一種砂型鑄造中原材料熱解空氣汙染的分析方法
2023-06-21 23:28:01 5
專利名稱：一種砂型鑄造中原材料熱解空氣汙染的分析方法
技術領域：
本發明涉及化工檢測領域，具體涉及一種砂型鑄造中原材料熱解空氣汙染的分析方法。
背景技術：
砂型鑄造是世界上最主要的鑄造方式，在我國和世界範圍內，使用砂型鑄造生產的鑄件佔鑄件生產總量的70% 80%。然而，砂型鑄造的空氣汙染問題十分嚴重，特別是鑄造企業排放的危險性空氣汙染物對人類和環境都構成了嚴重的威脅。砂型鑄造過程中產生的危害物質主要來源於製造砂型和型芯的原材料(如煤粉、粘合劑等)在鑄造過程中的裂解。當融化的金屬澆築進行砂型後，煤粉及粘合劑等在高溫缺 氧的情況下熱解，差生大量的有害物質，如苯、酚及他們的烴基衍生物等。目前我國對砂型鑄造中原材料熱解空氣汙染的分析大多採用採樣、樣品處理與分析的技術，該技術不可避免的造成樣品損失與被稀釋的問題，導致結果不夠完整和準確。
發明內容
為了克服上述缺陷，本發明的目的是提供一種砂型鑄造中原材料熱解空氣汙染的分析方法，模擬鑄造過程中原材料的熱解反應，分析空氣汙染物的種類及數量。本發明所述砂型鑄造中原材料熱解空氣汙染的分析方法，是將煤粉、型芯粘合劑及矽砂按照鑄造廠製備型芯的比例混合後製備成型芯，然後將型芯研磨粉碎，於O. Γ0. 2s內加熱至90(Tl20(TC，裂解。其中，所述裂解的時間為Hs。另外，使用居裡點熱裂解儀進行裂解。另外，裂解反應後以氣相色譜儀、質譜及火焰電離檢測分析空氣汙染物的種類及數量。另外，所述型芯粘合劑為酚醛樹脂粘合劑或動物膠粘合劑。其中，所述酚醛樹脂粘合劑優選無萘型酚醛樹脂粘合劑。本發明的分析方法較好地模擬了鑄造過程中原材料的熱解反應過程，分析裂解產生的空氣汙染物與實際鑄造過程中產生的空氣汙染物在種類與構成上都大致相同。由於避免了在實際鑄造空氣汙染物檢測過程中可能在採樣、樣品處理與分析過程中發生的樣品損失與稀釋等問題，採用分析裂解技術獲得的原材料空氣汙染物清單更為完整和準確。此夕卜，採用分析裂解技術預測的不同原材料空氣汙染物的相對變化趨勢與實際鑄造的空氣汙染物檢測結果一致，分析裂解技術可以用於對不同原材料的空氣汙染物水平進行比較和分析，從而為新型原材料的研製與改進提供科學依據，為鑄造企業選用清潔的原材料進行生產提供理論指導。本發明通過模擬分析砂型鑄造過程中原材料熱解空氣汙染的技術，能夠準確模擬鑄造過程中原材料熱解反應的實驗室模擬方法，並與現代分析方法結合定性和定量地分析原材料熱解反應產生的空氣汙染物，快速可靠地建立原材料的空氣汙染物清單，以期為新型原材料的研究和改進及為鑄造企業選擇合適的新型清潔原材料提供理論依據和指導。
具體實施例方式以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。實施例I將煤粉(明鑫源商貿有限公司制)、酚醛樹脂黏合劑(河北宏業化工有限公司制)、矽砂(靈壽縣華億礦產品加工廠)按5:1:5的配比混合後製作成型芯，將製得的型芯研磨破碎至顆粒直徑為O. Γ1毫米。使用JHP-22型居裡點熱裂解儀在O. 2s的時間內將合金箔片所包裹的樣品迅速加熱至1200°C，裂解時間Is。然後用與裂解儀直接相連的氣相色譜儀分離裂解產生的空氣汙染物，然後經質譜和火焰電離檢測器進行鑑定和分析，分析結果如表I所示。
其中，各儀器設備操作條件如下；裂解儀以高純度He為載氣，以10°C Pms速率升溫至反應溫度。氣相色譜儀採用HP225MS型色譜柱，柱長30m，柱內徑為0125mm ;進樣口溫度為250°C。初始柱溫70°C，保持5min後以8°C Pmin的升溫速率升到280°C，停留lOmin，分流比30:1，以高純度He為載氣。質譜儀4極杆溫度150°C，接口溫度250°C ;質譜掃描範圍40 500amu，電子倍增器電壓1750V，掃描時間〈Is。配置NIST2202譜庫。得到的質譜峰與NIST2202標準質譜庫中的結構進行比較，定性確定產物中含有的化合物種類。表I、測得的各排放因子及含量
序號名稱撫姻子/鑄件(g/t)
1苯73.19
2甲苯27.34
3乙苯2.29
4— 苯14.465苯胺29.29
6苯酚55.82
7甲苯酚18.34
8萘15.29
92-甲基萘22.4
10I-甲基萘11.42
11_二_萘_13A0_實施例2將煤粉(明鑫源商貿有限公司制)、動物膠粘合劑(北京明彩粘合劑有限公司制)、矽砂(靈壽縣華億礦產品加工廠)按5:1:5的配比混合後製作成型芯，將製得的型芯研磨破碎至顆粒直徑為O. Γ1毫米。使用JHP-22型居裡點熱裂解儀在O. Is的時間內將合金箔片所包裹的樣品迅速加熱至900°C，裂解時間5s。然後用與裂解儀直接相連的氣相色譜儀分離裂解產生的空氣汙染物，然後經質譜和火焰電離檢測器進行鑑定和分析，分析結果如表2所示。各儀器操作條件與實施例I相同。表2、測得的各排放因子及含量
序號名稱_排獅鑄件(g/t)
1苯34.72
2If 苯23.28
3乙苯2.12
4二 fTl苯11.43 5苯胺-
6苯酚3 T!
I甲苯酚-
8萘3.27
92-甲基萘2.72
10I-甲基萘1.42
II_:甲基萘_-_實施例3將煤粉(明鑫源商貿有限公司制)、無萘型酚醛樹脂粘合劑(無錫市新明化工有限公司制酚醛樹脂)、矽砂(靈壽縣華億礦產品加工廠)按5:1:5的配比混合後製作成型芯，將製得的型芯研磨破碎至顆粒直徑為O. Γ1毫米。使用JHP-22型居裡點熱裂解儀在O. 2s的時間內將合金箔片所包裹的樣品迅速加熱至1000°C，裂解時間3s。然後用與裂解儀直接相連的氣相色譜儀分離裂解產生的空氣汙染物，然後經質譜和火焰電離檢測器進行鑑定和分析，分析結果如表3所示。儀器操作條件與實施例I相同。表3、測得的各排放因子及含量
^ n^^排放因子/鑄件(.g/t)
序 4__
I苯108.242甲苯39.73
3乙苯3.27
4二中苯21.45
5苯胺12.28
6苯酚57.26
7中苯酚13.31
8萘9.21_2] 92-甲基萘4.8
10I-甲基萘2.97
II二甲基萘0.63對比例I對工廠實際製造過程中產生的空氣汙染進行檢測，結果如表4所示。表4、實際製造過程中各排放因子及含量
權利要求
1.一種砂型鑄造中原材料熱解空氣汙染的分析方法，其特徵在於，將煤粉、型芯粘合劑及矽砂按照鑄造廠製備型芯的比例混合後製備成型芯，然後將型芯研磨粉碎，於O. Γ0. 2s內加熱至90(Tl20(TC，裂解。
2.根據權利要求I所述的分析方法，其特徵在於，所述裂解的時間為Hs。
3.根據權利要求I或2所述的分析方法，其特徵在於，使用居裡點熱裂解儀進行裂解。
4.根據權利要求Γ3任一所述的分析方法，其特徵在於，裂解反應後以氣相色譜儀、質譜及火焰電離檢測分析空氣汙染物的種類及數量。
5.根據權利要求f4任一所述的分析方法，其特徵在於，將型芯研磨粉碎至顆粒直徑為O. I I毫米。
6.根據權利要求f5任一所述的分析方法，其特徵在於，所述型芯粘合劑為酚醛樹脂粘合劑或動物膠粘合劑。
7.根據權利要求6所述的分析方法，其特徵在於，所述酚醛樹脂粘合劑為無萘型酚醛樹脂粘合劑。
全文摘要
本發明涉及一種砂型鑄造中原材料熱解空氣汙染的分析方法，其將煤粉、型芯粘合劑及矽砂按照鑄造廠製備型芯的比例混合後製備成型芯，然後將型芯研磨粉碎，於0.1~0.2s內加熱至900~1200℃，裂解。本發明所述分析方法為模擬鑄造過程中原材料的熱解反應，分析空氣汙染物的種類及數量。本發明通過模擬分析砂型鑄造過程中原材料熱解空氣汙染的技術，能夠準確模擬鑄造過程中原材料熱解反應，並與現代分析方法結合定性和定量地分析原材料熱解反應產生的空氣汙染物，快速可靠地建立原材料的空氣汙染物清單，避免了因採樣導致的樣品損失或稀釋，以期為新型原材料的研究和改進及為鑄造企業選擇合適的新型清潔原材料提供理論依據和指導。
文檔編號G01N30/02GK102879497SQ20121037624
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者王玉珏, 孫新升, 張海鳳, 於豔卿 申請人:清華大學