酯硬化新型水玻璃砂无加热干法再生的实践

周祚超

（秦皇岛秦冶重工有限公司，河北 秦皇岛 066004）

上个世纪末，在铸造业酯硬化新型水玻璃自硬砂工艺，因其对铸钢件裂纹倾向小、铸件清砂容易、旧砂具有较好的再生效果等多方面的优点，被越来越多的铸造企业所采用。随着铁道列车提速，对列车铸件的探伤要求越来越高，机车车辆配件的生产首先采用了这一工艺。阀门行业因其铸件内腔收缩容易产生裂纹、清砂量大，也先后进入这一工艺行列。节能减排的呼声，使更多企业的高管看到了这一工艺的优势所在。然而，关于旧砂加热再生的问题，一直是铸造机械厂和铸造生产厂十分关注的问题。关注的焦点在于——再生砂加热的必要性和加热后冷却带来的一系列问题的讨论。同时，对于采用何种水玻璃更易于再生，何种再生机效果更好，Na2O残留量上限到底应该控制在多少等问题引起更多的讨论。对于一个设想采用酯硬化新型水玻璃砂干法再生工艺的新建设铸造厂决策者来说，不是一个简单的抉择。第一步，确定旧砂再生是否采用加热手段？第二步选择什么样的再生机？大量的考察结果表明：大部分大、中型企业铸造厂，选择了天然气炉加热再生的工艺方案，为了满足加热后的冷却，有的铸造厂还配备了冷冻机组。与此不同，自2001年，本人开始从事酯硬化新型水玻璃砂工艺以来，建设了无加热再生砂处理线2条，并进行了高Na2O残留量再生砂的生产实践探讨。

1 新型水玻璃、有机酯的特点与选用

1.1 新型水玻璃、有机酯的特点

1.1.1 加入量少，型砂强度高

目前市场销售的改性新型水玻璃，加入量2%～3.5%可满足任何铸件造型的要求。可在连续混砂机程序上设置不同比例档位，小芯子、小砂箱造型可用较低的水玻璃加入量；大芯子、大砂箱以及箱带不全，容易塌箱的砂箱可适当提高水玻璃的加入量，可以提高型砂强度。

1.1.2 品种多，可以根据需要任意勾兑

水玻璃和有机酯各有4种型号供选择，对不同的气温易于调整可使用时间。这是新型水玻璃、有机酯的最大优点。

1.1.3 对高Na2O旧砂可容易地控制可使用时间

一般地，对低Na2O旧砂的混砂操作并不感到困难。但是，对高Na2O旧砂如何容易地控制可使用时间是很重要的。只是需要认真的人精心操作罢了。应该说是技术问题，也是管理问题。

1.2 新型水玻璃、有机酯的选用

市场上新型水玻璃、有机酯选用，应该认真考察使用单位的条件，并结合本单位的旧砂再生设备现状选择材料的供方。由于水玻璃在制作时，一般有4种型号：CS-10；CS-20；CS-30；CS-40。 有机酯型号：1#；2#；3#；4#。各型号的硬化速度不同。水玻璃和有机酯型号数字越大，可使用时间越长。感到不满意还可以任意比例混合。比如：单纯用CS-20的水玻璃感到可使用时间短一些；而单纯用CS-30的水玻璃感到可使用时间长一些；那么，两者可按合适的比例混合。就可获得满意的可使用时间。有机酯亦然。

选用混砂机时，要求供方设计双液料系统，如果现有的连续混砂机不是选择双液料系统，建议增加一套液料系统。生产过程中，双液料筒内液料型号不同，固化快慢不同，可十分方便地切换供料系统，得到满意的组合配料。以此应对由于昼夜温差大带来的可使用时间的变化。应该指出：不同的地域、不同的季节、白昼黑夜调整水玻璃型号是非常关键的。取得经验是很重要的。因为任何别的单位的条件很难和本单位的条件完全相同。如旧砂的Na2O残留量就是很重要的参数。

2 再生旧砂的特性与监控

2.1 要正确认识旧砂中Na2O残留量

旧砂再生后Na2O残留量几乎成为评价再生效果的唯一依据，一般认为旧砂再生后Na2O残留量应低于0.5%，否则，利用旧砂混制的酯硬化水玻璃砂的性能将无法满足工艺要求，为此，加热再生成为行业议论的核心。10年来的实践，让人感到这一认识的不妥。本人的亲身经历实例1工艺：旧砂经破碎机——振动输送——斗提机——砂斗——斗提机——磁选——两级离心再生——3级风选——斗提机——砂温调节——砂斗——混砂机。再生效果不是很好，Na2O残留量不断升高，历经90d不加新砂，Na2O残留量高达1.1%，生产正常进行。本人亲身经历实例2工艺：旧砂经落砂机——输送——斗提机——砂斗——破碎机——磁选——斗提机——两级离心再生——13级风选——气力输送——砂斗——气力输送——空中加砂站——混砂机。由于再生效果较好，历经190d不加新砂，烧结不能破碎砂除外，旧砂完全再生回用。Na2O残留量稳定在0.71%以下，生产正常进行。直到撰稿之日，这种工艺还在继续。又是一个难以置信。事实证明：残留Na2O不是人们想象的那样坏，也没必要非弄到0.5%以下，而在于如何控制水玻璃、有机酯的型号，保证型砂的强度和可使用时间。Na2O残留量高对铸件表面质量有影响，这是不能否认的，完全可以通过选择好的涂料和正确的涂刷工艺来弥补。有人问，如此高的Na2O残留量能够满足可使用时间的要求吗？答：当然。上面的实例并不是推荐全部采用旧砂。以上两例是在没有新砂的条件下的特例。事实上，新砂是要正常补充的。

2.2 旧砂再生效果监控和水玻璃、有机酯适时调整

旧砂再生的效果很重要，但最关键的是对效果进行监控，还要对气温变化做到心中有数。进而选择能够满足工艺可使用时间的水玻璃、有机酯型号。

3 再生机的选择

旧砂再生的效果与所选择的再生机类型及工艺过程关系很大。某单位选择了旧砂加热炉，配备了搓擦再生机，但再生前后Na2O残留量减少值很少，而且再生后的砂子存有多个砂粒粘接在一起的小块，没能达到预期的目的。无论如何，搓擦再生机对旧砂再生效果的不均匀性是比较严重的。这是其结构原理所决定的。新型的离心再生机应是首选。砂层厚度可控，13级风选。其再生效果好于其他类型的再生机。另外，维修工作量小，一般半年更换一次耐磨件。

4 原砂的选择

上述的原砂均来自福建东山、平潭一带。30/50目水洗砂。

5 结 论

1）对酯硬化新型水玻璃旧砂再生，在无加热2级新型离心再生机，13级风选条件下，华北、东北地区Na2O残留量可稳定在0.71%左右的水平。除了烧结的废砂以外，可破碎旧砂实现了完全再生回用。

2）使用较高Na2O残留量的再生砂，采用新型水玻璃和适宜型号的有机酯调整，完全可满足型砂强度和可使用时间的双重要求。

3）对于夏季潮湿的地区，在夏季到来之前，最大限度地压缩旧砂库存量，等到夏季到来时，可采用加一定比例的新砂的办法，适当增加再生砂的库存量。夏季过后，减掉新砂，采用全旧砂工艺。

4）高Na2O残留量再生砂，对铸件表面质量有一定影响，但绝不是无法解决。实践证明：采用面砂或合理的涂料涂刷工艺完全可以解决。

［1］朱纯煦，卢晨，季敦生.水玻璃砂基础理论［M］.上海：上海交通大学出版社.