再生砂生產(chǎn)中呋喃樹脂再生砂的應(yīng)用分析

黃廣君

摘 要：通過(guò)研究呋喃樹脂再生砂的生產(chǎn)工藝，研究出了一種新型的聯(lián)合再生工藝，通過(guò)多種測(cè)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝以及新型的聯(lián)合再生工藝進(jìn)行了分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)撞擊、風(fēng)選加離心的聯(lián)合再生方式，離心再生方式，會(huì)產(chǎn)生更加高質(zhì)量的再生砂，并且型砂工藝性能也會(huì)大大提高。

關(guān)鍵詞：再生砂；呋喃樹脂砂；應(yīng)用

鑄造業(yè)一直以來(lái)都是高能耗、高排放的行業(yè)，鑄造生產(chǎn)的廢棄廢渣以及生產(chǎn)廢砂等會(huì)隨著生產(chǎn)鑄造業(yè)的發(fā)展不斷被排放，其中在廢棄物中廢砂的排放量達(dá)到70%以上。這些廢棄的舊砂在完成鑄造任務(wù)之后若不能重新回收利用，而是廢棄掉將會(huì)造成極大的資源浪費(fèi)，并且也會(huì)增加環(huán)境的負(fù)擔(dān)。對(duì)排放的廢砂進(jìn)行回收利用能夠及時(shí)有效的將鑄造廢砂的排放問(wèn)題進(jìn)行解決。廢棄的呋喃樹脂砂無(wú)法直接被再次使用，這是由于其在落砂以及澆筑后在砂中各種雜質(zhì)含量增加，例如金屬化合物、硫化物、氧化物等，若不經(jīng)過(guò)一定的處理，那么殘留樹脂以及碳化物含量如此之高的廢砂是無(wú)法進(jìn)行使用的。傳統(tǒng)的廢砂再生的常用方法為離心式再生法，這種方法可使用性強(qiáng)，并且除此之外還包括氣流式以及振動(dòng)式生產(chǎn)方式。文章主要針對(duì)再生砂的生產(chǎn)工藝以及各種實(shí)驗(yàn)測(cè)試進(jìn)行了論述，用以證明在呋喃樹脂再生砂的生產(chǎn)中，聯(lián)合工藝具有更大的優(yōu)勢(shì)。

1 試驗(yàn)

1.1 制備試樣

以某機(jī)床有限公司作為實(shí)驗(yàn)原料的來(lái)源，從其公司中取適當(dāng)?shù)倪秽珮渲偕?。該機(jī)床公司采用了呋喃樹脂砂造型的工藝，并對(duì)再生砂有專門的處理線路，這里暫時(shí)稱所謂線路一和線路二。在測(cè)試型砂工藝性能的過(guò)程中，采用的呋喃樹脂試樣為濟(jì)南某公司生產(chǎn)的型號(hào)為SQG-550A的呋喃樹脂，而試驗(yàn)所需要的硫酸固化劑則采用了該公司生產(chǎn)的型號(hào)為GS-03型號(hào)的試劑。

需要特別注意的是，抗壓以及抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)需要型砂試樣受到三次錘擊試樣機(jī)的沖擊才可以制成，另外試樣所具有的標(biāo)準(zhǔn)形狀分別為圓柱形以及8字形。

1.2 方法

（1）灼燒。首先將呋喃樹脂再生砂試樣放入到坩堝中，并將坩堝放到高溫電阻爐中，以950攝氏度至1000攝氏度的溫度范圍對(duì)試樣進(jìn)行高溫灼燒，直到試樣重量穩(wěn)定，對(duì)試樣質(zhì)量的損失百分比進(jìn)行計(jì)算，即對(duì)試樣的灼燒減量進(jìn)行計(jì)算。

（2）微粒的含量：取適當(dāng)重量的再生砂，將試樣稱放置在標(biāo)準(zhǔn)鑄造用篩上，然后將標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分十五分鐘，這里需要注意的是篩分使用的為篩分機(jī)。在篩分后取下篩子，對(duì)其中再生砂的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，并計(jì)算出該試樣的粒度分布，而微粉含量則主要指含有140目以下的微粒有多少。

（3）含泥量：將烘干的試樣再次放入洗砂杯中，并加入濃度適當(dāng)?shù)慕沽姿徕c溶液和一定量的水，并進(jìn)行加熱煮沸后放置冷卻，后采用洗砂機(jī)對(duì)洗砂杯進(jìn)行15分鐘的攪拌，最后加清水進(jìn)行攪拌，放置一邊靜置待用。當(dāng)洗砂杯靜置后采用虹吸器將上部的水，并充分的進(jìn)行加水虹吸操作，直到杯中出現(xiàn)透明現(xiàn)象，最后對(duì)杯中的試樣進(jìn)行烘干，測(cè)出其質(zhì)量的損失占總質(zhì)量的百分比，即為含泥量。

（4）含水量：含水量的試驗(yàn)則需要將砂樣放置在烘箱中，以玻璃器皿盛放并進(jìn)行105至110攝氏度的烘干，后逐步冷卻至室溫，對(duì)其質(zhì)量損失進(jìn)行百分比計(jì)算，得出數(shù)值極為含水量。而呋喃樹脂型砂需要使用萬(wàn)能杠桿強(qiáng)度試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行抗拉以及抗壓強(qiáng)度的測(cè)試，通過(guò)小時(shí)抗拉強(qiáng)度的狀態(tài)能夠判斷出其脫模時(shí)間；而SFL型記錄測(cè)定儀則是用來(lái)對(duì)發(fā)氣量進(jìn)行測(cè)定的主要設(shè)備。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 質(zhì)量檢測(cè)

通過(guò)監(jiān)測(cè)分析可以看出聯(lián)合生產(chǎn)工藝無(wú)論是脫模能力還是去微粉能力上都略勝傳統(tǒng)的單一模式生產(chǎn)，主要原因包括：

（1）聯(lián)合工藝需要經(jīng)過(guò)事先的破碎然后再進(jìn)行再生，就愛(ài)那個(gè)砂粒表面的一部分惰性膜脫掉，在聯(lián)合工藝生產(chǎn)中經(jīng)過(guò)離心機(jī)的摩擦再生使得惰性膜日然脫落。（2）聯(lián)合再生工藝在后期工作的處理中，針對(duì)生產(chǎn)中的粉灰以及粉塵可以有效的進(jìn)行篩選去除，不但能夠降低粉塵顆粒的存在，同時(shí)對(duì)泥沙含量也隨之降低。（3）隨著微粉含量和含泥量的降低，再生砂粒的吸水能力也隨之降低，則再生砂的含水量也降低。

2.2 測(cè)試型砂工藝性能

2.2.1 抗拉強(qiáng)度。依照相關(guān)資料，呋喃樹脂砂會(huì)隨著微粉的含量變化而變化，微粉含量越高，中強(qiáng)度便會(huì)越低，其中含水量也是想同的。這是由于微粉使得再生砂總體的砂礫表面積加大，因此砂粒表面有效的樹脂厚度必然會(huì)下降，因此可以說(shuō)砂礫結(jié)合強(qiáng)度受到了微粉含量的直接影響，從而使得型砂的中強(qiáng)度下降。而增加含水性不會(huì)對(duì)砂礫之間粘合度予以降低，其不會(huì)對(duì)粘合強(qiáng)度造成影響，而是通過(guò)硬化速度的減少，在短時(shí)間中導(dǎo)致其內(nèi)部強(qiáng)度不甚均勻。

2.2.2 可脫模時(shí)間?？擅撃r(shí)間是指樹脂型砂從混砂完成至抗壓強(qiáng)度達(dá)到0.14MPa時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間，試驗(yàn)溫度為25℃，室內(nèi)相對(duì)濕度40%。由于硬化速度的不同，使SR-1型砂的初始抗壓強(qiáng)度在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到呋喃樹脂砂型所要求的可脫模強(qiáng)度，SR-1型砂的可脫模時(shí)間在10～12min，SR-2型砂的可脫模時(shí)間在12～15min。

另外，在硬化時(shí)間接近30min時(shí)，殘留樹脂膜的加速作用逐漸降低，微粉含量及含水量對(duì)型砂的抗壓強(qiáng)度起主要作用。微粉和水分是降低抗壓強(qiáng)度的因素，而SR-1型砂的微粉含量和含水量均高于SR-2型砂。因此，SR-1型砂的抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)速率緩慢，抗壓強(qiáng)度曲線逐漸向SR-2型砂的抗壓強(qiáng)度曲線靠近，從而出現(xiàn)SR-1和SR-2抗壓強(qiáng)度曲線相交的現(xiàn)象。

2.2.3 發(fā)氣量。在850℃條件下，1g型砂試樣的發(fā)氣量隨發(fā)氣時(shí)間的變化而變化。在相同時(shí)間下，SR-1型砂的發(fā)氣速率和發(fā)氣總量都大于SR-2型砂。

樹脂型砂的發(fā)氣量主要來(lái)自樹脂和固化劑在遇到高溫時(shí)產(chǎn)生的氣體，對(duì)于呋喃樹脂砂來(lái)說(shuō)，當(dāng)樹脂和固化劑加入量一定時(shí)，型砂的發(fā)氣量主要由再生砂的灼燒減量決定，再生砂的灼燒減量越大，則型砂的發(fā)氣量也越大。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，SR-1的LOI值為3.13%，高于SR-2的LOI值2.83%，因此，SR-1型砂試樣的發(fā)氣量大于SR-2型砂試樣。

3 結(jié)束語(yǔ)

首先聯(lián)合生產(chǎn)的方式在再生砂的生產(chǎn)中對(duì)設(shè)備脫膜的能力進(jìn)行了有效的提高，并且并且使得再生砂LOI值得到有效的降低，降低到了2.83%，而風(fēng)選分離技術(shù)可以對(duì)舊砂在再生加工過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵以及微型顆粒進(jìn)行去除，有效降低再生砂的微粉含量，以及含泥量，并且由于采用篩子也較為集中。其次，在使用聯(lián)合再生技術(shù)加工后，再生砂的強(qiáng)度能夠達(dá)到0.86MPa，相比較傳統(tǒng)的單一式生產(chǎn)工藝，在強(qiáng)度上使得再生砂增加了15%。最后新型的在省工藝能夠有效的對(duì)LOI值進(jìn)行降低，并對(duì)型砂可脫模時(shí)間予以有效提高，對(duì)型砂中的發(fā)氣量有效降低，并保證其發(fā)氣量小于15ml/g以下。

參考文獻(xiàn)

[1]樊自田，熊軍，章道增.舊砂再生工藝方法及設(shè)備的選擇[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），1996.

[2]張明富.呋喃樹脂砂硬化控制的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐[A].晉冀魯豫蒙鄂滬云貴川甘湘十二省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（貴州分冊(cè)），2005.

[3]宋象軍，羅吉榮.呋喃樹脂砂高溫退讓性的評(píng)價(jià)方法及改善措施[J].熱加工工藝，2001.