提高旧砂回用技术创建高效绿色铸造

山东时风（集团）有限责任公司 铸造研究所

铸造企业中排放的固体废弃物主要是废砂，占排放物总量的70%以上，我国铸件在2005年的年产量已达2440多万t，每生产出1t合格铸件可产生约1.2t废砂，废砂生产总量近3600多万t，而废砂的再生回用率仅为20%～30%，其中大部分被排放掉。废弃旧砂不仅对环境造成很大危害，而且也是全世界公认的12种持久污染物之一（其中的二恶英和呋喃被告称为环境激素），环境激素通过食物链进入人体，对人身健康造成严重危害。

随着铸造企业产量增长，铸造砂的需求量也随之增大，但再利用的铸造砂量却很少。影响铸件质量的因素很多，除铸件材质问题以外，对外观质量影响最大的无疑就是型砂。铸造车间，砂是一宝，只有保证了砂的质量才能保证铸件毛坯的质量，造型砂直接影响铸件质量和成品率。精细铸造离不开优质的型砂，因此合理选用型砂，对提高生产效率，降低制造成本，节能减排，以及改善生产环境都有非常现实而深远的意义。

国外工厂曾采用湿法、气流、机械、热法等再生方法，其中湿法再生自20世纪40年代即有应用。欧美地区的汽车铸件生产企业从1985年开始采用干法对铸造旧砂进行再生利用，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、含泥量、pH值、需酸值及强度试验作为控制参数。

我公司旧砂再生工艺路线：磁选→破碎→筛分→烘干→焙烧→擦洗→风选。旧砂回用处理系统如附图所示。

旧砂产生的来源主要是造型，其次是制芯。在造型方面旧砂产生的原因有两种：一种是膨润土烧结变成死粘土造成旧砂中灰尘过多而没有使用价值；另一种是在使用过程中靠近铸件的部分被烧结而变成灰尘。粘土砂再生主要是去除死粘土膜和粉尘，覆膜砂再生主要是去除原砂表面的无效树脂。

旧砂回用处理系统示意图

潮模砂再生的难点主要在以下几个方面：

（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）再生砂的再生处理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。

其中，去除潮模砂表面的惰性死粘土膜是关键技术，要求再生设备和处理工艺能高效地使砂粒表面的惰性膜与砂粒松散开或脱落。

旧砂再生与原砂对比：再生的砂子经过使用其理化性能发生了变化，砂子的粒形更加圆滑，经再次使用时辅料的加入量同比要下降20%以上。

在减少旧砂产生，提高铸造型砂性能方面，应采取的措施：

（1）原材料选用 第一，膨润土领域采用更加先进的生产工艺方法，在膨润土的混合、活化、干燥、制粉工艺和装备上提高并稳定膨润土的质量。第二，采用蒙脱石含量高的膨润土进行改性处理，即进行有机物——膨润土复合改性，使其分散性、粘结性得到更大限度的发挥。

（2）型砂的控制 型砂在线检测，批料中膨润土和煤粉加入量自动控制，以及计算机预先计算出膨润土和煤粉加入量的自动控制；在保证性能的条件下，最大限度地利用天然资源和节约能源，以实现“既满足当代人需要，又不对子孙后代满足其需求能力构成危害”的可持续发展。