寶珠砂在堿性酚醛樹脂自硬砂中的應用

酯硬化堿性酚醛樹脂自硬砂（簡稱ɑ-硬化法）是20世紀80年代英國波頓公司發明的。它是由苯酚與過量的甲醛在堿性介質中反應生成的甲階酚醛樹脂，所用的硬化劑以有機酯為主。

1.1 堿性酚醛樹脂自硬砂的特點

堿性酚醛樹脂自硬砂除具有一般樹脂自硬砂所具有的潰散性好、硬化速度快、可使用時間能在較大范圍內調整外，還有以下特點：

(1) 堿性酚醛樹脂黏結劑由苯酚和甲醛合成，不含糠醇，固化劑一般采用甘油醋酸酯的混合物，在澆注及冷卻過程中，不產生氮、磷、硫等能夠進入鋼液影響其質量的元素，所以基本沒有呋喃樹脂生產的鑄鋼件表層中滲硫和針狀氣孔等缺陷。

(2) 堿性酚醛樹脂中的游離酚和游離醛都比較低，固化劑為甘油醋酸酯的混合物，在混砂、造型、制芯和澆注、清砂過程中很少釋放有毒、刺激性氣味的氣體，對作業環境基本沒有影響。

1.2 堿性酚醛樹脂自硬砂在應用中存在的問題

雖然酯硬化堿性酚醛樹脂自硬砂有以上優點，這種工藝也存一些問題，使得這種工藝在我國的應用并不如在西方用途廣泛。主要問題有：

(1) 堿性酚醛樹脂的強度相對較低，型砂中樹脂的加入量較多，導致生產成本較高。

(2) 舊砂再生性能差。呋喃樹脂舊砂再生率普遍能達到90%以上，而堿性酚醛樹脂舊砂再生率只能達到70%～80%，增大了新砂的加入量，增多了舊砂的排放，增加了成本，污染了環境。

為了充分地發揮堿性酚醛樹脂自硬砂工藝的優勢，克服其不足之處，多年來鑄造工作者在樹脂/固化劑系統的改性、采用特種砂（如寶珠砂）、改進舊砂再生工藝及設備等方面取得了顯著的成果，使得這種工藝能夠在顯著降低生產成本的同時，高效、環保地生產出高品質的鑄鋼件。

寶珠砂是由洛陽凱林鑄材有限公司于20世紀90年代末研制開發的新型優質鑄造砂，其主要化學成分為Al₂O₃和SiO₂，主要礦物相為剛玉和莫來石。

寶珠砂的制造方法是：選取優質鋁礬土原料，置于電弧爐中熔融，當熔融液自爐中流出時，用壓縮空氣流將其吹散，冷卻后得到球形或接近于球形的顆粒，表面光滑。寶珠砂制造方法如圖1所示，其粒形如圖2所示。鑄鋼用優質寶珠砂的化學成分見表1，寶珠砂的主要理化性能見表2。

圖1 寶珠砂生產示意圖