專利名稱：測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量的方法
測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量的方法
絲艦
本發(fā)明屬于鑄造成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧 化鈉含量的方法。
肖船A
鑄造造型過程中，型砂在外力作用下成型并達(dá)到一定的緊實(shí)度而稱為砂型。型砂是 由原砂和粘結(jié)劑組成的一種具有一定強(qiáng)度的微孔一多空隙體系(也稱作毛細(xì)管多孔隙體
系)，當(dāng)然必要的時(shí)候還包括一些附加物。原砂是骨干材料，占型砂總質(zhì)量的82%至99 %;粘結(jié)劑起粘結(jié)砂粒的作用，以粘結(jié)薄膜形式包覆砂粒，使型砂具有必要的強(qiáng)度和韌 性；附加物是為了改善型砂所需要的性能，或是為了抑制型砂不希望有的性能而加入的
到目前為止，鑄造生產(chǎn)中最常用的無機(jī)化學(xué)粘結(jié)劑是鈉水玻璃(Sodium silicate, water glass),水玻璃是各種聚硅酸鹽水溶液的通稱，鈉水玻璃也即硅酸鈉 (Na20'mSi02)的水溶液，鈉水玻璃的化學(xué)式為Na20 mSi02 nH20，此化學(xué)式只 表示三個(gè)組成的物質(zhì)的量的相互比例，鈉水玻璃中的硅酸鹽究竟以哪些化合物的形態(tài)存 在于水溶液中還沒有定論。采用鈉水玻璃作為粘結(jié)劑制成的型砂稱作鈉水玻璃砂，它由 原砂和鈉水玻璃組成，必要的時(shí)候還包括用來改善型砂性能的附加物，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低 廉，來源充足、固化快、強(qiáng)度高、發(fā)氣低和污染少。
后來人們開發(fā)出自硬鈉水玻璃砂，它由原砂、鈉水玻璃、粉狀或液態(tài)有機(jī)酯硬化劑 以及為改善型砂的保存性、出砂性、減少鑄件缺陷、提高鑄件表面質(zhì)量的附加物所組成。
在鑄造成型時(shí)，黑色金屬澆注液的溫度可達(dá)到13001C 1600TC，在澆注液的加熱下， 由于Na20的存在，型砂中的硅酸鈉在800卩時(shí)開始熔融出現(xiàn)液相，熔融的硅酸鈉在冷 卻后形成堅(jiān)固的玻璃體或晶體，導(dǎo)致殘留強(qiáng)度高，出砂性差。同時(shí)出砂后結(jié)塊的砂子也 給舊砂再生帶來困難。
所以使用鈉水玻璃作為粘結(jié)劑的型砂的舊砂和再生砂與新砂粒具有很大的區(qū)別，再 生砂內(nèi)殘存著再生處理無法去除干凈的Na20，因此當(dāng)用舊砂或再生砂鑄造成型時(shí)，殘 存Na20會(huì)與鈉水玻璃中的水反應(yīng)，導(dǎo)致鈉水玻璃脫水而使硅酸溶膠形成和加速凝聚， 由此造成混砂過程中發(fā)生的溶咬不斷形成和凝聚，最終導(dǎo)致鈉水玻璃砂脆性加劇，失去
強(qiáng)度_，妨礙鑄造成型工作的進(jìn)行。此外,由于Na20的存在,型砂還會(huì)因受到澆注液的
加熱造成的高溫軟化變形、漲形等問題。
所以鈉水玻璃砂的舊砂和再生砂中的Na20含量是衡量其使用性能的一個(gè)重要標(biāo) 準(zhǔn)。現(xiàn)有技術(shù)中，測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂和再生砂中的Na20含量的方法，具有以下步 驟
① 稱取固態(tài)的舊砂或再生砂樣品放置在容器中，然后加水并使樣品位于水面下，將 所稱取舊砂或再生砂樣品的質(zhì)量記作m克；
② 在環(huán)境溫度下,人工攪拌或者電磁攪拌5分鐘以上以使樣品表面殘留的Na20溶解 到水中；
③ 接著對(duì)容器中的物料迸廳過濾處理得到固態(tài)殘?jiān)鸵簯B(tài)濾液；對(duì)殘?jiān)盟M(jìn)行多 次水洗，每次水洗后的清洗液均加入到過濾處理得到的液態(tài)濾液中，最終得到溶解有氧 化鈉的液態(tài)物料；
④ 向步驟③最終得到的液態(tài)物料中加入甲基紅指示劑，然后以標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液進(jìn)行滴 定處理，當(dāng)混合液態(tài)物料的顏色由紅變綠時(shí)停止滴定，記錄滴定處理過程所用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸 溶液的庫爾濃度和體積，將所用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的摩爾濃度記作Amol/mL,將所用標(biāo)準(zhǔn)鹽 酸溶液的體積記作VmL;
⑤ 將所記錄的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的摩爾濃度和體積的數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行計(jì)算，從而得到 舊砂或再生砂樣品中氧化鈉的含量；所述公式為
W (Na20) =AXVX62X00%Z (2X1000Xm) 式中W (Na20)為Na23在舊砂或再生砂樣品中的重量百分?jǐn)?shù)。 該種測(cè)量方法是采用人工攪拌或者電磁攪拌5分鐘以上來實(shí)現(xiàn)促進(jìn)Na20溶解到水中 的目的，但是這種操作麻煩，所需溶解時(shí)間較長(zhǎng)，而且不能保證殘余氧化鈉完全溶解， 需要反復(fù)溶解多次才能實(shí)現(xiàn)完全溶解，所以其最終測(cè)量得到的舊砂或再生砂樣品中氧化 鈉的含量嚴(yán)重受到攪拌操作強(qiáng)度的影響；其次，其最終測(cè)量得到的舊砂或再生砂樣品中 氧化鈉的含量還嚴(yán)重受到水溫的影響，所以采用該種方法測(cè)量得到的舊砂或再生砂樣品 中氧化鈉的含量數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性較差，且誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速、無需攪拌、殘余氧化鈉溶解完全、重現(xiàn)性好的測(cè)量 鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量的方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是 一種測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量 的方法，具有以下步驟
① 稱取固態(tài)的舊砂或再生砂樣品放置在可加熱容器中將所稱取舊砂或再生砂樣品 的質(zhì)量記作m克，然后加水并使樣品位于水面下；
② 在環(huán)境壓力下，將容器放置在微波加熱器中用微波加熱使容器中的混合物料沸
騰； 將
③ 將容器內(nèi)液態(tài)物料冷卻至環(huán)境溫度，接著對(duì)容器中的物料進(jìn)行過濾處理得到固態(tài) 的濾渣和液態(tài)的濾液；對(duì)濾渣用水進(jìn)行多次水洗，并將各次水洗后得到的清洗液加入到 過濾處理得到的液態(tài)濾液中最終得到溶解有氧化鈉的液態(tài)物料
④ 向步驟③最終得到的液態(tài)物料中加入甲基紅指示劑，然后以標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸溶液進(jìn)行滴 定處理，當(dāng)混合液態(tài)物料的顏色由紅變綠時(shí)停止滴定，記錄滴定處理過程所用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸 溶液的摩爾濃度和體積，并將所用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸溶液的摩爾濃度記作Amol/mL，將所用標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)酸溶液的體積記作VtnL，所用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸的單個(gè)強(qiáng)酸分子能提供的質(zhì)子的數(shù)目記作n;
⑤ 將所記錄的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸溶液的摩爾濃度和體積的數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行計(jì)算，從而得到 舊砂或再生砂樣品中氧化鈉的含量；所述公式為
W (Na20) =AXVX62:〈nX100%/ (2XmX1000)
式中W (Na20)為Na2:>在舊砂或再生砂樣品中的重量百分?jǐn)?shù)。
步驟②中，用微波加熱使容器中的液態(tài)物料沸騰10 40秒后再停止微波加熱。
步驟③中對(duì)濾渣用水水洗3~8次。
步驟④中所述強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
步驟④中所述甲基紅指示劑是甲基紅的重量百分?jǐn)?shù)為0.1%的甲基紅乙醇溶液。 本發(fā)明具有積極的效果(l)本發(fā)明采用微波加熱方式助溶，其加熱效果比較均勻、 徹底，可以使得水玻璃砂中的殘余氧化鈉溶解完全，測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性好，準(zhǔn)確可靠。(2) 本發(fā)明采用微波加熱助溶，與傳統(tǒng)采用人工攪拌或電磁攪拌助溶相比，具有時(shí)間短、無 需攪拌和效率高的優(yōu)點(diǎn)。(3)本發(fā)明采用微波加熱助溶，與普通的直接加熱放方式相比， 可有效避免水玻璃砂的混合物料因受熱不均勻而發(fā)生暴沸的缺點(diǎn)。
贈(zèng)麯討
(實(shí)施例l至實(shí)施例3) 稱取150克固態(tài)的鈉水玻璃砂舊砂樣品，該舊砂是南車集團(tuán)公司戚墅堰機(jī)車車輛廠
鑄鋼車間鑄造作業(yè)后的舊砂，將其分成i、 ii、 m三份，分開放置待用。 (實(shí)施例l)
本實(shí)施例為對(duì)上述第I份鈉水玻璃砂舊砂樣品中氧化鈉含量進(jìn)行測(cè)量的方法，具有
以下步驟
① 稱取50.0克(即m=50 固態(tài)的鈉水玻璃砂舊砂樣品(也即第 一份鈉水玻璃砂舊
砂樣品)放置在300ml三角瓶中，然后加約100ml去離子水并使鈉水玻璃砂舊砂樣品位 于水面下；
② 在環(huán)境壓力下，將三角瓶放置在微波加熱器中用微波加熱使容器中的混合物料沸 騰，待其沸騰30秒后停止微波加熱；
③ 將容器內(nèi)混合物料冷卻至環(huán)境溫度，接著對(duì)容器中的物料進(jìn)行過濾處理得到濾渣 和濾液；對(duì)濾渣用水水洗6次，每次水洗后的清洗液均加入到過濾處理得到的液態(tài)濾液 中，最終得到溶解有氧化鈉的液態(tài)物料；
④ 向步驟③最終得到的物料中滴加3滴重量百分?jǐn)?shù)為0.1%的甲基紅乙醇溶液(也 即甲基紅指示劑)，然后用配制好的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液進(jìn)行滴定處理，當(dāng)混合液態(tài)物料的顏 色由紅變綠時(shí)停止滴定，記錄滴定處理過程所用鹽酸溶液的摩爾濃度和體積，所用標(biāo)準(zhǔn) 鹽酸溶液的摩爾濃度為0.501]mol/mL，也即A-0.5011,所用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的體積為 14.55mL，也即V-14.55;
⑤ 由于所用鹽酸為一元酸，單個(gè)分子能提供l個(gè)質(zhì)子，所以公式中的n-l,將所記 錄的鹽酸溶液的摩爾濃度和體積的數(shù)據(jù)代入公式W (Na20) =AXVX62XnX100%/
(2XmX1000)進(jìn)行計(jì)算，從而得出本實(shí)施例中的殘余氧化鈉在水玻璃舊砂中的質(zhì)量百 分含量為0.45。/。。 (實(shí)施例2J
本實(shí)施例為對(duì)上述第II份鈉水玻璃砂舊砂樣品中氧化鈉含量進(jìn)行測(cè)量的方法，本實(shí) 施例與實(shí)施例l基本相同，不同之處在于本實(shí)施例所用鈉水玻璃砂舊砂樣品為第II份 鈉水玻璃砂舊砂樣品，所用強(qiáng)酸溶液為硝酸水溶液，其濃度為0.4980mol/L，所消耗硝 酸水溶液的體積為14.57ml;也即本實(shí)施例中的A-0.4訴0， V-14.57, m=50， n-l, 將上述數(shù)據(jù)代入公式W (Na:!O) -AXVX62XnX 100%/ (2XmX1000)進(jìn)行計(jì)算， 從而得出本實(shí)施例中的殘余氧化鈉在水玻璃舊砂中的質(zhì)量百分含量為0.45%。 (實(shí)施例3)
本實(shí)施例為對(duì)上述第m份鈉水玻璃砂舊砂樣品中氧化鈉含量進(jìn)行測(cè)量的方法，本實(shí)
施例與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于本實(shí)施例所用鈉水玻璃砂舊砂樣品為第ffl份 鈉水玻璃砂舊砂樣品，本實(shí)施例所用強(qiáng)酸溶液為硫酸水溶液，其濃度為0.2503mol/L， 所消耗硫酸水溶液的體積為14.55ml;也即本實(shí)施例中的八=0.2503, V-14.55, m=50， n=2,將上述數(shù)據(jù)代入公式W (Na20) =AXVX62XnX 100%/ (2XmX1000)進(jìn)行 計(jì)算，從而得出本實(shí)施例中的殘余氧化鈉在水玻璃舊砂中的質(zhì)量百分含量為0.45%。 (實(shí)施例4至實(shí)施例6)
稱取150克固態(tài)的鈉水玻璃砂再生砂樣品,該再生砂是對(duì)南車集團(tuán)公司戚墅堰機(jī)車 車輛廠鑄鋼車間完成鑄造作業(yè)后的舊砂進(jìn)行再生而獲得的再生砂，將其分成IV、 V、 VI
三份，分開放置待用。
(實(shí)施例4)
本實(shí)施例為對(duì)上述第IV份鈉水玻璃砂再生砂樣品中氧化鈉含量進(jìn)行測(cè)量的方法，具 有以下步驟
① 稱取50.0克(即m-:;O)固態(tài)的再生砂樣品(也即第IV份鈉水玻璃砂再生砂樣 品)放置在300ml三角瓶中，然后加水約100m并使樣品位于水面下；
② 在環(huán)境壓力下，將三角瓶放置在微波加熱器中用微波加熱使容器中的混合物料沸 騰，待其沸騰30秒后停止微波加熱；
③ 將容器內(nèi)混合物料冷卻至環(huán)境溫度，接著對(duì)容器中的物料進(jìn)行過濾處理得到濾渣 和濾液；對(duì)濾渣用水洗滌3次每次水洗后的清洗液均加入到過濾處理得到的液態(tài)濾液 中，最終得到溶解有氧化鈉的液態(tài)物料；
④ 向步驟③最終得到的液態(tài)物料中滴加3滴甲基紅指示劑，然后用配制好的標(biāo)準(zhǔn)鹽 酸溶液進(jìn)行滴定處理，當(dāng)液態(tài)物料的顏色由紅變綠時(shí)停止滴定，記錄滴定處理過程所用 鹽酸溶液的摩爾濃度和體積，聽用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的摩爾濃度為0.4976mol/mL，也即A =0.4796,所用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液f勺體積為8.10mL，也即V-8.10:
⑤由于所用鹽酸為一元酸，單個(gè)分子能提供l個(gè)質(zhì)子，所以公式中的n-l,將所 記錄的鹽酸溶液的摩爾濃度和體積的數(shù)據(jù)代入公式W (Na20) -AXVX62XnX100% / (2XmX1000)進(jìn)行計(jì)算，從而得出本實(shí)施例中的殘余氧化鈉在水玻璃再生砂中的質(zhì) 量百分含量為0.24°/" (實(shí)施例5)
本實(shí)施例為對(duì)上述第V份鈉水玻璃砂再生砂樣品中氧化鈉含量進(jìn)行測(cè)量的方法，本 實(shí)施例與實(shí)施例4基本相同，不同之處在于本實(shí)施例所用鈉水玻璃砂再生砂樣品為第 V份鈉水玻璃砂再生砂樣品，所用強(qiáng)酸溶液為硝酸水溶液，其濃度為0.4980mol/L，所 消耗硝酸水溶液的體積為7.77.H1;也即本實(shí)施例中的A=0.4980， V=7.77， m=50, n =1,將上述數(shù)據(jù)代入公式W :Na20) =AXVX62XnX100%/ (2XmX1000)進(jìn)行計(jì) 算，從而得出本實(shí)施例中的殘余氧化鈉在水玻璃再生砂中的質(zhì)量百分含量為0.24%。 (實(shí)施例6)
本實(shí)施例為對(duì)上述第A/I份鈉水玻璃砂再生砂樣品中氧化鈉含量進(jìn)行測(cè)量的方法，本 實(shí)施例與實(shí)施例4基本相同，不同之處在于本實(shí)施例所用鈉水玻璃砂再生砂樣品為第 VI份鈉水玻璃砂再生砂樣品，本實(shí)施例所用強(qiáng)酸溶液為硫酸水溶液，其濃度為
0.2503moi/L，所消耗硫酸水溶液的體積為7.73mi';也即本實(shí)施例中的A=0.2503， V= 7.73, m=50, n=2，將上述數(shù)據(jù)代入公式W (Na2C>) =AXVX62XnX 100%,' (2Xm X1000)進(jìn)行計(jì)算，從而得出本實(shí)施例中的殘余氧化鈉在水玻璃再生砂中的質(zhì)量百分含 量為0.24。/。。
顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本 發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于聽屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這 些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1、一種測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量的方法，具有以下步驟①稱取固態(tài)的舊砂或再生砂樣品放置在可加熱容器中，將所稱取舊砂或再生砂樣品的質(zhì)量記作m克，然后加水并使樣品位于水面下；②在環(huán)境壓力下，將容器放置在微波加熱器中用微波加熱使容器中的混合物料沸騰；③將容器內(nèi)混合物料冷卻至環(huán)境溫度，接著對(duì)容器中的物料進(jìn)行過濾處理得到固態(tài)的濾渣和液態(tài)的濾液；對(duì)濾渣用水進(jìn)行多次水洗，并將各次水洗后得到的清洗液加入到過濾處理得到的液態(tài)濾液中；最終得到溶解有氧化鈉的液態(tài)物料；④向步驟③最終得到的液態(tài)物料中加入甲基紅指示劑，然后以標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸溶液進(jìn)行滴定處理，當(dāng)混合液態(tài)物料的顏色由紅變綠時(shí)停止滴定，記錄滴定處理過程所用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸溶液的摩爾濃度和體積，并將所用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸溶液的摩爾濃度記作Amol/mL，將所用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸溶液的體積記作VmL，所用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸的單個(gè)強(qiáng)酸分子能提供的質(zhì)子的數(shù)目記作n；⑤將所記錄的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸溶液的摩爾濃度和體積的數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行計(jì)算，從而得到舊砂或再生砂樣品中氧化鈉的含量；所述公式為W(Na2O)＝A×V×62×n×100％/(2×m×1000)式中W(Na2O)為Na2O在舊砂或再生砂樣品中的重量百分?jǐn)?shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量的方法，其 特征在于步驟②中，用微波加熱使容器中的混合物料沸騰10 40秒后再停止微波加 熱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量的方法，其 特征在于步驟(D中對(duì)濾渣用水水洗3 8次。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量的方法，其 特征在于步驟④中所述強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量的方法，其 特征在于步驟④中所述甲基紅指示劑是甲基紅的重量百分?jǐn)?shù)為0.1%的甲基紅乙醇溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量鈉水玻璃砂的舊砂或再生砂中氧化鈉含量的方法。該方法具有以下步驟①稱取固態(tài)砂樣品放置在可加熱容器中，然后加水并使樣品位于水面下；②在環(huán)境壓力下，用微波加熱使容器中的液態(tài)物料沸騰；③將容器內(nèi)液態(tài)物料冷卻至環(huán)境溫度，接著對(duì)容器中的物料進(jìn)行過濾處理得到濾渣和濾液；④向?yàn)V液中加入甲基紅指示劑，然后以標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)酸溶液進(jìn)行滴定處理，當(dāng)混合物料的顏色由紅變綠時(shí)停止滴定；⑤將所記錄的數(shù)據(jù)代入公式W(Na₂O)＝A×V×62×n×100％/(2×m×1000)進(jìn)行計(jì)算，從而得到舊砂或再生砂樣品中氧化鈉的含量。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是快速、無需攪拌、殘余氧化鈉溶解完全、重現(xiàn)性好。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101113956SQ20061010339
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者朱向陽 申請(qǐng)人:中國(guó)南車集團(tuán)戚墅堰機(jī)車車輛廠