铸造潮模旧砂再生应用

铸造潮模旧砂再生应用

铸造潮模旧砂再生应用

2011年08月27日

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别闹了摘要：本文介绍了潮模旧砂的再生工艺，以及在生产实践中的应用效果，提出旧砂再生对铸造生产和保护环境的重要性。

关键词：潮模旧砂再生保护环境

前言

东风汽车有限公司共在四个铸造厂，一个铸造厂在湖北襄樊市，地处平原地区，另外三个铸造厂都在湖北省十堰市，地处山区。其中三个铸造厂都是国内规模较大的铸造企业，年生产铸件十几万吨，同时也产生十几万吨的铸造废砂。从建厂三十多年来，襄樊铸造厂的废砂就储存在一块空地上，委托其它公司来处理，处理费用为60元/吨。十堰市内三个铸造厂都采用填埋的方式处置产生的废砂，从建厂到现在共建造了多座挡砂坝，处置费用也很高。随着企业用电、水和油成本的上升，废砂的运输和处置成本逐年上升。国家对环保的要求越来越高，以及钢铁、水泥等材料胀价，每年的废砂处置费用成为企业一个不小的负担。

铸造废砂是铸造用造型潮模砂和树脂砂等的混合物，其中不仅有天然硅砂，还混有5%左右的膨润土，4%左右的煤粉，2%左右的呋喃树脂、酚醛树脂、聚异氰酸酯，以及对甲苯磺酸，氯化胺和金属氧化物等成分复杂的对环境极为有害的化工产品。这些化工产品会随着雨水渗入地下，长期这样堆存,必然存在污染地下水和土壤的风险，这种风险一旦出现，巨额的污染索赔将给公司造成巨大的经济损失，对环境造成很大的危害。

废砂丢弃不仅对环境造成很大危害，而且也是一种资源浪费。由于我国品质较好的铸造用硅砂都处在内蒙和河北围场等北方地区以及福建等南方地区，硅砂的供应严重受制于铁路运输，成为各铸造厂的瓶颈口，硅砂价格中80%为运输价格。不仅如此，在铁路运输紧张时期，为了保证生产，不得以使用数倍于火车运费的汽车运输，铸造生产成本大幅上升。

1．目前国内外铸造旧砂再生的现状

铸造旧砂的再生利用成为当前铸造企业的一件非常紧迫的工作。多少年来，铸造工作者在不懈地努力，试图在一些关键技术上取得突破，解决这个困绕着铸造生产多年的难题。以前，对潮模造型旧砂再生的研究一直停留在潮模旧砂经过机械磨擦等简单的表面处理，全部或部分地去除烧损的煤粉、粘土和细粉后继续用于造型砂使用，代替部分新砂补充到型砂中，可适当降低型砂的含泥量和含水量，改善型砂的综合性能。国外工厂曾采用湿法、气流、机械、热法等再生方法。湿法再生法耗能大、占地多、耗水大；热法再生能源消耗多、成本高。所以大多采用机械再生等干法再生。这种方法只是通过冲击和擦摩措施简单地去除一些粘土表面的死粘土膜和降低型砂中的灰分。这种旧砂再生方法对旧砂的再生效果要求不高，也没有严格的再生砂检测标准，再生砂上仍包覆着大量被烧结的死粘土膜。因为再生砂是用于造型用砂，如果旧砂再

生后达到新砂的技术标准，再生的成本较高，回收率也较低，所以也没有必要把旧砂表面的粘土膜完全去除，而且在经济上也不合算。

欧美地区的汽车铸造生产企业从1985年开始铸造旧砂的干法热法再生利用，采用加热管式炉、流化床随后进行机械净化。也有加酸净化，对PH 值进行调整。并将粒度大小，含泥量、PH值、需酸值以及强度试验作为控制参数。法国一家中型铸铁厂采用电热法再生装置回收再生树脂砂与潮模砂的混合砂，该再生装置由破碎机，中间斗、电加热流化床、砂冷却装置和热回收装置（用于流化床加热）组成，生产率为3吨/小时。奥地利也有在700～750℃的沸腾床上煅烧，并用离心式净化器净化，其能耗为35～40千瓦/吨，可用于生产冷芯盒和热芯盒砂芯。日本从30年前，在部分铸造过程实现了铸造旧砂的干法热法再生利用，采用摩擦净化、煅烧处理和二次净化，可将由80%膨润土砂和20%壳型砂组成的旧砂净化到含泥量为%,灼减量为%,其每吨砂的丙烷气耗量为公斤。能耗为%千瓦/时。再生砂主要用于壳芯和壳型。日本使用热法与机械复合再生法，制得的覆膜砂强度较高。

台湾地区的铸造行业，从1995年开始与日本同步开展铸造旧砂的干法热法再生利用，从2000年开始，在大陆投资建设树脂砂生产基地，配套生产安装了小型的铸造旧砂的干法热法再生利用设备，主要分布在天津、苏州等地。

国内的大学和科研院所一直在从事相关再生技术的研究，但在潮模造型旧砂的干法热法再生利用方面无实质性突破，再生砂质量无法满足用于树脂砂制芯的要求。

国内近年来的旧砂再生技术，主要是呋喃自硬树脂砂，pep-set自硬树脂砂等用机械离心式、振动破碎式和气力冲击式等机械摩擦方式再生后，除掉树脂砂表面的部分树脂膜，然后再用于原来的树脂砂制芯和造型，这种方法

对再生砂的性能要求也不高，去除掉部分树脂膜即可。另一种就是覆膜砂用热法和机械法相结合的方法，用树脂砂中的树脂作为燃料，燃烧去除掉旧砂表面的树脂膜，再通过除尘，再生砂级配后用于生产覆膜砂。对于铸造潮模造型旧砂，再生后用于制芯生产，还没有应用较为成功的例子。

以上这两种方法中旧砂来源于单独自硬砂或覆膜砂造型线用树脂砂和废芯头等，旧砂来源有限，能回收的砂芯和芯头是很少的，只能处理工厂少量的铸造旧砂。事实上，我们每年废弃的大部分旧砂是潮模造型旧砂和流入造型砂中的树脂砂，所以真正实现减少旧砂排放，减少环境污染，是对造型用粘土旧砂和树脂砂混合的潮模造型旧砂的再生利用。如果潮模造型旧砂只是通过简单的机械再生后代替部分新砂加入到型砂中，也只能消耗一小部分旧砂。因为有大量的芯子砂进入到潮模砂系统中，为了保持潮模砂系统的平衡，大量的潮模造型旧砂还是要排放掉的。所以，潮模造型旧砂再生后只有用于树脂砂生产才能真正减少铸造旧砂的排放。

2．潮模旧砂再生技术

潮模造型旧砂再生的难点在哪里？主要在这几个方面：

（1）彻底去除旧砂表面的死粘土惰性膜。

（2）调整好再生砂的酸碱度，满足各种树脂砂的制芯要求。

（3）再生砂的再生成本要低于新砂的采购成本。

（4）具有一定的生产效率。

（5）再生砂的回收率要高。

（6）再生砂处理过程中的废气和粉尘的环保处理必须达到国家要求。