理论教育 如何选择适宜的水玻璃模数?

如何选择适宜的水玻璃模数?

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:而水玻璃的浓度则能反映水玻璃中硅酸钠的绝对含量。一般在气温较高的季节,大都采用模数偏低的水玻璃,例如采用模数为2.1~2.5的水玻璃;在气温较低的季节,采用模数偏高的水玻璃,例如模数为2.6~2.9的水玻璃。1)降低模数:可向水玻璃中加入氢氧化钠水溶液,以提高其中的氧化钠含量,从而相对地减少了二氧化硅的质量分数。3)将高、低模数的两种水玻璃按一定比例混合,使其达到要求的模数。

如何选择适宜的水玻璃模数?

(1)用作铸造型(芯)砂粘结剂的水玻璃模数不宜太高 铸造用水玻璃在本书中除特别指明外,一般指钠水玻璃。概略地说,它是硅酸钠的水溶液;严格地讲,它应该是硅酸钠在水中的真溶液(离子和分子分散)和胶体溶液(胶粒分散)并存的浓溶液。其色泽是:纯净的水玻璃外观为无色透明的粘稠液体,当含有铁、锰、铝、钙的氧化物时,则带有黄绿、青灰和乳白等各种颜色。其化学通式为Na2O·m SiO2·nH2O。SiO2(二氧化硅)与Na2O(氧化钠)的摩尔数比值称模数,用M表示。它的计算方法为:M=(SiO2摩尔数)/(Na2O摩尔数)=(SiO2质量分数/60)/(Na2O质量分数/62)=1.033×(SiO2质量分数)/(Na2O质量分数)。式中的62为Na2O的相对分子质量;60为SiO2的相对分子质量。模数改变,水玻璃结构及其物理化学性质也会发生变化。当M<2时,水玻璃溶液基本上是一种单纯的离子溶液,几乎不存在胶体粒子;当M>2时,水玻璃溶液中开始出现二氧化硅胶体粒子,并随着模数的增大,胶体粒子的比例增加;当M>4时,水玻璃已基本硅溶胶化。同理,水玻璃内真溶液占的份额越大,则水玻璃越稳定;胶体溶液占的份额越大,则越不稳定,越容易因凝胶化而固化。因此,铸造生产用水玻璃的模数不能太高。目前我国一些铸造厂用于造型、制芯的水玻璃砂所用水玻璃的模数,通常控制在2.0~2.9。

(2)水玻璃模数的大小并不表示水玻璃中硅酸钠质量分数的高低 水玻璃的模数大小仅表示水玻璃中所含硅酸钠(Na2O·mSiO2)的SiO2与Na2O的相对含量,并不涉及水玻璃溶液中含有硅酸钠的质量分数的高低。而水玻璃的浓度则能反映水玻璃中硅酸钠的绝对含量。它的高低,可说明水玻璃的浓度或密度的高低。浓度或密度高,则含硅酸钠多,含水少,水玻璃中硅酸钠质量分数高,表明水玻璃的浓度高或密度大,反之亦然。

(3)一年四季中不宜只采用一种模数的水玻璃作型(芯)砂的粘结剂 目前,我国铸造生产厂房很少有恒温、恒湿的。随着一年四季气温的明显变化或生产条件的改变,为了能维持正常有序的生产,通常造型(芯)车间型(芯)砂用的水玻璃粘结剂不应总是采用模数不变的水玻璃。一般在气温较高的季节,大都采用模数偏低的水玻璃,例如采用模数为2.1~2.5的水玻璃;在气温较低的季节,采用模数偏高的水玻璃,例如模数为2.6~2.9的水玻璃。在大批量生产小铸件时,为提高砂型(芯)硬化速度,一般也采用模数偏高的水玻璃。有的铸造生产厂,由于旧砂再生设备不理想,回用有机酯水玻璃再生砂的残留有机酯高,为了确保采用较多再生砂的有机酯水玻璃砂有充足的可使用时间来维持正常生产,即使在气温偏低的条件下,对中、大铸件用水玻璃砂仍不得不采用模数接近2.0的水玻璃,甚至采用超低模数(M=1.6~2.0)的水玻璃。

(4)不可忽视对模数不符合生产要求的水玻璃进行模数的调整 调整水玻璃模数就是调整水玻璃中二氧化硅和氧化钠的摩尔比值,可以通过化学的方法降低或提高。

1)降低模数:可向水玻璃中加入氢氧化钠水溶液(氢氧化钠的质量分数为10%~30%),以提高其中的氧化钠含量,从而相对地减少了二氧化硅的质量分数。可按下式计算X=13.3×(B/M)-12.9×C

式中 X——每千克水玻璃应加入的氢氧化钠的质量(g);

M——要求达到的模数;

B——原水玻璃中二氧化硅的质量分数(%);

C——原水玻璃中氧化钠的质量分数(%)。

2)升高模数:要求升高水玻璃模数时,可向水玻璃中加入氯化铵水溶液(质量分数为10%),以中和部分氧化钠,从而相对地提高二氧化硅的质量分数;也可加入无定型二氧化硅。每千克水玻璃升高到要求的模数M应加入的氯化铵Y(g)可按下式计算(www.daowen.com)

Y=1.73×[C-(B/M)]

式中 CB的含义同上式。

3)将高、低模数的两种水玻璃按一定比例混合,使其达到要求的模数。

混合高、低模数水玻璃达到要求的模数的计算公式如下Y=(M-M1)/(M2-M1X=100%-Y

式中 Y——模数为M2的水玻璃加入量的质量分数(%);

X——模数为M1的水玻璃加入量的质量分数(%);

M——要求达到的模数;

M1——已知低模数水玻璃的模数;

M2——已知高模数水玻璃的模数。

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