舊砂再生綜述（2009年度）

郭思福 ，張 方 ，李 珊 ，郭景純

（1.昆明市技術(shù)交流站，云南 昆明 650093；2.昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650000）

1 綜述部分

郭景純、張方“鑄造舊砂再生設(shè)備及循環(huán)使用的開發(fā)與研究”一文[1]，介紹了舊砂再生的優(yōu)點(diǎn)與必要性，重點(diǎn)介紹了在國家自然科學(xué)基金先后3次資助研究開發(fā)的橫吹式氣流再生機(jī)系列產(chǎn)品，立式機(jī)械逆流再生及新型臥式逆流再生系列產(chǎn)品。例舉了滬東造船廠等3家應(yīng)用于有機(jī)酯水玻璃砂的效果。并對二汽第二鑄造廠、攀鋼機(jī)修廠采用氣流再生用于黏土砂再生的實(shí)例分析，說明有較好的經(jīng)濟(jì)效果，半年即可收回投資，已有20余家采用于粘土砂和呋喃樹脂砂再生，應(yīng)用后，認(rèn)為工作穩(wěn)定、簡單實(shí)用。最后介紹了最新開發(fā)的混合黏土砂再生，用于制有機(jī)黏結(jié)劑砂芯，解決汽車、拖拉機(jī)及內(nèi)燃機(jī)制造廠等大量拋棄舊砂，使之循環(huán)使用的目標(biāo)，將開發(fā)成套系列產(chǎn)品。

熊鷹、孫偉民“鑄造砂再生技術(shù)及應(yīng)用”一文[2]，指出鑄造企業(yè)排放固體廢棄物中70%是廢砂，以每生產(chǎn)1 t鑄件可產(chǎn)生1.2 t廢砂，而我國回用率僅20%～30%，大部分廢棄，美國回用率60%～70%，日本回用率達(dá)80%～85%。重慶長江公司超過10a研發(fā)對處理目前存在大量粘土混合舊砂再生取得突破，經(jīng)系統(tǒng)試驗(yàn)再生砂與新砂在制芯、砂芯、鑄件澆注品質(zhì)等方面結(jié)果一致。再生砂可100%代替新砂使用于覆膜砂、熱芯盒樹脂砂、三乙胺冷芯樹脂砂、黏土砂，可制得強(qiáng)度高，發(fā)氣量低的型砂；且采用再生砂能減少黏結(jié)劑和固化劑用量，降低型砂發(fā)氣量，提高鑄件合格率和尺寸精度，還可降低成本，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，符合可持續(xù)發(fā)展。

萬仁芳、熊鷹“我國砂型鑄造中舊砂再生技術(shù)狀況及應(yīng)用前景”一文[3]，闡述了近年我國舊砂再生情況，重點(diǎn)介紹了重慶長江造型材料公司開發(fā)的低溫焙燒（600℃～700℃）混合砂，利用熱交換器將舊砂中有機(jī)物經(jīng)二次焙燒，熱能完全利用，節(jié)省能源與成本的再生方法及新型再生爐。第二級用離心式機(jī)械，二級再生去除砂粒上殘留物達(dá)到凈化。文章并對再生砂質(zhì)量包括細(xì)粉含量、發(fā)氣量、酸耗值、膨脹系數(shù)以及再生砂高倍電鏡及廢砂焙燒表面陶瓷化電鏡照片作了較全面分析，認(rèn)為達(dá)到回用于制芯要求，但溫度要控制，過高則粘土?xí)蓤?jiān)硬難溶于水的陶瓷狀稱魚卵石化層，另外我國鈣基膨潤土與鈉化膨潤土（Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%～4%）Na2CO3是高溫溶劑能降熔點(diǎn)，再生中不易剝離，且砂外膜中有Na2CO3和被交換出來的CaCO3受熱反應(yīng)，成為Na2O 和 CaO，遇水會成 NaOH 和 Na（OH）2，具有強(qiáng)堿性，不利冷、熱芯固化，會造成再生砂酸耗值高，難于采用，應(yīng)于重視。文章指出實(shí)際應(yīng)用表明，再生得當(dāng)，性能優(yōu)于新砂，其應(yīng)用前景光明。

魏甲、金廣明、張桂男“鑄造舊砂集中處理的可行性”一文[4]，分析了國內(nèi)及沈陽等地區(qū)舊砂再生現(xiàn)狀以及黏土舊砂和樹脂砂混合砂的再生技術(shù)。認(rèn)為集中處理是可行的，而且會帶來很大的經(jīng)濟(jì)與社會效益。呋喃樹脂舊砂表面呈脆性，離心、氣流或研磨均可，LOI殘留可達(dá)2.5%～3%，多級可達(dá)1%～2%，回收率90%以上，堿性酚醛樹脂砂再生性差，加熱后，多級再生LOI可達(dá)＜1%，回收率85%～90%，酯硬化水玻璃砂膜不易去除，加熱到100℃～300℃變脆。2～3級再生，回收率也可達(dá)80%～90%，對黏土砂混有有機(jī)黏結(jié)劑砂需加熱，經(jīng)脆化再生。國內(nèi)重慶長江造型材料公司、二汽采用低溫焙燒有成功經(jīng)驗(yàn)，沈陽地區(qū)大中小上百家鑄造廠，年鑄件60萬t～70萬t，如建年處理30萬t廠，投資1500萬～3000萬，加上人工、能源等費(fèi)，再生1 t砂70元～100元，以85元計(jì)，大林新砂85元加運(yùn)費(fèi)75元約160元/t計(jì)，年可節(jié)約2400萬元，不到一年可收回成本，年可減少30萬t排放廢砂污染。

2 黏土砂再生

丁波、張方、李莉、張?？?、何小麗“鑄造混合舊砂粘結(jié)劑膜的形貌及組成”一文[5]，介紹了其特征是再生方法選擇的基礎(chǔ)，采用體視顯微鏡、能譜儀等分析儀器，研究了混合舊砂黏結(jié)劑膜的形貌及組成，結(jié)果表明，其表面形貌為黑色，且多呈蜂窩狀組成，主要是以樹脂膜為基底，外包黏土膜，這一組成方式與單一的樹脂或黏土砂情況有很大差別。因此，混合舊砂應(yīng)采用聯(lián)合再生方法。

張維義，孫清洲，張普慶等“再生粘土砂用于覆膜砂的工藝試驗(yàn)”一文[6]，對再生黏土砂用于覆膜砂工藝試驗(yàn)，將電阻式加熱爐在700℃以上高溫脆化，放入逆流轉(zhuǎn)子式再生機(jī)，進(jìn)行3～4次再生，然后經(jīng)流化床風(fēng)選去泥，最后進(jìn)行磁選，測含泥量、粒度、角形系數(shù)及磁選前后的酸耗值，表明再生砂酸耗值大于新砂的酸耗值，再生砂的含泥量低于新砂，角形系數(shù)減小，粒度組成變化不大。

再生砂混制的覆膜砂強(qiáng)度高于或接近新砂混制的覆膜砂強(qiáng)度，可滿足鑄造工藝的要求。

張艷、孫清洲、張普慶“再生黏土砂用于水玻璃砂工藝的實(shí)驗(yàn)研究”一文[7]，黏土砂再生后酸耗值大于同種原砂，合理選擇再生參數(shù)前提下，與同種新砂比較，再生砂粒度組成變動不大，含泥量低于同種新砂原砂的情況下，用再生砂混的水玻璃砂強(qiáng)度達(dá)到或接近用同種新砂的強(qiáng)度，可滿足工藝要求。

孫清洲、張普慶、趙中魁、張艷等“脆化溫度對黏土再生砂微粉去除率的影響”一文[8]，提出相同再生機(jī)和負(fù)壓流化床工作參數(shù)下，對粘土砂進(jìn)行烘干，獲得再生砂的微粉去除率最低；經(jīng)高溫脆化再生獲得再生砂的微粉去除率最高。采用700℃時，隨保溫時間延長，再生砂的微粉去除率提高，當(dāng)保溫10min，再機(jī)械再生，并去除微粉時，再生砂可獲得低于新砂的含泥量，且隨再生次數(shù)增加，微粉去除率也提高，一次達(dá)10%，以后逐次所測增量減少，故采用高溫脆化機(jī)械再生，可完全滿足要求。

3 樹脂砂再生

王金良、黃仁和、邱學(xué)明“再生砂用酯硬化堿性酚醛樹脂合成工藝”一文[9]，認(rèn)為堿性酚醛樹脂砂具有一定韌性，含水＞1%難于干法再生獲得好效果，它殘留一定量有機(jī)酯，可使時間縮短，粘結(jié)強(qiáng)度下降，工藝性能差，表面上殘留少量鉀（360℃左右溶化）也降低黏結(jié)強(qiáng)度。這種無機(jī)物用熱法（600℃～900℃），可全部去除。

黃力生“呋喃樹脂砂處理設(shè)備的配備研究”一文[10]，介紹了砂處理可分為落砂回砂單元、破碎再生單元、風(fēng)選調(diào)溫單元，對單元的設(shè)備工作原理、特點(diǎn)對比，指出正常配置，加以分析。對破碎再生單元有幾種型式：震動破碎加沖擊再生，功率大，葉片磨損大，需常換，改為環(huán)形耐磨擋圈，組件較好些、但脫膜作用小些；震動加摩擦式再生需要高壓風(fēng)機(jī)、破碎及氣力輸送+再生，耗能低、設(shè)備簡單、投資少、脫膜率低些，對生產(chǎn)薄壁或鑄鋼件LOI難滿足要求；還有混合式震動破碎加撞擊式摩擦再生，同時設(shè)旁路以滿足不同再生的需要。此外，還有簸萁破碎機(jī)加篩分降溫為一體的簡單形式。具有無砂粒破碎，工作可靠、能耗低優(yōu)點(diǎn)，適合鑄鐵件需要。

4 水玻璃砂再生

王繼娜、樊自田、張輝明“非常溫作用下水玻璃舊砂的干法再生性研究”一文[11]，對水玻璃舊砂進(jìn)行加熱或冰凍試驗(yàn)，有較好效果。普通干法再生脫膜率為5%～10%，320℃加熱干法，脫膜率為20%～25%，-40℃冰凍干法再生脫膜率為35%～40%，在350℃加熱再生的再粘結(jié)強(qiáng)度最高，可使時間最長，-40℃冰凍干法再生的殘留強(qiáng)度最低，潰散性最好。復(fù)合2種方法再生（進(jìn)行2次）達(dá)到50%左右。

鄭慧“酯硬化水玻璃再生砂的控制和使用”一文[12]，通過采用熱法再生，首先將舊砂焙燒到300℃～350℃，去除水玻璃膜中的自由水、結(jié)晶水和殘留的有機(jī)酯，經(jīng)水玻璃膜脆化，立即進(jìn)行機(jī)械撞擊、搓擦或氣力沖刷，去除脆化的膜，并配高效冷卻設(shè)備，砂溫調(diào)節(jié)＜35℃?？刂茪埩鬘a2O含量＜0.35%，細(xì)粉（140目下＜0.5%），水分＜0.3%，得再生砂成功使用于大型鑄鋼件生產(chǎn)，降低了成本，減少廢砂排放，改善了環(huán)境。要求水玻璃加入量少，一般＜3%，改性水玻璃可降至1.8%～2.8%，經(jīng)再生方法使達(dá)到要求，再生率＞25%、回用率不要求太高，達(dá)70%～80%為好，補(bǔ)充新砂一定比例保證Na2O在一定范圍，使型砂質(zhì)量穩(wěn)定，特大鑄鋼件面砂用20%～30%新砂，用模數(shù)2.0～2.5的水玻璃配（再生砂用模數(shù)1.8～2.0可保硬化速度適宜）。

［1］郭景純，張方.鑄造舊砂再生設(shè)備及循環(huán)使用的開發(fā)與研究［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2009（5）:45-50.

［2］熊鷹，孫偉民.鑄造砂再生技術(shù)及應(yīng)用［J］.鑄造工程，2009（5）:1-5.

［3］萬仁芳，熊鷹.我國砂型鑄造中舊砂再生技術(shù)狀況及應(yīng)用前景［J］.現(xiàn)代鑄鐵，2009（6）:18.

［4］魏甲，金廣明，張桂男.鑄造舊砂集中處理的可行性［J］.鑄造裝備與技術(shù)，2009（6）:11.

［5］丁波，張方，李莉，等.鑄造混合舊砂黏結(jié)劑膜的形貌及組成［J］.鑄造，2009（7）:717.

［6］張維義，孫清洲，張普慶，等.再生粘土砂用于覆膜砂的工藝試驗(yàn)［J］.鑄造，2009（6）:616.

［7］張艷，孫清洲，張普慶.再生黏土砂用于水玻璃砂工藝的實(shí)驗(yàn)研究［J］.鑄造技術(shù)，2009（5）:618.

［8］孫清洲，張普慶，趙中魁，等.脆化溫度對黏土再生砂微粉去除率的影響［J］.鑄造，2009（4）:394.

［9］王金良，黃仁和，邱學(xué)明.再生砂用酯硬化堿性酚醛樹脂合成工藝［J］.鑄造，2009（2）:175.

［10］黃力生.呋喃樹脂砂處理設(shè)備的配備研究［J］.鑄造技術(shù)，2009（8）:989.

［11］王繼娜，樊自田，張輝明.非常溫作用下水玻璃舊砂的干法再生性研究［J］.鑄造，2009（2）:67.

［12］鄭慧.酯硬化水玻璃再生砂的控制和使用［J］.鑄造工程，2009（6）:6-8.