水玻璃砂中醋酸盐的无害化处理试验研究

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目前,水玻璃砂作为铸造行业最受欢迎的型砂之一。其酯硬化水玻璃砂工艺克服了二氧化碳水玻璃砂工艺溃散性差的缺陷,并且具有酯无毒无味、硬化速度可调、可操作性强、水玻璃加入量少等优点,故深受铸造工作者的偏爱。尽管符合绿色环保的主题,然而随着广泛的应用,逐渐暴露出醋酸盐累积造成的再生回用困难的问题,限制了酯硬化水玻璃砂的进一步应用。因此,探明醋酸盐对酯硬化水玻璃砂性能的影响,以及寻找解决醋酸盐累积造成再生困难的问题已是大势所趋。本文依据水玻璃砂的基础理论,探寻了醋酸盐的影响规律,提出了一种醋酸盐无害化处理的思路:将酯硬化水玻璃砂中的有害成分醋酸盐进行碳化及无害化处理,从而达到将其去除的目的。首先,通过不同醋酸盐含量水玻璃砂样的性能测试试验,探寻了醋酸盐的影响规律。结果表明:醋酸盐对型砂抗压强度的影响最大,当其含量超过0.05%以后,将对水玻璃型砂的抗压强度产生破坏性的影响。并且随醋酸盐含量的增加,极大地缩短了型砂的可使用时间,增加了其吸湿性,降低了残留强度,提高了溃散性。其次,通过试剂的选择、碳化处理方案的选择及最终碳化试验的实施,确定了醋酸盐碳化处理的最佳方式和试剂参数。结果表明:碳化处理温度为500℃,反应时间为60s,试剂氢氧化钠粉末加入量为1%、试剂氧化钙粉末加入量为0.25%时,碳化处理的效果最佳,醋酸盐的碳化处理率接近90%。强度测试结果略有提升,但依旧很低,由碳酸盐含量测试结果可知,是碳酸盐的累积造成的。再次,通过无害化处理正交试验及试验结果的对比,确定了无害化处理最佳方式。结果表明:水平组合氧化钙加入量为1.5%、水加入量为3%处理效果最佳。并重复试验对砂样强度进行测试,其结果均在1.275MPa左右,且测得碳酸盐含量为0.320%远远低于0.6%,证明了其最佳处理效果的准确性。极差分析可知,氧化钙加入量及水加入量的极差分别为0.151和0.091,故氧化钙的影响较大。最后,通过重复试验及形貌分析,对无害化处理效果进行验证。结果表明:重复测试无害化处理后砂样的强度值均在1.270MPa左右与X3Y1水平的强度值相近,且无害化处理后砂样表面光洁度高、平整度好,说明了组合X3Y1的无害化处理的有效性。
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