提高舊砂回用技術創(chuàng)建高效綠色鑄造

山東時風（集團）有限責任公司 鑄造研究所

鑄造企業(yè)中排放的固體廢棄物主要是廢砂，占排放物總量的70%以上，我國鑄件在2005年的年產(chǎn)量已達2440多萬t，每生產(chǎn)出1t合格鑄件可產(chǎn)生約1.2t廢砂，廢砂生產(chǎn)總量近3600多萬t，而廢砂的再生回用率僅為20%～30%，其中大部分被排放掉。廢棄舊砂不僅對環(huán)境造成很大危害，而且也是全世界公認的12種持久污染物之一（其中的二惡英和呋喃被告稱為環(huán)境激素），環(huán)境激素通過食物鏈進入人體，對人身健康造成嚴重危害。

隨著鑄造企業(yè)產(chǎn)量增長，鑄造砂的需求量也隨之增大，但再利用的鑄造砂量卻很少。影響鑄件質(zhì)量的因素很多，除鑄件材質(zhì)問題以外，對外觀質(zhì)量影響最大的無疑就是型砂。鑄造車間，砂是一寶，只有保證了砂的質(zhì)量才能保證鑄件毛坯的質(zhì)量，造型砂直接影響鑄件質(zhì)量和成品率。精細鑄造離不開優(yōu)質(zhì)的型砂，因此合理選用型砂，對提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，節(jié)能減排，以及改善生產(chǎn)環(huán)境都有非常現(xiàn)實而深遠的意義。

國外工廠曾采用濕法、氣流、機械、熱法等再生方法，其中濕法再生自20世紀40年代即有應用。歐美地區(qū)的汽車鑄件生產(chǎn)企業(yè)從1985年開始采用干法對鑄造舊砂進行再生利用，采用加熱管式爐，流化床隨后進行機械凈化。也有加酸凈化，對pH值進行調(diào)整，并將粒度、含泥量、pH值、需酸值及強度試驗作為控制參數(shù)。

我公司舊砂再生工藝路線：磁選→破碎→篩分→烘干→焙燒→擦洗→風選。舊砂回用處理系統(tǒng)如附圖所示。

舊砂產(chǎn)生的來源主要是造型，其次是制芯。在造型方面舊砂產(chǎn)生的原因有兩種：一種是膨潤土燒結(jié)變成死粘土造成舊砂中灰塵過多而沒有使用價值；另一種是在使用過程中靠近鑄件的部分被燒結(jié)而變成灰塵。粘土砂再生主要是去除死粘土膜和粉塵，覆膜砂再生主要是去除原砂表面的無效樹脂。

舊砂回用處理系統(tǒng)示意圖

潮模砂再生的難點主要在以下幾個方面：

（1）徹底去除舊砂表面的死粘土惰性膜。

（2）調(diào)整好再生砂的酸堿度，滿足各種樹脂砂的制芯要求。

（3）再生砂的再生處理成本要低于新砂的采購成本。

（4）具有一定的生產(chǎn)效率。

（5）再生砂的回收率要高。

（6）再生砂處理過程中的廢氣和粉塵的環(huán)保處理必須達到國家要求。

其中，去除潮模砂表面的惰性死粘土膜是關鍵技術，要求再生設備和處理工藝能高效地使砂粒表面的惰性膜與砂粒松散開或脫落。

舊砂再生與原砂對比：再生的砂子經(jīng)過使用其理化性能發(fā)生了變化，砂子的粒形更加圓滑，經(jīng)再次使用時輔料的加入量同比要下降20%以上。

在減少舊砂產(chǎn)生，提高鑄造型砂性能方面，應采取的措施：

（1）原材料選用 第一，膨潤土領域采用更加先進的生產(chǎn)工藝方法，在膨潤土的混合、活化、干燥、制粉工藝和裝備上提高并穩(wěn)定膨潤土的質(zhì)量。第二，采用蒙脫石含量高的膨潤土進行改性處理，即進行有機物——膨潤土復合改性，使其分散性、粘結(jié)性得到更大限度的發(fā)揮。

（2）型砂的控制 型砂在線檢測，批料中膨潤土和煤粉加入量自動控制，以及計算機預先計算出膨潤土和煤粉加入量的自動控制；在保證性能的條件下，最大限度地利用天然資源和節(jié)約能源，以實現(xiàn)“既滿足當代人需要，又不對子孫后代滿足其需求能力構成危害”的可持續(xù)發(fā)展。