我国砂型铸造中旧砂再生技术现状及应用前景 （１．东风汽车公司商用车铸造一厂，湖北
万仁芳１，
熊鹰２
十堰４４２０４８；２重庆长江造型材料（集团）有限公司，重庆４００７００） 摘要：文简要介绍了国内砂型铸造中水玻：噙砂再生、树脂砂再生、粘土砂再生技术的现状，着重介绍了粘土砂再生的难点 和技术要点，指｝Ｊｊ通过热一机械法多级再生，可将粘土废旧砂再生为性能优于铸造用新硅砂的再生砂。归纳了再生砂的特性。 认为目前粘土废ｌｌ｛砂再生发展不够理想的主要原因不在于技术上，而在于人们的认识程度和国家抓环保的力度。随着对促进
资源循环利用和保护生态环境的日益重视，旧砂再生必将得到长足发展。 １
前言 铸造工业是一项资源消耗和能源消耗都较大，且容易对环境造成污染的行业，因此，致力节能减排， １．１促进资源循环利用，是每一个铸造工稍：者应尽的职责。
在我国或世界范围内，８０＊ｈ，以上的铸件是用砂型铸造生产出来的，砂型铸造生产主要的固体废弃物是 废砂，占其总量的７０％以上。一般来说，每生产】吨合格铸件，要产生１一１．３吨废砂。大量废砂不仅浪费 了资源，而；且给铸造厂周边环境造成很大危害?１?２１。事实上， 由于再生技术的滞后，舍弃的废砂中有相当
一部分是可以再生利用而未得到利用的，因此，铸造旧砂再生利用已成为当前铸造企业一项非常紧迫的工 作。 １．２砂型经浇注金属液后落砂变为旧砂，旧砂经过处理，或成为回用砂，或成为再生砂，其中有一部分成为废 砂（固体废弃物）。回用砂多在湿型粘土砂?中应用，本文不予讨论。
１．３旧砂经再生处理，去除或部分去除砂粒表面的残留粘结剂等杂质，恢复到接近新砂性能。这种砂称作 再生砂?３１。据此定：义，可知再生砂能否恢复到新砂性能，关键在于去除砂粒表面残留粘结剂等杂质的程度。 １．４硅砂１日砂大１ｔ本有以下几种类型：湿型粘土砂旧砂、树脂砂旧砂、水玻璃砂旧砂、混合型１只砂（粘土砂 中混有树脂砂）。樗类ｌＦｊ砂再生方法不尽相同，再生效果也各不～样，其中以混合型旧砂再生和粘土砂再 生最为困难。人多再生砂也只能部分恢复到新砂性能。但近年来混合型旧砂和粘土砂旧砂再生技术有了突 破，再生砂完全可以代替新砂使用，甚至使用性能优于新砂。
２．国内铸造１日砂再生现状 ２．１水玻璃旧砂的再生Ｍ 水玻璃旧砂再生是为了尽可能地去除旧砂中的残留Ｎａ２０，再生方法有湿法再生，千法再生和热湿干联 合再生三种。 湿法再生原理是利Ｊ川同砂中的残留水玻璃能够溶于水的特点，其工艺过程是：把经过磁选、破碎、过
筛后的水玻璃旧砂浸泡在ｌＯ倍左右的稀碱水中，并辅以强力搅拌，然后经过滤、淋洗、甩干烘干、冷却
?６０?
即成。湿法再生砂的Ｎａ２０去除率可达８０刎Ｏ％，Ｎａ２０残留量在０．１５％左右，可作为新砂用丁造型的面 砂和单一砂。但湿法再生工艺繁多，能耗高，尤其是需要排放人量废水（每再生Ｉｔ １只砂、需２—５ｔ水）， 废水需经处理后才能排放，冈此再生成本高昂。 干法再生的原理是利用砂粒与砂粒之间及砂粒与机械之间的机械摩擦、撞击或高频振动，使砂粒表面
的水玻璃膜脱落，以达到去除残留Ｎａ２０的目的。为了提高脱膜效率，可将旧砂加热到１８０—２００＂Ｃ（酯硬
化水玻璃旧砂加热到３００－－－３５０＂Ｃ），使水玻璃膜失水脆化，再进行撞击或摩擦。干法（或干热法）再生虽 然设备较为简单，投资较少，二次污染也较易解决，但Ｎａ２０的去除率低，一般只有４０％左右，Ｎａ２０残 留量在Ｏ．５％左右。 热湿法干法联合再生【５】是把水玻璃旧砂采用高温水洗搓擦、搅拌，去除砂粒表面的水玻璃膜，然后把砂 中溶有粘结剂的水排干再去除粉尘。据介绍该法再生砂Ｎａ２０残留量为０．１％左右，Ｉｔ旧砂耗水量仅１５０— ２００ｋｇ，再生砂可作新砂使用。该法为焦作长城铸造机械有限公司和西安理工大学合作研制而成，在２００８ 年还仅有一条科研生产线，运行２年，生产再生砂ｌ万余吨。 水玻璃砂溃散性差和旧砂再生困难是阻碍水玻璃砂发展的两大难题，尤其是水玻璃旧砂再生至今没有 太满意方法。水玻璃再生砂也只能用在水玻璃砂生产中。 ２．２树脂砂的再生
２．２．１树脂自硬砂再生 树脂白硬砂所用树脂大多为呋喃自硬树脂，另有部分厂家使用酚脲烷自硬树脂。这两种树脂自硬砂有 如下特点【４】： ①砂粒表面上的树脂膜硬化后相当脆，很容易碎裂。 ②树脂膜是有机物质，在无机物硅砂表面上的附着不牢固，容易在机械摩擦作用下剥落。 ③再生砂表面上残存的一些树脂膜，在再次混砂时不会和树脂或硬化剂起作用，不影响再粘结，可 允许残存较多的树脂膜。 因此，树脂白硬砂旧砂再生都是采用机械方法（干法），即都是利用砂粒与砂粒之间的、砂粒与机械
之间的摩擦、撞击而将树脂膜去除。根据设备结构不同，再生方法又可分为气流冲击法，离心冲击法、离 心擦磨法、振动摩擦法、旋转砂盘搓擦法等多种。干法再生旧砂同收率可达９俨－９５％，原砂Ｓｉ０２含量越 高，其回收率越高，脱膜率则一般只有２８—３０％。显然这种再生砂只能在原系统中使用，不能替代新砂用 在其它粘结荆的型砂或芯砂中。 另，用碱性酚醛树脂制成的自硬砂，其树脂较牢同地附在砂粒上不易去除，单用机械再生较为困难。对此
需采用干热再生法，即将旧砂加热到３００℃左右，然后爵进行机械再生，如同水玻璃砂的干热法再生。 ２．２．２树脂（芯、型）砂旧砂再生
此处所称的树脂砂是指使用射芯机制取砂芯或砂型所用的芯砂，如冷芯盒砂、覆膜砂（壳型砂）、热芯 ?６ｌ?
盒砂等。芯砂对原砂要求甚高，对原砂的含水量、含泥量ｉ酸耗值、灼烧减量以及粒度、粒形等都有严格 要求。当再生砂达不到这些要求时，芯砂只能是用新砂（原砂）加入树脂混制而成。 这类树脂砂旧砂再生只能采用热法，或称燃烧法（焚烧法），利用燃气或燃油将砂粒表面树脂膜完全 烧去，再去除微粉、冷却，然后储存、使用。 覆膜砂再生采用沸腾燃烧热、法【６１，旧砂在焙烧炉内呈沸腾状态上下运动，相互冲击和摩擦，表面裹覆 的树脂膜在高温焙烧下被焦化、燃烧以至完全烧烬，其灰烬、微粉随炉气引出炉外后由除尘系统处理。再 生砂出炉温度达６００－－－６２０℃，冷却至４０℃以下储存。再生砂可完全代替新砂使用。 冷芯盒砂旧砂再生原理与覆膜砂ｆＲ砂再生一样。经破碎磁选后的冷芯盒砂旧砂用螺旋给料机送入一立 式逆流结构的预烧炉中，经预热的旧砂送入带沸腾床的卧式焙烧炉，焙烧温度达７００－－８００＂Ｃ，烧烬树脂膜 的旧砂再进入一保温装置保温２小时，然后经冷却床冷却后储存。再生砂也可完全代替新砂使用。 经熟法再生的再生砂都具有比原砂粒形更圆整、热膨胀率降低、发气量减少等优点，用再生砂代替新 砂制芯（型）其砂芯强度更高，冈而可减少树脂加入量。 ２．３粘土湿型砂再生 对湿型旧砂进行再生处理有两种不同的目的：①旧砂再生后用于混制湿型砂；②旧砂再生后用于混 制芯砂。目的不同，再生方法大不相同。 ２．３．１湿型旧砂再生用于混制湿型砂 有些铸造工厂，型砂和芯砂的原砂采用粗细不同的粒度，芯砂混入型砂中，久而久之，使型砂中三筛集 中度降低，总泥量增加，透气性下降；有的铸造工厂采用质量较差的粘土和煤粉，甚至采用末经水洗的“毛 砂”，除尘系统又不完善，积累一段时间，也使得型砂泥量增加，透气性下降，给铸件带来气孔、呛火、 爆炸粘砂等许多缺陷。为解决这个问题，大多数工厂都是采取混砂时加入多量新砂来稳定型砂中的泥量，
冲淡型砂中的灰分，并定期（或不定期）废弃掉一些旧砂。这样做的结果不但增加了废砂量，而且造成型 砂质量不稳定。有的铸造工厂则对湿型旧砂进行再生，再生砂代替新砂用于混制型砂。如山东时风集团铸 造二车间，采用双砂造型，砂芯采用覆膜砂，在生产过程中型砂死粘土含量不断上升，造成铸件废品率高， 为此引进了一套ＣＲＧ粘土砂再生系统。再生砂先是代替新砂用于面砂的混制，后进一步将此再生系统与 ８０ｔ／ｈ砂处理系统联合使用，取得了较好的结果【７Ｊ。
湿型１只砂再生原理是让旧砂高速运动，使砂粒之间或砂粒与机械（如冲击靶）之间产生搓擦、撞击， 去除砂粒表面的粘士膜。这种再生方法不可能去掉全部砂粒表面的粘土膜，再生去泥率一般只有４０一５０％， 再生砂只能用于粘士砂中，不可能为树脂砂用新砂。 于震宗教授指出【８】：对那些没有砂芯或少砂芯的铸造ｊ亡厂，只要“选用优质混砂原材料，靠良好的除 尘设备，加入稳定总砂量的原砂已经足够使型砂泥分限制在允许范围内，无需特意再生湿型旧砂代替原砂
