含呋喃树脂自硬砂芯砂粘土砂的完全再生砂改性技术研究

摘要

作为较早掌握铸造技术的国家，我国的铸造历史可追溯到6000年以前。进入21世纪以后，我国的铸件年产量逐年上升，随之产生的粘土旧砂每年可达数千万吨，为此开展了对粘土旧砂的完全再生处理，发现将粘土完全再生砂用于混制呋喃树脂自硬砂时，其型（芯）砂强度远不及同种新砂混制呋喃树脂自硬砂的工艺强度，制约着粘土砂完全再生技术的推广与应用。为此，本课题开展了含呋喃树脂自硬砂芯砂粘土砂的完全再生砂改性技术研究，提高粘土完全再生砂的铸造工艺性能，使其在混制呋喃树脂自硬砂时达到甚至超过同种新砂水平，在减少粘土旧砂对环境污染的同时节约珍贵硅砂资源，对我国铸造行业的可持续发展具有十分重要的意义。
　　课题组前期研究发现，粘土旧砂经过“700℃高温脆化+机械磨轮再生+微粉分离”的完全再生工艺处理后，其粒度分布、粒形、泥分含量均优于新砂，但耗酸值高于同种新砂，粘土完全再生砂混制呋喃树脂自硬砂的铸造工艺性能远不能达到铸造生产的要求，为此本课题以含呋喃树脂自硬砂芯砂粘土砂的完全再生砂为研究对象，采用试验研究和理论分析相结合的方法，利用扫描电子显微镜、等离子光谱仪等先进研究设备，确定了影响含呋喃树脂自硬砂芯砂粘土砂的完全再生砂铸造工艺性能的主要因素，探索出了针对粘土完全再生砂改性的适宜改性工艺及工艺参数，选择了适宜的改性剂，使粘土完全再生砂混制呋喃树脂自硬砂的铸造工艺性能超过了同种新砂水平。
　　改性技术作为一种新方法、新思路应用于粘土完全再生砂，通过研究发现“改性+烘干+机械搓擦+风选”工艺为粘土完全再生砂适宜改性工艺，改性剂占砂子质量的1％为适宜改性剂加入量，适宜均化时间为90min。同时，以盐酸水溶液、硫酸水溶液以及苯磺酸水溶液分别作为改性剂，将经相同改性工艺、相同改性剂加入量、相同均化时间处理后获得的改性砂混制呋喃树脂自硬砂的铸造工艺性能进行对比，结果显示盐酸溶液改性效果最好，可使用时间内平均抗拉强度可达1.315MPa，可使用时间为5min，优于同种新砂水平;硫酸溶液改性效果次之，可使用时间内平均抗拉强度可达1.233MPa，可使用时间为4min，达到新砂水平;苯磺酸改性效果最差，可使用时间内平均抗拉强度也接近同种新砂水平，达1.205MPa，可使用时间为4min。
　　研究发现，在相同视场环境下，由改性后再生砂混制呋喃树脂自硬砂的抗拉强度试样断口的粘结桥数量较改性前明显增多，且断裂形式由改性前的附着断裂变为内聚断断。由此可以推断，对粘土完全再生砂进行改性处理能够提高其混制呋喃树脂自硬砂粘结桥的断口数量及改善其断裂形式，并最终导致改性后粘土完全再生砂混制呋喃树脂自硬砂铸造工艺性能的提高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 粘土完全再生砂改性技术研究的意义

1．3 粘土完全再生砂改性的国内外研究现状

1．4 本课题研究的主要内容

第2章 影响含呋喃树脂自硬砂芯砂粘土砂的完全再生砂铸造工艺性能的因素

2．1 实验材料及设备

2．2 含呋喃树脂自硬砂芯砂粘土砂的完全再生砂的制备

2．3 评价粘土完全再生砂性能的技术指标

2．4 再生砂砂粒表面的物理特性

2．5 再生砂砂粒表面的化学特性

2．6 小结

第3章 含呋喃树脂自硬砂芯砂粘土砂的完全再生砂改性可行性研究

3．1 含呋喃树脂自硬砂芯砂粘土砂的完全再生砂改性的技术路线

3．2 对粘土旧砂进行改性获得粘土完全再生砂改性砂的可行性

3．3 粘土完全再生砂进行改性获得粘土完全再生砂的改性砂的可行性

3．4 粘土完全再生砂改性技术研究内容

3．5 小结

第4章 粘土完全再生砂适宜改性工艺及改性参数的研究

4．1 粘土完全再生砂适宜改性工艺的确定

4．2 粘土完全再生砂适宜改性参数的确定

4．2．1 粘土完全再生砂适宜改性剂加入量的确定

4．2．2 粘土完全再生砂适宜改性均化时间的确定

4．3 粘土完全再生砂适宜改性剂的确定

4．4 改性后含呋喃树脂自硬砂芯砂粘土砂铸造工艺性能提高的机理

4．4．1 改性对粘土完全再生砂混制呋喃树脂自硬砂粘结桥数量的影响

4．4．2 改性对粘土完全再生砂混制呋喃树脂自硬砂粘结桥断裂形式的影响

4．5 小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况