專(zhuān)利名稱(chēng)：一種砂型鑄造中原材料熱解空氣污染的分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種砂型鑄造中原材料熱解空氣污染的分析方法。
背景技術(shù)：
砂型鑄造是世界上最主要的鑄造方式，在我國(guó)和世界范圍內(nèi)，使用砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件占鑄件生產(chǎn)總量的70% 80%。然而，砂型鑄造的空氣污染問(wèn)題十分嚴(yán)重，特別是鑄造企業(yè)排放的危險(xiǎn)性空氣污染物對(duì)人類(lèi)和環(huán)境都構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。砂型鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的危害物質(zhì)主要來(lái)源于制造砂型和型芯的原材料(如煤粉、粘合劑等)在鑄造過(guò)程中的裂解。當(dāng)融化的金屬澆筑進(jìn)行砂型后，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(zhì)，如苯、酚及他們的烴基衍生物等。目前我國(guó)對(duì)砂型鑄造中原材料熱解空氣污染的分析大多采用采樣、樣品處理與分析的技術(shù)，該技術(shù)不可避免的造成樣品損失與被稀釋的問(wèn)題，導(dǎo)致結(jié)果不夠完整和準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種砂型鑄造中原材料熱解空氣污染的分析方法，模擬鑄造過(guò)程中原材料的熱解反應(yīng)，分析空氣污染物的種類(lèi)及數(shù)量。本發(fā)明所述砂型鑄造中原材料熱解空氣污染的分析方法，是將煤粉、型芯粘合劑及硅砂按照鑄造廠制備型芯的比例混合后制備成型芯，然后將型芯研磨粉碎，于O. Γ0. 2s內(nèi)加熱至90(Tl20(TC，裂解。其中，所述裂解的時(shí)間為Hs。另外，使用居里點(diǎn)熱裂解儀進(jìn)行裂解。另外，裂解反應(yīng)后以氣相色譜儀、質(zhì)譜及火焰電離檢測(cè)分析空氣污染物的種類(lèi)及數(shù)量。另外，所述型芯粘合劑為酚醛樹(shù)脂粘合劑或動(dòng)物膠粘合劑。其中，所述酚醛樹(shù)脂粘合劑優(yōu)選無(wú)萘型酚醛樹(shù)脂粘合劑。本發(fā)明的分析方法較好地模擬了鑄造過(guò)程中原材料的熱解反應(yīng)過(guò)程，分析裂解產(chǎn)生的空氣污染物與實(shí)際鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的空氣污染物在種類(lèi)與構(gòu)成上都大致相同。由于避免了在實(shí)際鑄造空氣污染物檢測(cè)過(guò)程中可能在采樣、樣品處理與分析過(guò)程中發(fā)生的樣品損失與稀釋等問(wèn)題，采用分析裂解技術(shù)獲得的原材料空氣污染物清單更為完整和準(zhǔn)確。此夕卜，采用分析裂解技術(shù)預(yù)測(cè)的不同原材料空氣污染物的相對(duì)變化趨勢(shì)與實(shí)際鑄造的空氣污染物檢測(cè)結(jié)果一致，分析裂解技術(shù)可以用于對(duì)不同原材料的空氣污染物水平進(jìn)行比較和分析，從而為新型原材料的研制與改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)，為鑄造企業(yè)選用清潔的原材料進(jìn)行生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。本發(fā)明通過(guò)模擬分析砂型鑄造過(guò)程中原材料熱解空氣污染的技術(shù)，能夠準(zhǔn)確模擬鑄造過(guò)程中原材料熱解反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室模擬方法，并與現(xiàn)代分析方法結(jié)合定性和定量地分析原材料熱解反應(yīng)產(chǎn)生的空氣污染物，快速可靠地建立原材料的空氣污染物清單，以期為新型原材料的研究和改進(jìn)及為鑄造企業(yè)選擇合適的新型清潔原材料提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I將煤粉(明鑫源商貿(mào)有限公司制)、酚醛樹(shù)脂黏合劑(河北宏業(yè)化工有限公司制)、硅砂(靈壽縣華億礦產(chǎn)品加工廠)按5:1:5的配比混合后制作成型芯，將制得的型芯研磨破碎至顆粒直徑為O. Γ1毫米。使用JHP-22型居里點(diǎn)熱裂解儀在O. 2s的時(shí)間內(nèi)將合金箔片所包裹的樣品迅速加熱至1200°C，裂解時(shí)間Is。然后用與裂解儀直接相連的氣相色譜儀分離裂解產(chǎn)生的空氣污染物，然后經(jīng)質(zhì)譜和火焰電離檢測(cè)器進(jìn)行鑒定和分析，分析結(jié)果如表I所示。
其中，各儀器設(shè)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(yīng)溫度。氣相色譜儀采用HP225MS型色譜柱，柱長(zhǎng)30m，柱內(nèi)徑為0125mm ;進(jìn)樣口溫度為250°C。初始柱溫70°C，保持5min后以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(zhì)譜儀4極桿溫度150°C，接口溫度250°C ;質(zhì)譜掃描范圍40 500amu，電子倍增器電壓1750V，掃描時(shí)間〈Is。配置NIST2202譜庫(kù)。得到的質(zhì)譜峰與NIST2202標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，定性確定產(chǎn)物中含有的化合物種類(lèi)。表I、測(cè)得的各排放因子及含量
序號(hào)名稱(chēng)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(shí)施例2將煤粉(明鑫源商貿(mào)有限公司制)、動(dòng)物膠粘合劑(北京明彩粘合劑有限公司制)、硅砂(靈壽縣華億礦產(chǎn)品加工廠)按5:1:5的配比混合后制作成型芯，將制得的型芯研磨破碎至顆粒直徑為O. Γ1毫米。使用JHP-22型居里點(diǎn)熱裂解儀在O. Is的時(shí)間內(nèi)將合金箔片所包裹的樣品迅速加熱至900°C，裂解時(shí)間5s。然后用與裂解儀直接相連的氣相色譜儀分離裂解產(chǎn)生的空氣污染物，然后經(jīng)質(zhì)譜和火焰電離檢測(cè)器進(jìn)行鑒定和分析，分析結(jié)果如表2所示。各儀器操作條件與實(shí)施例I相同。表2、測(cè)得的各排放因子及含量
序號(hào)名稱(chēng)_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(shí)施例3將煤粉(明鑫源商貿(mào)有限公司制)、無(wú)萘型酚醛樹(shù)脂粘合劑(無(wú)錫市新明化工有限公司制酚醛樹(shù)脂)、硅砂(靈壽縣華億礦產(chǎn)品加工廠)按5:1:5的配比混合后制作成型芯，將制得的型芯研磨破碎至顆粒直徑為O. Γ1毫米。使用JHP-22型居里點(diǎn)熱裂解儀在O. 2s的時(shí)間內(nèi)將合金箔片所包裹的樣品迅速加熱至1000°C，裂解時(shí)間3s。然后用與裂解儀直接相連的氣相色譜儀分離裂解產(chǎn)生的空氣污染物，然后經(jīng)質(zhì)譜和火焰電離檢測(cè)器進(jìn)行鑒定和分析，分析結(jié)果如表3所示。儀器操作條件與實(shí)施例I相同。表3、測(cè)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(duì)比例I對(duì)工廠實(shí)際制造過(guò)程中產(chǎn)生的空氣污染進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表4所示。表4、實(shí)際制造過(guò)程中各排放因子及含量
權(quán)利要求
1.一種砂型鑄造中原材料熱解空氣污染的分析方法，其特征在于，將煤粉、型芯粘合劑及硅砂按照鑄造廠制備型芯的比例混合后制備成型芯，然后將型芯研磨粉碎，于O. Γ0. 2s內(nèi)加熱至90(Tl20(TC，裂解。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析方法，其特征在于，所述裂解的時(shí)間為Hs。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的分析方法，其特征在于，使用居里點(diǎn)熱裂解儀進(jìn)行裂解。
4.根據(jù)權(quán)利要求Γ3任一所述的分析方法，其特征在于，裂解反應(yīng)后以氣相色譜儀、質(zhì)譜及火焰電離檢測(cè)分析空氣污染物的種類(lèi)及數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4任一所述的分析方法，其特征在于，將型芯研磨粉碎至顆粒直徑為O. I I毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求f5任一所述的分析方法，其特征在于，所述型芯粘合劑為酚醛樹(shù)脂粘合劑或動(dòng)物膠粘合劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分析方法，其特征在于，所述酚醛樹(shù)脂粘合劑為無(wú)萘型酚醛樹(shù)脂粘合劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種砂型鑄造中原材料熱解空氣污染的分析方法，其將煤粉、型芯粘合劑及硅砂按照鑄造廠制備型芯的比例混合后制備成型芯，然后將型芯研磨粉碎，于0.1~0.2s內(nèi)加熱至900~1200℃，裂解。本發(fā)明所述分析方法為模擬鑄造過(guò)程中原材料的熱解反應(yīng)，分析空氣污染物的種類(lèi)及數(shù)量。本發(fā)明通過(guò)模擬分析砂型鑄造過(guò)程中原材料熱解空氣污染的技術(shù)，能夠準(zhǔn)確模擬鑄造過(guò)程中原材料熱解反應(yīng)，并與現(xiàn)代分析方法結(jié)合定性和定量地分析原材料熱解反應(yīng)產(chǎn)生的空氣污染物，快速可靠地建立原材料的空氣污染物清單，避免了因采樣導(dǎo)致的樣品損失或稀釋?zhuān)云跒樾滦驮牧系难芯亢透倪M(jìn)及為鑄造企業(yè)選擇合適的新型清潔原材料提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。
文檔編號(hào)G01N30/02GK102879497SQ20121037624
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者王玉玨, 孫新升, 張海鳳, 于艷卿 申請(qǐng)人:清華大學(xué)