水玻璃型壳废弃物的组成 用背层材料的物相分别为：粘土物相以高岭石为主，含 (1)脱蜡后型壳废弃物组成 少量的游离石英和玻璃相；煤矸石以莫来石为主，含少 水玻璃型壳脱蜡方法一般是热水脱蜡，温度在90 量的方石英和玻璃相；铝钒土以刚玉为主，含少量的莫 。95℃之间，也有用蒸汽脱蜡的。在脱蜡过程中，型壳 来石和玻璃相。焙烧时，耐火材料中的主要相(偏高岭 中的耐火材料不会发生物理化学变化，物相组成不变。