129.我国铸造旧砂再生技术的进展及其应用

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1、2010中国铸造活动周论文集我国铸造旧砂再生技术的进展及其应用熊鹰，吴长松（重庆长江造型材料集团，重庆北碚400700）摘要：本文对我国铸造旧砂的排放现状及其种类进行了描述，并从技术、经济和环保等方面，分析了铸造旧砂的再生回用对于提高铸件质量、降低生产成本、节约矿产资源、改善铸造生产的作业环境和促进铸造业的积极发展作用，还根据大量试验和生产应用的结果提出了对不同的铸造旧砂合理再生方法的选用原则和方法，对我国铸造旧砂再生的今后发展提出了几点展望。关键词：铸造旧砂；再生技术；进展；展望1国内铸造旧砂的产生现状及其种类1.1铸造旧砂的现状我国是一个铸造大国，随着国

2、民经济的高速发展，到2008年我国铸件年产量已达到3530万吨，居世界铸件产量的榜首。我国又是一个造型材料的消耗大国，因为，80%以上铸件来自砂型铸造，由于我国造型时砂铁比较大，一般来说，每生产1t合格铸件可产生约1.2～１.４t废砂，每年排放的铸造废砂可达３０００多万吨，如此大量的排放铸造废砂，必将占据很多废砂场地。随着我国各种有机、无机粘结剂的广泛应用，致使废砂中含有的有害成分越来越多，例如有机树脂粘结剂的废砂中残留的醛、酚、苯、钾、异氰、硫化物等，无机粘结剂废砂中残留的碱、酚等有害的成分。含有这类有害成分的废砂，排放后经过雨水浸蚀，其有害成分将污染江河

3、湖泊，甚至污染生活水源。尤其是水玻璃砂的强碱性和树脂砂中含有的异氰、酚类等成分，造成的公害更为严重。近年来，随着人们环保意识的不断增强，国家对环境保护执法力度的加大，排污费用的增加，都迫使铸造厂对旧砂进行再生回用。1.2铸造旧砂的种类粘土湿型砂作为一种造型材料生产中小型铸件,是一种历史悠久的造型工艺方法,在各种化学粘结砂蓬勃发展的今天，它在铸造业中仍占有非常重要的地位，至今一直是砂型铸造使用中的主要造型方法，据统计占所有铸件产量的６0%以上，其适用范围之广,耗用量之大,是任何其他造型材料都不能与之比拟的。特别是近年来高压造型、射压造型、气冲造型、静压造型及无

4、震击真空加压造型等湿型砂新工艺的出现,使粘土湿型砂的应用前景更加广阔。但是，粘土砂在使用过程中，经反复高温铁液的热冲击，其粘土膜会变性而成为死粘土，失去粘结能力，在实际生产应用中，只能靠定量的加入新砂，并同时淘汰旧砂来改善型砂的性能，大量排放旧砂必然会造成资源浪费和环境污染。近40年来，随着产品结构的复杂化、精确化和生产的批量化、高效化，树脂芯砂粘结剂在湿型砂中得到了广泛的采用，不仅使铸造行业的面貌大为改观，也为制造业如汽车行业的发展提供了必要的条件。但是，在浇注后落砂时总有部分树脂芯砂（如壳芯砂、冷芯盒砂等）进入湿型粘土旧砂中，使之成为含有树脂芯砂的粘土混

5、合旧砂。虽然这种树脂芯砂的数量很少，但随着型砂的反复循环使用，势必造成粘土旧砂中树脂芯砂含量的增加，导致型砂质量的下降。-1-2010中国铸造活动周论文集随着我国机械工业产品质量的升级和出口铸件需求的增加而进一步促进了铸件市场的扩大，国内越来越多的铸造厂家选择化学自硬砂工艺取代粘土砂工艺，这对于提高铸件的表面质量和尺寸精度、降低废品率低，扩大适用范围、减轻工人的劳动强度和改善工作环境，起到积极的作用。目前，应用于铸造生产的化学自硬砂有：呋喃树脂自硬砂、酯硬化碱性酚醛树脂砂和酯硬化水玻璃砂等，呋喃树脂自硬砂主要用于铸铁件，而酯硬化碱性酚醛树脂砂和酯硬化水玻璃砂

6、主要用于铸钢件，造型制芯都是采用单一型砂，浇注和落砂后得到的也是单一旧砂。近年来，也出现水玻璃砂造型和树脂砂制芯的复合工艺，浇注和落砂后使之成为含有树脂芯砂的水玻璃混合旧砂，虽然树脂芯砂的数量不多，但经过反复回用，势必会导致型砂质量的下降。由此可知，由于化学自硬砂造型制芯工艺的应用，使得我国铸造旧砂的成分日趋复杂化，可根据其粘结剂的不同，将铸造旧砂分为如下两类：单一铸造旧砂：湿型粘土旧砂、水玻璃旧砂、碱性酚醛树脂旧砂和呋喃树脂旧砂等。混合铸造旧砂：含树脂芯砂的粘土混合旧砂和含碱性酚醛树脂砂的水玻璃旧砂。2铸造旧砂再生的必要性和作用2.1从技术角度看为了提高铸

7、件的质量，目前铸造企业广泛采用了树脂砂来造型制芯，树脂砂对原砂提出了很高要求，如热膨胀、细粉含量和砂粒的表面状态等，而再生砂在一定程度上就能满足树脂砂的要求。因为，经过高温浇注，并除去其中的灰分和表面的惰性包覆膜的再生砂,其工艺性能有了较大的改善。如降低了热膨胀系数，提高了砂粒表面的活化，去除了砂中的细粉含量，从而，减少了型砂中树脂加入量，降低了铸件表面上的脉纹、气孔等铸造缺陷。2.2从经济角度看2009年，我国的铸件年产量已达3530万吨，其中80％以上是砂型铸件，但我国3万多个铸造企业中90％属于中小铸造厂，大多数都是采用粘土湿型砂生产，使用过的粘土湿型

8、旧砂，主要采用：落砂、除尘、磁选、筛分、补加膨润土、