砂种及处埋方法㈣ 表１
再生砂冷芯盒制芯的性能Ⅲ１ 即时强度／ＭＰａ
０．７０
发气量／ｍｌ／ｇ ２４ｈ强度／ＭＰａ
郑庵新砂（擦洗） 热法再生＋六次机 械擦搓＋风选 热法再生＋六次机 械擦搓＋研磨再生
Ｏ．６６ １５．２
１．３９
Ｉｕ砂 废砂
１１１砂 废砂
围场新砂（擦洗） ０．４８ ０．８４ ０．９７
０．８ １２．７ １２－３
１２．０
１．３２ １．０４
１．７５
１１．７
１３．０
１．８２
１．５０
注：“处理方法”原表中没有标出，为本文作者根据文中叙述情况而补加的，未与原文作者核对。
２．粘土湿型再生砂的特性 重庆长江造型材料公司联合东风汽车公司工艺研究所，对不同工厂，不同原砂形成的粘土砂旧砂进行 再生处理，并对照国标《铸造硅砂》各项特性进行比较，得出再生砂的各项特性如下： （１）Ｓｉ０２含量 再生砂的Ｓｉ０２含量与产生旧砂的原砂有关，若原砂Ｓｉ０２低，则再生砂Ｓｉ０２可能高于原砂的Ｓｉ０２含量， 而若原砂Ｓｉ０２高，则再生砂Ｓｉ０２可能略低于或接近原砂的Ｓｉ０２含量。 试验过程中选用围场砂、河南中牟砂同粒度的湿型粘土旧砂再生，结果显示，围场湿型旧砂再生回收率 为７５％，而河南中牟湿型粘土旧砂再生回收率只有６８％．两种湿型砂加入的膨润土煤粉是相同的，粒度也一样， 为什么河南砂回收率低？其原因就是河南中牟砂的Ｓｉ０２只有８２—８６％，而围场砂Ｓｉ０２量有９０—９４％，河 南砂中含有较多的长石成分。长石硬度较低，在机械再生过程中容易粉化被除尘时排走，因而回收率低。 在已回收的再生砂中，由于长石成分的减少，Ｓｉ０２量相对就提高了。 由此可以得出结论，湿型砂再生砂的Ｓｉ０２量不会低于８５％，若湿型砂原砂Ｓｉ０２高，如Ｓｉ０２＞９５％， 则再生砂的Ｓｉ０２也可能大于９５％。 （２）粒度和粒形 再生砂经搓擦、撞击和除尘后，其粒形比新砂更趋圆整，粒度较新砂略有细化，三筛集中度有所提高。 如果旧砂中型砂和芯砂粒度不同（如型砂为５０１１００，芯砂是７Ⅳ１４０），则再生后三筛集中度有所下降。 （３）含泥量和微粉含量 经过热一机械法荐生的砂其含泥量（＜０．０２ｒａｍ）的颗粒与机械搓擦次数和除尘风机能力有关，一般在 Ｏ．５％以下，若除尘效果好，可达到Ｏ．２％以下，比擦洗砂含泥量还低。微粉（≤０．０７５ｍｍ的颗粒）可控制 在１．５％以下。
（４）灼烧减量
湿型ＩＦｌ砂经热一机械法再生后，砂粒表面的树脂膜或粘十膜可以去除的很彻底，因此其灼烧减量很低， 都在０．２％以下，相当一部分＜０．１％。同理，其发气量也很低，约在３ｍｌ／ｇ左右，与焙烧砂相当。 （５）热膨胀率
－６５?
热膨胀率低是再生砂的又一突出优点，一般热膨胀量＜Ｏ．７％，与焙烧砂相当或略低丁二焙烧砂，远低于 新砂。 （６）酸耗值
经过热法焚烧、机械搓擦及风选除尘，再生砂中绝大多数碱性物质都随微粉和灰尘排出去了，因此再 生砂的酸耗值低于同类新砂的酸耗值，均在５ｍｌ／５０９以下，适合用于各种树脂砂。 （７）含水量 显而易见，再生砂的含水量很低，可以控制在０．２％以下甚至更低。 （８）鲕化率 鲕化率是湿型粘土旧砂中的一个特殊问题。鲕化是指铸造用砂在高温的作用下部分失效粘土包裹在砂 的表面形成牢固的陶瓷层，即鲕化层。此鲕化层是以膨润土烧结物为主体的、并包覆在硅砂粒表面上的～ 种多孔性玻璃状物质，除了膨润土烧结物外，还含有煤粉、硅粉和淀粉等燃烧后的灰分和砂芯粘结剂的残 留灰分等成分。适量的鲕化层对湿型砂并无大碍，由于多孔性的鲕化层内部可以吸收水分，使湿型砂不易 干燥，保水性好；同时，鲕化层在金属液浇注的高温作用下会软化焙融，从而缓解硅砂的热膨胀，减少铸 件热膨胀类缺陷。但对制芯用的原砂而言，鲕化层极其有害，它的吸水性以及包覆在砂粒表面的硬壳，会 大大降低树脂粘结桥的作用，使砂芯强度下降。因此，对再生砂必须要有一个鲕化率的指标。所谓鲕化率， 就是指形成鲕化部分的比表面积占铸造用砂的比表面积的百分数。
鲕化层可在显微镜下清楚地分辨，鲕化率的定量检测可用化学分析法或Ｘ射线衍射法【１２】，目前鲕化 率测定还没有规范的操作方法，尚需进?步完善。 ３．再生砂应用前景
在以上所述各种再生砂中，目前以树脂自硬砂旧砂再生应用最为普遍，已经成为树脂自硬砂生产线不 可分割的一部分。水玻璃旧砂再生也较普遍，尤其是干法再生，也像树脂自硬砂再生一样，在生产线系统 内完成，只是再生效果较差，而湿法再生只在一些规模大的铸造厂使用。树脂砂芯（包括覆膜砂壳型）的 热法（焚烧法）再生尽管投资较大，成本较高，但还是在长三角地区一些用砂量较大，环保意识较强的合 资或外企独资厂得到应用。这些厂几乎全部使用再生砂代替新砂来生产冷芯盒砂芯或用于混制覆膜砂。再 生砂由当地一些民企提供，这些民企负责铸造厂的废旧砂处理，将这些废旧砂集中起来，热法再生后再卖 给铸造厂。对铸造厂而言，再生砂价格与新砂差不多或略高于新砂，但由于省去了一笔废砂排放费，使用 雨生砂又能节约树脂，减少铸件气孔类缺陷，最终利益的大头还是为铸造厂所得，铸造厂何乐而不为？ ①粘士湿型旧砂再生技术近年来有了突破，东风、一汽、一拖等人型铸造厂的使用实践也证明再生 砂确实可用且好用，但就国内而言，粘士砂再生技术的推广仍不如预期的那么广泛。究其原因，不外有如 下几点： ②经济效益的计算有失片面，令企业决策者对推进粘土旧砂再生兴趣不高。粘土旧砂再生的单位成
本约在２００．３００元／吨之间，（略高于树脂砂热法再生成本），而新砂单位售价为２００．３５０元／吨之间（离砂场
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越远越贵）。单从这点比较，使用再生砂直接效益不高甚至没有效益。另外，为了保证再生砂的质量，要 求不能往废旧砂中倒入生活垃圾，这也给企业管理ｊ１：作增加了一些难度。以至有的企业不仅不愿接受再生 砂价格与新砂相当或略高于新砂的条件，甚至还向再生砂企业索要废１只砂卖出费。但是，如果考虑到废旧
砂的排放费、环境保护费（在工业发达国家，排放１吨废旧砂的费用儿倍于新砂的费用），以及因使用再 生砂而带米的粘结剂量减少、气孔缺陷减少（因而铸件废损降低）等间接效益。则经济效益就非常可观。 ⑨废旧砂排放只对采用湿型工艺且砂芯甚多的铸造厂形成压力，对采用树脂工艺或砂芯不多的铸造
厂压力不大。采用树脂砂工艺的铸造厂基本都有机械蒋生设备，而砂芯少的铸造厂系统内砂量可以自行平
衡，排放量不大。只有砂芯多且大量流水生产的铸造厂（如汽车发动机铸造厂），废旧砂排放量才较多， 而这样的大工厂占总数可能不足１０％： ④国家对铸造企业还没有收取真正意义的环境保护费，废旧砂排放大多只需支付运输费而不交处置
费。国家发改委委托中铸协起草的《铸造行业准入制》还没有正式实施，因此废旧砂排放成本不高，对再 生砂应用的积极性自然也不高；
⑤粘土砂废旧砂再生装置需达到一定规模才比较经济合理。据一拖推算，４．８万ｔ／年是其盈亏平衡点。 而苏州某民企则称２万ｔ／年就可有利润，总之产量不宜过小．投资这样规模的再生阵地资金在６００万一１０００ 万左右。因此，对一些小企业或废旧砂量不大的企业无能力上再生设备。 长期以来，人们没有把铸造用砂当成象矿石一样的重要资源，不重视对砂子的再生利用。 ⑥粘士湿型旧砂经热．机械化再生后，尚有处理总量５．１５％的固体废弃物，多为微粉和粉尘，另有少 部分为筛选和磁选出来的金属物和垃圾。金属物可以为铸造厂回收利用，微粉、粉尘则需二次开发利用作 为土壤改良剂、建材原料等。二次开发利用目前还只有少数企业在进行。 由以上分析不难看出，粘土废旧砂再生发展不快，固然有技术和经济合理性的问题，但更重要的还是 对环境保护的认识问题，与国家抓持续发展、保护资源的力度有密切关系。而上废旧砂再生装置也切忌一 哄而起，只应在有足够多的废旧砂量的大型企业或产业集群化地区集中处理。 促进资源循环利用和保护生态环境是转变经济增长方式、实现可持续发展的必由之路，哥本哈根会议 后，我国抓环保、抓低碳经济的力度明显加大，在可预见的未来几年，企业废弃物的排放成本将会越来越 大，因此旧砂再生必将作为铸造业发展的重点得到长足的发展。当前，中国铸协正着力于抓“铸造行业准 入制”，并推进“铸造产业集群化”工作，这无疑对旧砂再生有推动作用。旧砂再生应抓住机遇，依靠国 家抓环保的政策，先在经济发达省市和沿海地区使用，后向中西部地区推广，先在大型企业和产业集群化 地区使用，后向全国推广，把旧砂再生逐步发展起来。
参考资料 【ｌ】黄天佑等编著：“粘土湿型砂及其质量控制”，机械工业出版社，２００８
【２】熊鹰、孙伟民：“铸造砂再生技术及应用”，（２００８中国铸造活动周论文集》．５６—“
