1.3.2 水玻璃——綠色鑄造黏結劑

在砂型鑄造中，黏土型砂、樹脂型砂、水玻璃型砂三大型砂占約90%。比較三種型砂工藝生產時排放的有害氣體及對環境的污染程度，不難發現水玻璃是最利于環保的綠色鑄造黏結劑。

黏土型砂由硅砂、黏土、煤粉等構成，由此引發了較大的粉塵污染和黑色污染。澆注過程中，高溫下煤粉的燃燒和分解產生的有害氣體還導致了空氣污染。

樹脂砂通常由硅砂、樹脂（呋喃樹脂、酚醛樹脂等）黏結劑、固化劑（對甲苯磺酸、磷酸等）組成，生產現場的空氣中游離著許多SO₂和有機廢氣（如甲醛、苯、甲苯等），澆注后也會產生大量的有害氣體，對人體的健康非常有害。

水玻璃砂由硅砂、無機水玻璃黏結劑等組成，采用CO₂氣體或有機酯（如乙二醇二乙酸酯等）作固化劑，生產環境友好，很少產生有害氣體，生產中出現的粉塵也較少。特別是酯硬化的水玻璃砂工藝，既有型砂強度高、潰散性好等優勢，又有勞動條件好、有害氣體少等優點，還克服了CO₂普通水玻璃的一些缺點（如潰散性差、舊砂再生難、CO₂排放增加溫室效應等）。

國內外的鑄造專家們普遍認為，與黏土砂產生的粉塵污染與黑色污染、樹脂砂產生的化學污染相比，屬無機黏結劑的水玻璃砂工藝是最有可能實現綠色清潔鑄造生產的型砂工藝。世界各國對基于水玻璃砂的綠色鑄造工藝技術及材料等的研究也正在不斷加強。

為了比較不同種類型砂澆注后產生的微粒總量及有害氣體的區別，美國South-ern研究院的Tenax G.C.等人，曾用12種不同類型的型砂制得各種鑄型，澆注灰口鑄鐵件，來測定各類型砂澆注后產生的微粒的總量及有害氣體的組成。他們在澆注后將抽氣罩罩在鑄型上收集鑄型排出的廢氣，并用吸附法測得廢氣中微粒的總重量，再用環己烷對吸附層進行萃取，用紫外分光光度計和氣相色譜質譜儀來分析萃取物中的含苯環化合物及其結構。不同型砂產生的微粒總量及有害氣體質量見表1-2。

表1-2 不同型砂產生的微粒總量及有害氣體質量

從微粒總質量、含苯環化合物和α-苯并芘的綜合比較看，酯硬化的水玻璃砂無疑是污染最輕的型砂種類，也是最有利于環境保護的綠色鑄造型砂。