本发明涉及水玻璃砂，具体而言，涉及铸造用水玻璃砂的复合改性剂、改性铸造用水玻璃砂及制备方法。
背景技术：
1、水玻璃作为一种铸造用无机粘结剂，因其粘结力强，耐酸性、耐热性好，使用过程中不产生有害气体，成本低廉，被广泛应用于铸造业领域。制备的水玻璃砂更是由于强度高、生产工艺简单、不污染环境等优势，被认为是最有可能实现绿色铸造目标的型砂。
2、然而水玻璃砂还存在许多缺点，例如，水玻璃粘结剂在存放过程中容易老化使得制备的水玻璃砂强度较低；抗吸湿性差，容易吸收空气中的水分，随着放置时间的延长，水玻璃砂的强度骤降；水玻璃砂的残余强度较高，溃散性差，使得铸件脱模困难，二次利用率极低。这些问题一直困扰着铸造工作者，制约着水玻璃砂的应用和发展。
3、为了能够有效改善水玻璃砂的性能，在生产过程中往往会在水玻璃粘结剂和原砂之间添加一些改性剂。目前普遍使用的改性剂主要包括无机粉末(金属氧化物、无机盐)和高分子有机酯，能够很好的改善水玻璃砂在某一方面的性能。然而在提高水玻璃砂粘结强度的同时，延长水玻璃砂的可使用时间以及降低残余强度，即获得综合性能优异的水玻璃砂往往并不理想。
4、有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本发明的第一个目的是提供一种可有效改善铸造用水玻璃砂性能的复合改性剂，通过采用该复合改性剂对水玻璃粘结剂进行改性处理，来提高水玻璃粘结剂的粘结强度，延长铸造水玻璃砂的可使用时间、改善铸造水玻璃砂的溃散性。
2、本发明的第二个目的是提供一种基于上述复合改性剂改性制备的铸造用水玻璃砂型，以解决现有铸造用水玻璃砂型常温强度低、可使用时间短和溃散性差的问题。
3、本发明的第三个目的是提供一种基于上述复合改性铸造用水玻璃砂的制备方法，该制备方法工艺简单，绿色环保。
4、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
5、本发明提供一种铸造用水玻璃砂的复合改性剂，由无机物和有机物组成，包括氧化锌粉末、硅酸镁、磷酸二氢锂、焦磷酸钾和硬脂酸钙。按照重量百分比由以下原料组成：纳米氧化锌粉末5％-15％，硅酸镁5％-15％，磷酸二氢锂15％-25％，焦磷酸钾20％-40％，硬脂酸钙25％-35％，以上组分的含量总和为100％。
6、本发明还提供了一种复合改性铸造用水玻璃砂，包括陶瓷砂、改性水玻璃粘结剂、石英粉和炉渣。按照重量百分比由以下原料组成：陶瓷砂90％-94％，改性水玻璃粘结剂2％-3％，石英粉2％-4％，炉渣1％-3％，以上组分的含量总和为100％。其中的改性水玻璃粘结剂，包括水玻璃粘结剂和上述复合改性剂。按照重量百分比由以下原料组成：水玻璃粘结剂70％-90％，复合改性剂10％-30％。
7、本发明还提供了一种复合改性铸造用水玻璃砂的制备方法，其具体的技术方案步骤如下：
8、a.按照配方量分别称取水玻璃砂复合改性剂中的各原料，然后将其中的无机物原料粉碎至100-140目，再将各原料充分混合3-5min得到复合改性剂；
9、b.将复合改性剂在温度110℃-120℃下干燥6-12h后，与水玻璃粘结剂进行混合，加热温度60℃-70℃，搅拌1-2min，得到改性水玻璃粘结剂；
10、c.按照配方量分别称取陶瓷砂、石英粉和炉渣，然后将它们破碎研磨至90-110目，再将各原料充分混合1-3min，得到混合物a；
11、d.将混合物a与改性水玻璃粘结剂进行混合，随后进行搅拌加热，加热温度140℃-160℃，搅拌2-4min，即得改性水玻璃砂。
12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
13、(1)本发明提供了一种复合改性铸造用水玻璃砂的复合改性剂，该复合改性剂包括氧化锌粉末、硅酸镁、磷酸二氢锂、焦磷酸钾和硬脂酸钙。复合改性剂的添加，使得水玻璃粘结剂形成的粘结膜更加致密，包覆砂粒更加均匀。连接相邻砂粒的粘结桥致密度更大，更加牢固，从而提高水玻璃砂的常温强度。此外，通过提高水玻璃砂的抗吸湿性，延长水玻璃砂的可使用时间。在高温下，通过割裂粘结膜，形成气孔和裂纹，进而降低水玻璃砂的残留强度，改善了水玻璃砂的溃散性。
14、(2)本发明提供了一种复合改性铸造用水玻璃砂，所述的改性铸造用水玻璃砂通过水玻璃粘结剂与上述复合改性剂以及陶瓷砂、石英粉和炉渣采用特定配比得到。这种改性水玻璃砂相较于未改性的水玻璃砂来说，常温强度得到了提高，可使用时间和溃散性也得到了显著改善。
15、(3)本发明还提供了上述复合改性铸造用水玻璃砂的制备方法，该制备方法是先将水玻璃砂复合改性剂与水玻璃砂粘结剂进行混合，再与其他原料混合，按照特定工艺参数制备得到上述改性铸造用水玻璃砂。所制备出的改性水玻璃砂具有良好的综合使用性能；另外，该制备方法工艺流程简单，绿色无污染，具有工业应用前景。
1.复合改性铸造用水玻璃砂的复合改性剂，其特征在于，按照重量百分比由以下原料组成：氧化锌粉末5％-15％，硅酸镁5％-15％，磷酸二氢锂15％-25％，焦磷酸钾20％-40％，硬脂酸钙25％-35％，以上组分的含量总和为100％。
2.基于权利要求1所述的复合改性剂改性的铸造用水玻璃砂，其特征在于，按照重量百分比由以下原料组成：陶瓷砂90％-94％，改性水玻璃粘结剂2％-3％，石英粉2％-4％，炉渣1％-3％，以上组分的含量总和为100％。其中的改性水玻璃粘结剂，包括水玻璃粘结剂和上述复合改性剂。按照重量百分比由以下原料组成：水玻璃粘结剂70％-90％，复合改性剂10％-30％。
3.权利要求2所述的复合改性铸造用水玻璃砂的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：