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本书第1版自2004年出版至今已有12个年头。这十多年来，新一代的有机酯硬化水玻璃砂工艺在我国铸钢件生产的企业中得到了较广泛的应用与认同。由于我国铸造工作者对长期困扰水玻璃砂工艺的旧砂溃散性差、旧砂再生回用困难等问题有了更清楚的认识，也找到了克服上述难题的有效方法，因此我国水玻璃砂工艺及装备的技术水平有了较大的提高，也得到了不少国外同行的认可及采用，一些由我国制造的水玻璃砂工艺装备已走出国门。本书第1版能为上述的技术进步做出贡献，作者也深感欣慰。
本书第1版也得到读者的肯定，多年来每年都有读者询问购买及再版事宜，它以通俗易懂、真实有据、理论联系实际的风格获得了大多数读者的认同。书中的数据与描述都来自科研成果及实际测试，对实际生产应用具有很好的指导意义。
本书在修正第1版的书面错误的基础上，增加了近年来国内外在水玻璃黏结剂改性、水玻璃旧砂再生新技术、微波硬化水玻璃砂新工艺等研究领域及应用的最新成果，列举了更多的水玻璃砂工艺及装备技术在企业的应用实例，更具实时性和实用性。
本书第1章至第9章由樊自田教授、董选普教授、刘富初博士编著，第10章由朱以松高工、吴殿杰高工编著，朱以松高工参与了8.4节部分内容的编著，樊自田教授参与了10.2节部分内容的编著，全书由樊自田教授统稿和整理。
由于作者水平有限，全书难免有偏颇与错漏之处，恳请广大读者指正。十分感谢国家自然科学基金项目（51375187、51075163、50575085）资助。
编者
于武汉华中科技大学
水玻璃砂具有强度高、成本低、生产工艺简单、生产环境好等许多优点，自20世纪50年代被引入铸造业以来，在世界各国得到了广泛采用。但水玻璃砂工艺的两大难题：溃散性差、旧砂再生困难，几十年来一直困扰着铸造工作者。
为了解决水玻璃砂溃散性差的问题，国内外研究者们最先想到的是研制水玻璃砂溃散剂和改性剂，不同的溃散剂或改性剂虽然对不同的铸件有一定的作用，但都无法从根本上解决水玻璃砂溃散性差的问题。研究人员在探索中发现，降低型砂中水玻璃的加入量是提高水玻璃砂溃散性的最好方法。当水玻璃加入量（质量分数，下同）由6%～8%降至3%～4%，水玻璃砂的溃散性大大改善。为此，人们在普通CO 2 硬化（水玻璃加入量6%～8%）的基础上开发了粉状硬化剂水玻璃砂（第二代水玻璃砂，水玻璃加入量5%～6%）和液态有机酯硬化和真空CO 2 硬化水玻璃砂（第三代水玻璃砂，水玻璃加入量3%～4%）。人们也逐步认识到，采用高质量的原材料（原砂、水玻璃等）对水玻璃砂工艺的重要性。
最新的研究结果及应用实践表明，通过对水玻璃黏结剂进行物理或化学改性，结合原材料的合理选配与处理，可使液态有机酯硬化水玻璃砂的水玻璃加入量进一步降低到1.8%～3.0%，此时水玻璃砂的溃散性接近树脂砂，基本解决了水玻璃砂的溃散性问题。这是水玻璃砂工艺及材料研究和应用的重大进展。
改善水玻璃砂的溃散性是水玻璃旧砂再生的前提，只有当水玻璃旧砂块能较容易地破碎成旧砂粒时，才使得水玻璃旧砂的真正再生回用成为可能。根据水玻璃旧砂的特点，可采用干法和湿法来再生水玻璃旧砂。
干法再生系统简单、投资较少、再生成本低，但水玻璃旧砂的强吸湿性和残留黏结剂的影响，使得普通干法再生的脱膜率低，只有5%～15%；再生砂的质量较差（再生砂的强度较低、可使用时间短），一般只能做背砂使用；再生前对旧砂进行烘干（120～200°C）处理，可使干法再生的脱膜率提高到20%～30%，但再生砂的质量并无大的改善，仍只能做背砂使用，同时，加热处理还增加了干法再生的工序、设备和成本。我们的研究发现：如将水玻璃旧砂进行320～350°C以上的加热，可大大消除残留黏结剂和固化剂的影响，增加水玻璃干法再生砂的可使用时间，再生砂在加入一定量的新砂后可作单一砂循环使用。但总体上看，干法再生水玻璃旧砂由于脱膜率较低（最多为30%～40%），再生砂循环使用后残留黏结剂和固化剂的累积使得其使用性能（强度、耐火度等）下降，尤其是其溃散性有恶化的趋势，因此，循环使用时必须加入较多的新砂（20%～30%，甚至更多）。
水玻璃旧砂残留黏结剂溶于水的特征，使得湿法再生水玻璃旧砂的效果好（脱膜率可达85%～95%），再生砂的质量高，能基本接近新砂的性能指标，再生砂可100%地作面砂或单一砂使用。湿法再生的关键是开发简单、高效的新型湿法再生系统，并解决好污水的处理回用问题。由于水玻璃砂湿法再生的废水为强碱性污水，污水中的主要碱性成分为NaOH，再生处理这类成分简单的污水没有技术上的难题，通常经过加酸中和、凝絮、过滤等工序后，污水就可实现循环使用。
经过多年的系统研究，我们发现：将水玻璃旧砂的干法回用与湿法再生结合起来，采用“水玻璃旧砂的干法回用与湿法再生”方案，可以实现水玻璃砂废砂的零排放，它是最经济、最理想的选择，也是水玻璃旧砂再生方法、设备、尤其是理论认识上的重要进展。水玻璃旧砂再生问题的彻底解决为实现基于水玻璃砂工艺的绿色铸造奠定了基础。
本书在简述水玻璃砂基本原理及特征的基础上，结合作者十余年来在水玻璃砂材料、工艺、装备技术研究方面的成果，系统全面地介绍了实用的水玻璃砂生产技术、水玻璃砂技术研究与应用的最新成就及其发展趋势，可作为铸造行业的研究人员、水玻璃砂生产的技术人员和工人有价值的参考著作。
绿色清洁生产是21世纪工业生产的发展趋势，国内外的许多专家都认为：水玻璃砂是最有可能实现清洁铸造生产的型砂种类。本书作为“清洁生产技术系列丛书”之一，将为实现基于水玻璃砂绿色清洁铸造生产做出贡献。
本书的第1章、第2章、第5章、第7章、第8章由樊自田教授编著，第3章、第4章、第6章由董选普副教授编著，陆浔高级工程师参与了第4章、第5章、第6章、第7章、第8章的部分编著工作，第9章由张大付硕士和汪华芳硕士编写。全书由樊自田教授统稿、整理，全国铸造学会副理事长黄乃瑜教授对全书进行了仔细的审阅和修改。
本书在编写过程中，得到了华中科技大学材料科学与工程学院的同仁、中国北方机车车辆工业集团公司的有关领导的支持和帮助，在此一并表示衷心的感谢。对所有为本书提供资料及建议的各方人士也表示诚挚的谢意。特别感谢上海交通大学朱纯熙教授对作者的指导和帮助。
由于作者水平有限，加之时间紧迫，难免有偏颇或错漏之处，恳请广大读者指正。
编者
于武汉
水玻璃砂是铸造生产中应用最为广泛的三大型砂之一。它与另外两大型砂——黏土砂、树脂砂相比，具有明显的优势，也有其显明的缺点。
与黏土砂比较，水玻璃砂具有型砂流动性好、易紧实、工人劳动强度低、操作简便、能耗低、劳动条件好、型（芯）尺寸精度高、铸件质量好、铸件缺陷少等优点。与树脂砂比较，水玻璃砂又具有成本低、硬化速度快、生产现场无毒无味、劳动条件好等优势。
水玻璃砂的主要缺点有旧砂溃散性差、落砂清理困难，旧砂再生回用性差、旧砂废弃容易造成环境污染、型（芯）砂的吸湿性较强、贮放稳定性较差等。
正是由于水玻璃砂的上述特点，几十年来，铸造工作者对水玻璃砂工艺既喜爱，又烦恼不断，使得该工艺经历了几次大起大落的发展过程。在不断克服缺点的同时，水玻璃砂工艺也不断得到改进与提高，它将成为21世纪绿色铸造的希望。
根据硬化方式及所采用硬化剂的不同，水玻璃砂的分类如图1-1所示。目前应用最多的水玻璃砂工艺是普通CO 2 硬化水玻璃砂和液态有机酯自硬水玻璃砂。
图1-1 水玻璃砂的分类