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旧砂再生技术简介摘要：铸造旧砂的大量排放，不但造成铸造资源的浪费，而且对环境造成 极大的污染，对旧砂的再生回用已成为铸造行业亟待解决的问题本文对国内外 旧砂再生技术及发展趋势进行了简单介绍关键词：旧砂再生发展趋势简介旧砂再生是将旧砂进行物理的、化学的或加热处理去除砂粒上积聚的粘结剂 等残留物和惰性薄膜以及有害微粒、粉尘，使旧砂的各种工艺性能得到恢复的一 种铸造工艺，其最终目的就是力求减少铸造生产中的新砂用量，节约经济投入、 提高铸件质量、保护自然环境一、 旧砂再生技术的意义1、 采用旧砂再生技术可提高铸件质量目前我国铸件年产量达2400多万吨［1］其中的绝大部分是砂型铸件，且90% 以上的中小型铸造厂，大多采用粘土砂生产由于技术相对落后，大量旧砂往往 未经处理直接投入循环使用，造成铸件的种种质量缺陷就粘土砂型来说，由于浇注时高温金属液的热作用，使型腔表面砂子的粘土 烧损，形成灰分，拾取粘结作用，甚至砂粒在高温下会破碎形成粉尘若果只是 将这样的旧砂简单的筛分回用，含泥量会不断上升而使用高含泥量的旧砂配置 型砂时，粉尘等要吸收大部分水分这样，为使砂型具有可塑性，使粘土充分吸 水，达到需要的可塑性，就要加入过高的水分。

如此循环使用，浇注时金属液的 高温作用会使水分蒸发，产生大量的气体，容易在铸件上产生气孔等缺陷；另外， 粉尘阻塞砂粒间隙，降低透气性，也会导致气孔的产生为解决由此带来的生产质量问题，可以采用的有效措施之一是旧砂进行再生 使用，去除旧砂中的灰分和砂粒表面的惰性包覆膜，改善旧砂的工艺性能，使其 恢复原有的特性所以就提高铸件质量来说，旧砂再生技术的推广和使用是十分 必要的2、 采用旧砂再生技术是提高经济效益的有效手段据统计，我国每生产1t合格铸件，大约要排放废砂1.3t-1.5t，同时需要加入相应数量的新砂，以确保型砂质量按砂铁比5-10： 1计算，新砂加入量一 般在10-20%左右，大多数中小企业的这个数字还要高，甚至达到40%而在工业 发达国家，如日本，一顿铸件仅用0.18吨新砂在大批量生产中，新砂的加入 量不足5%新砂加入量过高的直接后果是：生产成本提高，新砂资源浪费大 采用旧砂再生技术可节约新砂及煤粉、陶土等辅料的加入量，降低生产成本3、 节约原砂矿产资源要求旧砂再生使用铸造用砂的开采很大程度上破坏了自然矿产资源，我国的优质铸造材料资源 是有限的旧砂再生可以最大程度的对现有铸造资源加以利用。

4、 环境保护需求旧砂再生技术由于能源消耗和环境污染，给中国经济的可持续发展带来了巨大的压力，我 国发展的“十一五”规划，将节能减排、绿色制造和循环经济作为国家社会和经 济发展的重点铸造行业作为中国制造业的重要组成部分,在快速发展的同时也 产生了极大的能源和环境问题砂型铸造是铸造工艺的主要方法，占整个铸件生 产的80-90%在铸造生产中，由砂型铸造的造型材料带来的粉尘污染、空气污 染及固体污染最为严重据统计，2005年我国铸件总产量约为2442万吨，每年排放的废砂可达3000 余万吨如果对铸造旧砂不综合利用而大量废弃，会造成严重的环境污染因此 旧砂的处理和利用已成为铸造行业亟待解决的问题二、旧砂再生技术的发展概况1、 旧砂再生的发展及其阶段旧砂再生始于1912年，迄今已有90多年的历史，从发展进程大致分为四 个阶段：(1) 1912-1940近30年是早期初步发展阶段开始发展了再生装置，但较 简单，以湿法水洗搅拌，机械搅拌、碾压或二级筛分为主，开发了一些简单的再 生设备旧砂再生是为了处理废砂、节约材料，生产上还才用不多2) 1941-1970 30年间在生产上逐步采用，走向成熟阶段除湿法再生外， 50年代起发展了干法再生机械，如离心式、振动式、抛丸式、竖吹气流式、滚 筒加热式等，出现联合再生，铸件有了一些铸造机械厂生产再生机并形成不同配 套应用于生产。

砂价及运费的上涨，促进了旧砂再生的发展，尤其60年代以后 由于树脂砂新工艺发展，使用再生砂可节约昂贵树脂及优质砂，也更促进旧砂再 生的发展3） 1971-1985 15年间式旧砂再生的较大发展阶段各类再生设备基本定 型，还发展出联合再生及多工序一体化再生，起到较好的效果，各种砂均可再生 原来较难处理的水玻璃砂也因为发展了新工艺（如有机酯水玻璃自硬砂等），十 法再生效果较好，树脂砂发展较快，基本都采用了再生系统各种砂再生逐步向 单元于系统配套发展其中值得一提的是振动破碎普遍采用，能将砂块变成粒状， 更利于组成生产线，有的生产线还利用程序自动控制旧砂再生，这一阶段的后期 发展较快4） 1986-现在 二十几年间为不断迅速发展提高阶段由于砂价、运输费 用不断上涨，排放场地匮乏，尤其式环保生态的严格要求，提出全面再生会用， 以尽可能减少新砂加入及废砂排放这就对再生质量提出了更高的要求，尤其是 要使再生砂达到新砂那样用于制芯，于是各种再生设备不断改进来提高再生效 果，如发展联合几种方法的再生可互补提高再生砂质量，热法再生利用废气预热 以节能等此外，新型专业化集中再生企业的出现，更好的满足了不同情况下再 生的要求。

旧砂再生领域不断出现新的发展2、国外旧砂再生的发展从一些先进国家看，美国发展最早1912年开始，英、德、法、苏等欧洲国 家次之，日本发展较晚，50年代后才开始美国40年代后开始使用各种旧砂再生方法，1953年美国铸造协会发表专题 论文集，主要六篇文章现在还有现实意义1974年铸造协会造型方法及材料分 布设立旧砂再生与回用委员会，提出研究再生任务据美国及加拿大1963年调 查统计，共有旧砂再生设备591台，1977年则增为1943台，增长1.5倍，其中 湿法再生设备800台，化学粘结剂再生设备633台，这些设备65%是近5年添置 的九十年代环保法规不断要求缩减排放量后，使用量大、排放量多的粘土砂再 生掀起热潮国际上，1975年国际铸造技术会议成立了一个分部委员会，专门研究造型、 制芯砂再生，成员有英国、法国、比利时等主要欧洲国家及日本等十几个国家 1981年5月发表了篇幅很大的专题报告，包括再生必要性、再生装置、各种砂再 生及成员国情况分析，附有英、法、西班牙、荷兰、日本、芬兰、瑞典、德国等 八个国家报告70年代后，各国如日本、美国等铸造杂志上均出过再生专辑，1979年在德国举行的5届国际铸造展览会（GIFA）上展出旧砂再生设备不下20 种。

1994年（GIFA）第八届会，展出旧砂再生高效设备比较多，共约43家设备计 72种旧砂排放与再生受到铸造工作者的极大关注，此外废旧砂的综合利用也 有开展3、 我国旧砂再生的发展我国旧砂再生开展较晚，50年代后期才开始气流及湿法再生的研究;60年代 结合水力清砂，尤其水爆清砂的推广使用.采用水力旋流器为主的湿法再生系统 使用成功，开发了湿法再生系统，并在全国推广70-80年中，生产中出现粘土 砂长期使用，旧砂含泥量过高的现象，导致铸件废品多，质量差，迫切要求解决 这促使一些铸机厂和高校等开展干法及热法旧砂再生设备的设计研制，开发了一 些产品如振动破碎机、离心式再生机、热法震动沸腾床等80年代后对树脂 砂和水玻璃砂的再生开展了大力实验研究及设备开发工作，开发出一系列再生 机总的看来,我国旧砂再生虽然开展较晚，但发展还是较快的，但主要问题是再 生的推广还很少，估计不到10% ；其次是产品品种砂而亟待开发，并要提高质量 与使用效果同时我国《固体废弃物污染防治法》的实施，会对旧砂再生起很大 的推动作用us4、 旧砂再生发展的新趋势从旧砂再生发展历史看，20世纪40年代后旧砂再生真正在生产上采用和推 广，还是一个新兴的铸造技术领域，还会有新的较大的发展，初步概括有下列几 方面的新动向与趋势⑵：（1） 旧砂再生与砂处理系统结合将成为不可缺少的组成部分，形成一体。

2） 旧砂再生设备开发的同时，对材料（砂粒、粘结剂等）、工艺结合研 究，从治理旧砂向防止或减少旧砂废弃产生的方向发展3） 旧砂再生设备已从单工序处理向多功能一体化综合多工序处理及多 样化发展4） 旧砂已从铸造厂内再生回用到专业化再生发展5） 旧砂再生已从工艺设备的开发使用进入到技术基础理论的研究探讨， 以寻找更好的工艺设备发展方向（6） 旧砂再生已不再是孤立的，而是绿色铸造工程的一部分，环境保护的 一环，成为可持续发展战略的不可缺少的需要解决的环保问题7） 旧砂再生已与高新技术发展联系，结合一起向适应现代化的要求方向 发展三、 旧砂再生工艺方法及特点目前，工厂常用的旧砂再生工艺方法，根据其设备工作原理的不同，主要分成三大类：干法再生、湿法再生、热法再生[3]1、 干法再生十法再生又分为离心式、气流式、振动式、逆流式等离心式和气流式再 再生是利用机械离心力和眼所空气流将旧砂粒加速至一定的速度，依靠砂粒与金 属构件间或砂粒相互间的摩擦作用再生旧砂振动式再生是在振动力的作用下， 装满旧砂块的机体不停的振动，从而引起砂块之间的冲击、摩擦，以及砂块与振 动体内壁的冲击、摩擦，使砂块破碎，旧砂粒得到再生。

逆流式再生是靠砂粒之 间及砂粒与构件之间的强烈摩擦作用来再生旧砂的干法再生的主要优点是：设备结构简单，投资少，见效快，且易于实现，无 二次污染问题，所以是目前被采用最多的再生工艺方法它的主要缺点是：不能 完全脱除旧砂粒上的残留粘结剂膜，再生砂的质量不太高，设备构件有磨损，砂 粒有破碎现象等且旧砂粒的脱膜率越高（即再生砂的质量越好），所需的冲击 力和摩擦力越大，设备构件的磨碎及砂粒的破碎现象越严重2、 湿法再生湿法再生是利用水的溶解、擦洗作用及机械搅拌作用，是旧砂中的残留粘结 剂膜破裂、溶解、脱落或去除湿法再生的主要优点是：对某些水溶性粘结剂的旧砂，有很好的再生效果， 再生砂质量好，可作面砂使用，旧砂的再生效率比较高它的主要缺点是：能耗 较大，占地面积较大，且有污水处理等问题湿法再生结合湿法清理，综合效果 好，最新研究表明，酯硬化水玻璃旧砂很适合湿法再生3、 热法再生热法再生是通过焙烧炉将旧砂加热到650-900°C，以去除旧砂粒上可燃残留 物的再生方法热法再生对有机粘结剂砂的再生效果特别好，残留粘结剂清楚的 比较干净，再生砂的热稳定性好，可恢复原粒度分布，但成本较高，能耗大，易 造成二次污染。

由于将十法再生前的旧砂进行低温加热（300-400D，以去除 砂中的水分，可大大提高干法再生的除膜效果，过热法再生也越来越受重视[4]4、组合式再生80年代中后期以来，将两种或两种以上的旧砂再生方法组合在一起在国外得 到应用组合式再生是根据旧砂再生过程的特点，综合各单项再生工艺方法的优 点而产生的新型再生工艺方法及设备，它使得在一机内可完成多个工艺过程，再 生系统更简单紧凑，再生效果更好四、 旧砂再生实际应用东风汽车有限公司采用了重庆长江造型材料公司的旧砂再生工艺进行了潮 模旧砂再生试验，并且用于制芯生产长江公司结合国内外再生设备优良技术， 自主研发了间歇式燃烧焙烧炉，机械再生装置，采用低温焙烧原理，并利用热砂 排热加热流动空气和利用残留炭素燃烧产生的二次热源进行焙烧，使用焙烧反应 余热和冷却热砂的余热对旧砂进行预加热，使热能得到充分利用旧砂焙烧所用 的热能主要取自于树脂砂中的树脂燃烧的能量，节约了天然气和电能消耗解决 了废砂再生能耗高、回收率低、成本高的问题旧砂回收率达68〜90% （河南造 型砂68%、围场造型砂75%、围场覆膜砂90%），形成了该公司的废砂再生工艺， 旧砂再生后的性能完全满足铸造用热芯盒树脂砂、冷芯盒树脂砂、覆膜砂的性能 要求。

使废砂再生利用在技术、经济上具有一定的可行性我厂对潮模造型旧砂再生的应用一直。