水玻璃是目前應(yīng)用最成功的無機(jī)化學(xué)粘結(jié)劑，長期使用對人體無害，用水玻璃砂造型，不僅價格便宜，流動性好，硬化快，而且型芯的尺寸精度高，在混砂、造型、澆注和落砂過程中均無刺激性氣味以及有毒氣體產(chǎn)生，無黑色污染。在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的今天，水玻璃砂被認(rèn)為是最可能實現(xiàn)綠色鑄造的型砂種類。 

1. 水玻璃砂的鑄造技術(shù)  水玻璃砂鑄造技術(shù)的研究應(yīng)用內(nèi)容，包括了：硬化方式改進(jìn)、粘結(jié)劑改性、工藝質(zhì)量控制、原料成分測試、舊砂再生與回用等方面。 ⑴微波加熱硬化技術(shù)  水玻璃硬化經(jīng)歷了普通加熱硬化、二氧化碳硬化、粉末硬化、液態(tài)有機(jī)脂硬化及微波硬化等階段。微波硬化水玻璃砂具有加熱速度快，節(jié)能高效，加熱均勻，以及易于控制等優(yōu)點，能充分發(fā)揮水玻璃的粘結(jié)潛力，較大幅度地降低水玻璃的加入量，舊砂的潰散性，并且回用能力也很好，具有較好的發(fā)展前景。但微波硬化水玻璃砂實際應(yīng)用具有難度，因為其模具材料要求高，硬化后水玻璃砂型芯的吸濕性大，所以今后研究與應(yīng)用的重點將集中于如何改善該砂型的抗吸濕的性能。   ⑵粘結(jié)劑抗吸濕改性技術(shù)  研究應(yīng)用表明，改性水玻璃可以提高水玻璃砂的性能。改性水玻璃實質(zhì)是提高純凈度、減少老化現(xiàn)象、提高水玻璃砂某些特殊性能(例如強(qiáng)度、潰散性、抗?jié)裥缘?，通常有化學(xué)改性和物理改性兩種方法。  化學(xué)改性是往水玻璃中添加一種或數(shù)種改性劑，以阻緩水玻璃老化，減少粘結(jié)強(qiáng)度的損失。改性劑的加入，能使硬化后的水玻璃膠粒細(xì)化，起增強(qiáng)作用，有利于改善潰散性。改性劑在水玻璃粘結(jié)劑中的作用包括：阻緩老化，限制硅酸凝膠膠粒的長大；增加分子結(jié)構(gòu)中極性官能團(tuán)的密度和極性官能團(tuán)的活性，以獲得更高的粘結(jié)強(qiáng)度；改善水玻璃舊砂的潰散性；提高水玻璃砂的抗?jié)裥缘取?#8194; 物理改性是往老化的水玻璃中輸入能量（例如磁場作用、加熱攪拌等），以促使硅酸的聚合度重新均勻化，經(jīng)物理改性后的水玻璃，可將損失掉的粘結(jié)強(qiáng)度恢復(fù)過來，降低型芯砂中水玻璃的加入量。   ⑶質(zhì)量控制技術(shù)  水玻璃砂型的性能質(zhì)量與水玻璃粘結(jié)劑的種類、質(zhì)量和性能有關(guān)，而鑄件質(zhì)量又與砂型質(zhì)量密切相關(guān)。實踐表明，砂型的性能可以通過一系列的參數(shù)和回歸模型來預(yù)測。適用于砂型性能預(yù)測分析的回歸模型包括DOE（Design of Experiment，試驗設(shè)計）和RSM（Response Surface Methodology，響應(yīng)面方法）等。 ⑷成分自動測定技術(shù)  水玻璃的性能參數(shù)主要包括組成、粘度、密度等。水玻璃的粘度、密度都有現(xiàn)成的儀器可以測定，但其組成和模數(shù)的測定沒有現(xiàn)成的儀器，目前普遍采用的手工測定誤差較大。 ⑸舊砂再生回用技術(shù)  水玻璃舊砂通常采用“加熱＋干法”和濕法再生�！凹訜幔�干法”再生系統(tǒng)相對簡單，投 資少，容易實現(xiàn)，但是干法再生水玻璃舊砂的再生砂質(zhì)量較差，一般只能做背砂使用，作為單一砂循環(huán)使用時，舊砂潰散性惡化。由于水玻璃舊砂殘留粘結(jié)劑溶于水的特征，使得濕法再生該類舊砂的效果特別好。濕法再生砂的質(zhì)量高，基本接近新砂的性能指標(biāo)，再生砂可100%作面砂或單一砂使用。但是國內(nèi)外現(xiàn)有的濕法再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，耗水量大，需要解決污水和污泥的處理回用問題。   

2. 水玻璃舊砂再生及其進(jìn)展   ⑴濕法再生進(jìn)展  濕法再生的理論基礎(chǔ)是水玻璃舊砂中的鹽以及殘留黏結(jié)劑可溶于水。濕法再生效果受再生時間、砂水比、再生工藝、再生強(qiáng)度、水的溫度、舊砂的受熱溫度和水玻璃加入量等因素的影響。舊砂受熱溫度越高，殘留黏結(jié)劑在水中的溶解度就越低，濕法再生越困難，而水玻璃加入量越高，舊砂上殘留的黏結(jié)劑也越多，要獲得良好的再生效果就越難。認(rèn)為砂水比約為0.7∶1時，摩擦作用較好，當(dāng)砂水比1∶2時左右時，Na2O去除率最高。再生擦洗時間越長，Na2O去除率越高，前3min去除率增加明顯，之后增加緩慢，他將其歸因于砂粒凹坑或縫隙中的殘留黏結(jié)劑的溶解速度較慢。  由于濕法再生耗水量較大，再生污水為強(qiáng)堿性，濕法再生中的污水處理就成了濕法再生的關(guān)鍵技術(shù)之一。一般通過加入酸、混凝劑和絮凝劑等對污水進(jìn)行處理，處理后的水循環(huán)回用，分離出的污泥則由壓濾機(jī)處理成泥餅。有人利用經(jīng)過馴化的硅藻（谷皮菱形藻)，使快速生長的硅藻大量消耗堿性污水中的Na+和SiO2+3 ，使污水的堿性顯著降低。所選用的谷皮菱形藻可以將質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過51.0%的Na+和質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過24.0%的SiO2+3 從污水中提取出來，污水的pH值可由11.0降低到8.8，以達(dá)到處理污水的目的。 ⑵干法再生進(jìn)展  干法再生依靠舊砂粒與金屬構(gòu)件間或砂粒之間互相“碰撞摩擦”使舊砂粒表面的殘留黏結(jié)劑發(fā)生破壞、脫落，從而使舊砂獲得再生，簡單而易于實現(xiàn)。早期再生機(jī)以碰撞為主，現(xiàn)在逐漸過度到以摩擦為主，大多兼有“碰撞-摩擦”兩種過程。  干法再生效果受舊砂受熱溫度、水玻璃加入量、舊砂含水量、再生作用力和舊砂黏結(jié)劑力學(xué)性能等影響因素。由于常溫條件下，水玻璃膜呈強(qiáng)韌性，不利于干法再生，故在此基礎(chǔ)上，人們開發(fā)了加熱—干法再生和冷凍—干法再生方法。研究結(jié)果表明，將水玻璃舊砂進(jìn)行120℃~200℃ 加熱可去除舊砂粒上殘留黏結(jié)劑中的水分，增強(qiáng)干法再生水玻璃舊砂的脫膜效果；研究發(fā)現(xiàn)殘留酯是使酯硬化水玻璃舊砂及其干法再生砂可使用時間變短、再黏結(jié)強(qiáng)度下降的主要原因；而將水玻璃舊砂進(jìn)行320℃~350℃以上的加熱，可去除殘留酯及殘留有機(jī)物的影響，增強(qiáng)水玻璃再生砂的可使用時間及再黏結(jié)強(qiáng)度。也有人研究得出酯硬化水玻璃舊砂再生加熱的適宜溫度為300℃~350℃，Na2O去除率可達(dá)到50%,超過300 ℃,去除率減緩。水玻璃舊砂干法再生過程中，除塵也是一個十分重要的問題，再生砂的粉塵除不好，殘存Na2O降不下來，從而大大影響再生砂的質(zhì)量和效果。 

3. 結(jié)語  隨著新技術(shù)的日益發(fā)展，水玻璃砂技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)入了一個新的階段，高性能改性水玻璃和微波硬化水玻璃砂工藝的實際應(yīng)用，低成本高效無排放的水玻璃舊砂再生新方法，以及型砂質(zhì)量自動檢測與控制系統(tǒng)不斷出現(xiàn)。隨著水玻璃砂的抗?jié)裥�、舊砂再生砂循環(huán)等老大難問題的逐步解決，新型水玻璃材料、硬化工藝方法及裝備等的研究成功，實現(xiàn)基于水玻璃砂工藝的綠色清潔鑄造生產(chǎn)將成為可能。

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