1.3.2 水玻璃——绿色铸造黏结剂

在砂型铸造中，黏土型砂、树脂型砂、水玻璃型砂三大型砂占约90%。比较三种型砂工艺生产时排放的有害气体及对环境的污染程度，不难发现水玻璃是最利于环保的绿色铸造黏结剂。

黏土型砂由硅砂、黏土、煤粉等构成，由此引发了较大的粉尘污染和黑色污染。浇注过程中，高温下煤粉的燃烧和分解产生的有害气体还导致了空气污染。

树脂砂通常由硅砂、树脂（呋喃树脂、酚醛树脂等）黏结剂、固化剂（对甲苯磺酸、磷酸等）组成，生产现场的空气中游离着许多SO₂和有机废气（如甲醛、苯、甲苯等），浇注后也会产生大量的有害气体，对人体的健康非常有害。

水玻璃砂由硅砂、无机水玻璃黏结剂等组成，采用CO₂气体或有机酯（如乙二醇二乙酸酯等）作固化剂，生产环境友好，很少产生有害气体，生产中出现的粉尘也较少。特别是酯硬化的水玻璃砂工艺，既有型砂强度高、溃散性好等优势，又有劳动条件好、有害气体少等优点，还克服了CO₂普通水玻璃的一些缺点（如溃散性差、旧砂再生难、CO₂排放增加温室效应等）。

国内外的铸造专家们普遍认为，与黏土砂产生的粉尘污染与黑色污染、树脂砂产生的化学污染相比，属无机黏结剂的水玻璃砂工艺是最有可能实现绿色清洁铸造生产的型砂工艺。世界各国对基于水玻璃砂的绿色铸造工艺技术及材料等的研究也正在不断加强。

为了比较不同种类型砂浇注后产生的微粒总量及有害气体的区别，美国South-ern研究院的Tenax G.C.等人，曾用12种不同类型的型砂制得各种铸型，浇注灰口铸铁件，来测定各类型砂浇注后产生的微粒的总量及有害气体的组成。他们在浇注后将抽气罩罩在铸型上收集铸型排出的废气，并用吸附法测得废气中微粒的总重量，再用环己烷对吸附层进行萃取，用紫外分光光度计和气相色谱质谱仪来分析萃取物中的含苯环化合物及其结构。不同型砂产生的微粒总量及有害气体质量见表1-2。

表1-2 不同型砂产生的微粒总量及有害气体质量

从微粒总质量、含苯环化合物和α-苯并芘的综合比较看，酯硬化的水玻璃砂无疑是污染最轻的型砂种类，也是最有利于环境保护的绿色铸造型砂。