揚長避短 充分認識再生砂的應用優勢及存在問題

中國重汽濟南鑄鍛中心技術部 郭文申，李清震

為達到“創建綠色環保型、資源節約型企業”的目的，我公司投資建設了廢砂再生車間，設計功率為每班150t，可以處理的廢砂包括潮膜砂、冷芯砂和覆膜砂。通過我們不斷的試驗研究，最終確定了穩定的再生砂應用工藝，目前再生砂已在制芯和砂處理工序獲得廣泛應用，每年可使用再生砂近1.5萬t，從而基本實現了廢砂的循環再利用。圖1是透過200×電子顯微鏡觀察到的各種砂粒形態，可見再生砂質量良好。

在大批量使用再生砂后，我們發現雖然再生砂具備許多優點，但也存在一些問題，主要包括集中度偏高、粒度較粗、砂芯強度低，以及揚塵嚴重等。通過研究分析，我們針對這些問題采取了應對措施，有效保證了再生砂的正常使用。

1. 再生砂的粒度

（1）問題 再生車間主要產品為50/100目再生砂，檢驗發現其集中度有時高達96%~98%，AFS為47~49，制芯后砂芯緊實度差，鑄件表面質量差。

圖1

（2）分析 ①我公司采購的50/100目原砂，其集中度為85%~92%、AFS基本在49~52之間。此類原砂經過澆注受熱膨脹、加水激冷以及機械擠壓等循環以后，會出現砂粒破碎和表面包裹膨潤土等雜質的情況，此時，經由砂系統排除的廢砂其粒度比原砂更粗。②因為廢砂再生工藝為高溫焙燒+磁選+風選，所以再生砂過程實際上主要是去除廢砂中的鐵豆、泥份、細砂、樹脂膜和各種可燃雜質的過程，從而導致再生砂的集中度比原砂更高。

（3）對策 ①優化再生砂進貨技術條件，確定合適的集中度，并降低70/140目造型用再生砂要求，從而既提高了50/100目再生砂質量，又保證了再生率。②根據不同砂芯的特點，研究再生砂與原砂的加入比例，保證砂芯質量。

2. 砂芯強度

（1）問題 使用再生砂混制的冷芯盒樹脂砂，其抗拉強度低于擦洗砂。按附表中的配方作了對比分析后發現，隨著再生砂加入比例的降低，樹脂砂的即時強度和24h強度均提高。

（2）分析 ①再生砂的粒度較為集中，細顆粒砂不能有效填充大顆粒砂的縫隙，不利于樹脂粘結橋的建立，從而降低了芯砂強度。②通過對比100%擦洗砂和50%擦洗砂+50%再生砂的“8”字試塊重量發現，前者約為后者的1.05倍，所以再生砂經過再生以后，其密度減小，砂粒強度降低。

（3）對策 ①調整再生砂的集中度，避免過于集中。②嚴格控制再生砂的使用比例，保證芯砂強度在工藝允許范圍之內。

3. 再生砂揚塵

（1）問題 再生砂在砂庫加砂口卸砂時，塵土飛揚情況比擦洗砂嚴重。

（2）分析 ①再生砂使用物流車散裝轉運，卸砂時比袋裝的擦洗砂落差大、流量大，因此當兩種砂子中的細粉含量相同時，再生砂的揚塵更嚴重。上面已經分析再生砂的密度比擦洗砂低，同樣顆粒的擦洗砂不會飛揚，但再生砂卻有可能造成飛揚。

（3）對策 再生砂使用噸袋包裝，即減少了揚塵，也避免了混入雜物。

生產實踐證明，再生砂的推廣應用帶來了良好的經濟效益和社會效益，也為車間生產出了一些難題，需要鑄造工作者們不斷努力，推動鑄造行業的綠色發展。

冷芯盒樹脂砂配方和性能