脂硬化酚醛树脂砂再生方法对比

脂硬化酚醛树脂砂再生方法对比

及设备选择

当今，现代铸造新工艺的采用和发展，应归功于铸件设计要求的提高和检验手段的现代化、精确化和多样化，应归功于市场竞争的推动。近年来国内铸造业可以用一句话来形容：自硬砂大行其道。

自硬砂工艺已成为业界的主导工艺，占据了绝剥优势的地位(湿型砂工艺除外)，传统的干型砂工艺已到了罕见的程度。

l酯硬化碱酚醛树脂砂的工艺特点

(1)由于其树脂是在强碱性催化条件下由苯酚和甲醛缩合而成的甲阶酚醛树脂水溶液，完全不含N，固化剂为有机酯，如甘油醋酸酯、环内酯或混合

物，因此不含s，用于铸钢、合金钢铸件不会产生N气孔、针孔缺陷。

(2由于碱酚醛树脂砂常温下常常只有大部分树脂发生交联反应，在浇注受热后，未交联的树脂才进一步完成交联反应，实现一个再硬化的过程，通常

称为“二次硬化”。这种先表现出塑性，再进而转变为刚性，显现出了-种非常町贵的优点——高温退让性好，铸件裂纹少；高温尺寸稳定性好，铸件尺寸精度高。这就是此种工艺能在铸钢特别是合金钢件、大型铸钢件的生产上应用愈来愈广的直接原因。

(3)因碱酚醛树脂水溶液中不含硫、磷和氯等元素，而且其中游离醛，游离酚等含量低，在混砂、造型、制芯、浇注和落砂清理中释放出来的有毒气体少，对环境污染较轻，工人劳动环境好，这也是工业发达国家和国际上著名企业极力推荐和纷纷选用此种工艺的主要原因。

2酯硬化碱酚醛树脂砂旧砂再生的必要性

事物都是一分为二的。酯硬化碱酚醛树脂砂工艺本身的缺点也是明显的：

(1)碱酚醛树脂砂常温强度较低，树脂加入量较人，通常都在1.6％～2.2％之间，有的厂家更高，直接导致铸件成本升高。据初步测算，每吨型砂因粘结

剂的原因比呋喃树脂砂要商100～150元人民币，砂铁比若按4：1估算，每吨铸件成奉将会上升40O一600元人民币。

②碱酚醛树脂砂的硬化剂是有机酯，同化剂加入量达到一定比例后，调节硬化时间只能用酯的品种而不能用加入量调节。

(3)刘原砂要求较高，如对粒度，粒形、SiO2含量、微粉含量、碱金属盐及粘土含量等都有较严格要求，需要使用经过水洗或擦沈过的袋装成品砂。这就促使一转采用面背砂工艺的企业，每吨铸件成本再次提升数百元。

因此，对碱酚醛树酯砂旧砂进行高效率的再生，使其达到或接近新砂的性能，满足各种工艺要求，能够反复长期地循环使用，而不再添加新砂或使用面砂，是节约资源，降低成本，减少废弃物排放，提高铸件产品在国际市场上的竞争力的最直接的方法。

3酯硬化碱酚醛树脂砂再生方法综述

所谓的砂再生，就是采取合适的工艺方法和手段，人为地去除包覆在旧砂颗粒表面的没有被钢液烧损捧，残留的树脂粘结膜以及些有机和无机物杂质，使砂粒在一定程度上恢复原来的形貌和性能，可以替代新砂来使用。为了此日的，铸造工作者和工程师们进行了持续不断的努力和探索，不断研究出新的装置和方法，取得了长足的进步和提高，逐渐向人们的终极目标靠近。概括来讲，欧美国家比较喜欢热法再生，典型的系统如图1所示。而日本则比较流行干法(机械法)，如图2、图3所示。而在我国，由于酯硬化碱酚醛树脂砂，工艺应用较晚，应用的范围还局限在一些结构特殊、裂纹倾向严重或是特厚大型的铸件，以及一些使用要求特殊，对铸件质量要求非常苛刻的铸钢件、合金钢件上，目前还处在一种初级阶段，还未形成完整的工艺体系，还未找到行之有效的旧砂再生方法和装置。虽然目前已有数百家工厂(车问)拥有此工艺和设备，

但基本上是靠而背砂工艺或靠添加一定量的新砂，或靠比较高的树脂固化剂加入量来进行生产的。这种状况在很大程度上降低了铸造厂家的盈利能力，削弱了我国铸件在国际市场上的竞争力。反过来，这一现状又限制了酯硬化碱酚醛自硬砂工艺的推广和普及，形成一个瓶颈，这也是本文要探讨的出发点和日的。

3.1砂再生工艺方法的分类及特点

目前国内外应用到酯硬化碱酚醛树脂砂方面的旧砂再生方法和设备，几乎包括了所有类型自硬砂的再生工艺和方法。因为酯硬化碱酚醛树脂砂是后来发展起来的工艺，所以，以前的老的成熟的旧砂再生工艺和方法都得到了移植和扩展，毕竟技术上的借鉴和嫁接，往往是最可行最简洁的道路和方法。从宏观上可以人体上归纳为湿法、热法和干法(机械法。事实上并非如此简单，除机械再生之外，往往都是两种以上的联合再生法。这是因为人们在大量研究和实际应用中发现，酯硬化碱酚醛树脂砂是一种比较难以有效再生的自硬砂，其再生难度仅次于水玻璃砂，远难于呋喃树脂砂和pep-set砂，其最明显的特点是再生砂的砂型强度越来越低，以至于造成断型、塌型、难以起模，或造成铸件的冲砂粘砂、气孔等缺陷。如同现代化战争多兵种协同作战一样，铸造工程师们更多使用了联合再生法，以期得到满意的可长期重复使用的再生砂，减少、节约和保护宝贵的新砂资源。

3．1．l湿法

人们没有忘记碱酚醛树脂是在强碱性催化条件下由苯酚和甲醛缩合而成的甲阶酚醛树脂水溶液，其水溶性是比较好的，因此采用水洗的方法来去除砂粒表而的残留树脂膜和杂质是一种合理的选择，不过不是单纯的用水来洗涤，而是水洗和搓擦相结合。试验和研究都证叫这是一种有效的方法，可以获的几乎和新砂性能一样的再生砂，具有非常理想的LOI值和铸型强度。但是，湿法再

生并未得到推广和应用，其原因主要是两点：①污水及沉淀物污泥处理的麻烦和高费用：②水洗后的砂予的烘干和冷却所带来的费用的升高。

3．1．2热法

既然碱酚醛是一种有机树脂．其高分子结构肯定是可以燃烧的，通过足够高的温度，来烧掉旧砂砂粒表面的树脂膜及杂质，不失为一种可行的方法。典型的热法再生系统如图l所示。

燃烧温度以及砂子在焙烧炉中的停留时问是关键所在，直接决定若再生砂的质量和性能。试验和研究证明：燃烧温度过低<300℃，不能充分去除树脂膜及杂质，不能获得好的再生砂：燃烧温度过高>1000℃，又容易引起砂粒表面的鲕化或砂粒烧结成团，这是由酯硬化酚醛树脂砂中有碱性残余物的存在引起的。已有的研究表明合适的燃烧温度应该在600～900℃之间。毫无疑问，热法再生同样可以得到理想的再生砂，达到非常满意的指标和性能，可以与新砂媲美，l划而在国外，尤其是在欧美得到应用。

但是，热法再生的缺点和它的优点一样明显：(1)系统庞大。仅焙烧炉的投资就是机械再生全套设备价格的2—3倍。据介绍一台进口焙烧炉就需要250—300万人民币。

(2)高温烟气的处理需要耐高温除尘器和足够大的野风的掺入，或是采用水冷式换热器。过高的设备投资和运行费用是不可低估的。

(3)过多的能源消耗以及高成本。据有关资料介绍，每吨再生砂需要15～20L 柴油，或者100k原煤，仅燃料费就足可以超过机械再生的全部费用。

(4)高温砂子的冷却，同样要耗去很高的能源和费用。因此，热法再生并非可行，只能是一种在没有理想的再生方法的情况下的无耐之选；一旦有了理想的方法，热法再生就会逐渐淡出。