提高舊砂回用技術(shù)創(chuàng)建高效綠色鑄造

山東時(shí)風(fēng)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 鑄造研究所

鑄造企業(yè)中排放的固體廢棄物主要是廢砂，占排放物總量的70%以上，我國(guó)鑄件在2005年的年產(chǎn)量已達(dá)2440多萬(wàn)t，每生產(chǎn)出1t合格鑄件可產(chǎn)生約1.2t廢砂，廢砂生產(chǎn)總量近3600多萬(wàn)t，而廢砂的再生回用率僅為20%～30%，其中大部分被排放掉。廢棄舊砂不僅對(duì)環(huán)境造成很大危害，而且也是全世界公認(rèn)的12種持久污染物之一（其中的二惡英和呋喃被告稱為環(huán)境激素），環(huán)境激素通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人身健康造成嚴(yán)重危害。

隨著鑄造企業(yè)產(chǎn)量增長(zhǎng)，鑄造砂的需求量也隨之增大，但再利用的鑄造砂量卻很少。影響鑄件質(zhì)量的因素很多，除鑄件材質(zhì)問(wèn)題以外，對(duì)外觀質(zhì)量影響最大的無(wú)疑就是型砂。鑄造車間，砂是一寶，只有保證了砂的質(zhì)量才能保證鑄件毛坯的質(zhì)量，造型砂直接影響鑄件質(zhì)量和成品率。精細(xì)鑄造離不開優(yōu)質(zhì)的型砂，因此合理選用型砂，對(duì)提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，節(jié)能減排，以及改善生產(chǎn)環(huán)境都有非常現(xiàn)實(shí)而深遠(yuǎn)的意義。

國(guó)外工廠曾采用濕法、氣流、機(jī)械、熱法等再生方法，其中濕法再生自20世紀(jì)40年代即有應(yīng)用。歐美地區(qū)的汽車鑄件生產(chǎn)企業(yè)從1985年開始采用干法對(duì)鑄造舊砂進(jìn)行再生利用，采用加熱管式爐，流化床隨后進(jìn)行機(jī)械凈化。也有加酸凈化，對(duì)pH值進(jìn)行調(diào)整，并將粒度、含泥量、pH值、需酸值及強(qiáng)度試驗(yàn)作為控制參數(shù)。

我公司舊砂再生工藝路線：磁選→破碎→篩分→烘干→焙燒→擦洗→風(fēng)選。舊砂回用處理系統(tǒng)如附圖所示。

舊砂產(chǎn)生的來(lái)源主要是造型，其次是制芯。在造型方面舊砂產(chǎn)生的原因有兩種：一種是膨潤(rùn)土燒結(jié)變成死粘土造成舊砂中灰塵過(guò)多而沒(méi)有使用價(jià)值；另一種是在使用過(guò)程中靠近鑄件的部分被燒結(jié)而變成灰塵。粘土砂再生主要是去除死粘土膜和粉塵，覆膜砂再生主要是去除原砂表面的無(wú)效樹脂。

舊砂回用處理系統(tǒng)示意圖

潮模砂再生的難點(diǎn)主要在以下幾個(gè)方面：

（1）徹底去除舊砂表面的死粘土惰性膜。

（2）調(diào)整好再生砂的酸堿度，滿足各種樹脂砂的制芯要求。

（3）再生砂的再生處理成本要低于新砂的采購(gòu)成本。

（4）具有一定的生產(chǎn)效率。

（5）再生砂的回收率要高。

（6）再生砂處理過(guò)程中的廢氣和粉塵的環(huán)保處理必須達(dá)到國(guó)家要求。

其中，去除潮模砂表面的惰性死粘土膜是關(guān)鍵技術(shù)，要求再生設(shè)備和處理工藝能高效地使砂粒表面的惰性膜與砂粒松散開或脫落。

舊砂再生與原砂對(duì)比：再生的砂子經(jīng)過(guò)使用其理化性能發(fā)生了變化，砂子的粒形更加圓滑，經(jīng)再次使用時(shí)輔料的加入量同比要下降20%以上。

在減少舊砂產(chǎn)生，提高鑄造型砂性能方面，應(yīng)采取的措施：

（1）原材料選用 第一，膨潤(rùn)土領(lǐng)域采用更加先進(jìn)的生產(chǎn)工藝方法，在膨潤(rùn)土的混合、活化、干燥、制粉工藝和裝備上提高并穩(wěn)定膨潤(rùn)土的質(zhì)量。第二，采用蒙脫石含量高的膨潤(rùn)土進(jìn)行改性處理，即進(jìn)行有機(jī)物——膨潤(rùn)土復(fù)合改性，使其分散性、粘結(jié)性得到更大限度的發(fā)揮。

（2）型砂的控制 型砂在線檢測(cè)，批料中膨潤(rùn)土和煤粉加入量自動(dòng)控制，以及計(jì)算機(jī)預(yù)先計(jì)算出膨潤(rùn)土和煤粉加入量的自動(dòng)控制；在保證性能的條件下，最大限度地利用天然資源和節(jié)約能源，以實(shí)現(xiàn)“既滿足當(dāng)代人需要，又不對(duì)子孫后代滿足其需求能力構(gòu)成危害”的可持續(xù)發(fā)展。