論鑄造舊砂再生問題

謝圣賀

（大同煤礦集團機電裝備公司中央機廠 下料車間，山西 大同 037007）

0 引言

舊砂再生就是一種對舊砂進行物理、化學或熱處理等方式方法除去砂粒表面的黏結劑等殘留物和惰性薄膜以及有害微粒、粉塵，是使舊砂工藝性能得到恢復的工藝。在降低鑄造成本、保證鑄件質量的前提下，兼顧對環境的保護。

1 舊砂再用的意義

鑄件的用途極其廣泛。目前已運用到汽車、建筑、五金及整個機械電子行業等行業當中，而且其用途正在逐年增加。而我國是鑄件生產大國，據統計，我國的鑄件總產量已連續9年蟬聯世界第一位。目前我國各類鑄件的年產量大約5000萬t左右，且多數是比較落后的砂型鑄造。因舊砂再生技術水平比較落后，大部分鑄造舊砂不是被經過簡單處理就投入使用或者就是直接作為廢砂排放。如果只是對鑄造舊砂進行簡單處理就投入使用會對鑄件質量造成極大影響，造成更大浪費；如果直接作為廢砂排放將對環境造成極大的破壞。我國目前主要的砂型鑄造工藝有：黏土砂、水玻璃砂、樹脂砂等。本文將從樹脂砂的再生方面對鑄造舊砂的回用進行討論。

2 樹脂砂的再生回收再利用

樹脂砂的種類很多，其中有熱硬樹脂砂、冷硬樹脂砂、酚醛自硬樹脂砂、呋喃自硬樹脂砂等，可用于生產高質量的鑄鐵件、鑄鋼件、鑄鋁件等各類零件。本文將主要從呋喃自硬樹脂的再生方面進行分析。

2.1 呋喃樹脂自硬砂舊砂的再生工藝流程

流程為：落砂→磁選→破碎→篩分→再生→風選→砂庫備用→混砂。

首先制作好鑄型（芯），然后澆注，再冷卻，待到符合開箱落砂工藝規程條件時，就可以開箱。接下來用振動落砂機進行落砂，讓砂和鑄件分離。使用磁選機清除落砂后混入舊砂中的鐵刺、鐵塊、砂豆等金屬雜物，舊砂經過落砂、磁選2個環節以后，即進入振動再生機。

振動再生機的作用是通過互相摩擦，使砂塊變成砂粒和一小部分微小砂塊。大砂塊破碎后，在舊砂中會存在一部分小砂塊，可以通過篩選去除。經過上述工藝后的舊砂，基本上以會砂粒形式存在，這時候就可以投入轉子再生機。舊砂進入轉子再生機后，由于快速旋轉的葉片，形成巨大的離心力，使砂流被高速甩向耐磨筒壁，舊砂在再生機里會互相摩擦和撞擊，從而去除附在砂粒表面的殘存黏結劑膜。經過再生機再生處理的舊砂，含有大量的微粒和粉塵，這些物質的存在，會嚴重影響樹脂的使用性能，必須經風選機進行風選去除。通過上述工藝后再生砂就可以運到存儲庫備用。

2.2 再生砂的質量要求

再生砂的質量非常關鍵，因為直接影響到鑄件的產品質量和生產成本，所以必須嚴格把好質量關。對再生砂質量主要控制以下指標。

1）酌減量：酌減量是指舊砂經過再生后，砂中殘存的可燃性物質總量的百分數。澆注落砂后的舊砂，砂粒表面覆蓋著一層黏結劑膜，除靠近鑄件表面的由于高溫燒失外，大部分因遠離鑄件仍保持完整，這些仍保持完整黏結劑膜的舊砂，必須通過再生處理，才能達到工藝要求。否則會使型砂發氣量增加，從而引起鑄件生氣孔等缺陷。

2）微粉含量：微粉是指直徑為0.106mm以下的顆粒，其表面積較大，再生時脫膜率低。如果微粉含量過高，不但降低樹脂砂的強度、表面穩定性，而且會增加樹脂加入量，從而會使酌減量大大增加，引起鑄件產生氣孔等缺陷。微粉含量的控制，一般以通過140目篩子來進行控制。根據我們從實際生產中得出的經驗，用以通過100目篩子比140目篩子的控制，更趨合理，且再生樹脂砂質量更易保證和穩定。

3）粒度分布：舊砂在再生過程中，由于砂粒間及耐磨筒壁之間的沖撞，使砂子顆粒不同程度破碎，砂子的總體粒度分布會朝細化方向發展，這時應采用補充新砂來解決這個問題。新砂通常是按占舊砂5%～10%的比例來混入。

4）砂溫：樹脂砂對砂溫的要求非常嚴格，據有關資料介紹，在相同樹脂及固化劑加入量的情況下，砂溫每增加10℃，硬化速度大約增加一倍。所以對再生砂溫必須嚴格控制。

2.3 實驗方案

1）灼燒減量。樹脂再生砂的灼減量是衡量樹脂砂性能優劣的重要指標之一，樹脂舊砂再生的主要目的是獲得一個穩定的灼燒減量，即LOL值。

2）灼燒減量檢測裝備：高溫箱式電阻爐、瓷坩堝、分析天平（精度為0.0001g)。

3）灼燒量的測定。

a.試樣制備。采用“四分法”，選取試樣10g左右，同時在105～110℃下烘干至恒重。

b.灼燒減量的測定：稱取（2±0.0001）g試樣，置于已恒重的坩堝中；將試樣與坩堝放入干鍋爐中，從低溫逐漸升溫至950～1000℃，保溫1h；取出坩堝稍冷，立即放入干燥器中，冷卻至室溫，稱重；重復灼燒（每次15min)，直至恒重。

c.實驗數據處理：灼燒量以質量分數X2計，數值以%表示，計算公式為

式中：G3為灼燒前試樣和坩堝的總重，g；G4為灼燒后試樣和坩堝的總重，g；G5為灼燒前試樣的質量，g。

表1 灼燒減量分析結果

d.允許差。實驗中灼燒減量分析結果的差值應符合表1的規定。

3 結語

目前我國在舊砂再生工藝及再生設備方面的技術都比較落后，比較先進的設備多依賴進口，但很多國內的設備商在再生砂設備方面也有了比較大的進步，例如保定的維爾鑄機，已經開始替代進口設備。鑄造舊砂再生對提高鑄造行業的經濟效益、保護生態環境方面都具有非常重要的意義。