再生砂生产中呋喃树脂再生砂的应用分析

黄广君

摘 要：通过研究呋喃树脂再生砂的生产工艺，研究出了一种新型的联合再生工艺，通过多种测试实验，对传统生产工艺以及新型的联合再生工艺进行了分析对比，发现撞击、风选加离心的联合再生方式，离心再生方式，会产生更加高质量的再生砂，并且型砂工艺性能也会大大提高。

关键词：再生砂；呋喃树脂砂；应用

铸造业一直以来都是高能耗、高排放的行业，铸造生产的废弃废渣以及生产废砂等会随着生产铸造业的发展不断被排放，其中在废弃物中废砂的排放量达到70%以上。这些废弃的旧砂在完成铸造任务之后若不能重新回收利用，而是废弃掉将会造成极大的资源浪费，并且也会增加环境的负担。对排放的废砂进行回收利用能够及时有效的将铸造废砂的排放问题进行解决。废弃的呋喃树脂砂无法直接被再次使用，这是由于其在落砂以及浇筑后在砂中各种杂质含量增加，例如金属化合物、硫化物、氧化物等，若不经过一定的处理，那么残留树脂以及碳化物含量如此之高的废砂是无法进行使用的。传统的废砂再生的常用方法为离心式再生法，这种方法可使用性强，并且除此之外还包括气流式以及振动式生产方式。文章主要针对再生砂的生产工艺以及各种实验测试进行了论述，用以证明在呋喃树脂再生砂的生产中，联合工艺具有更大的优势。

1 试验

1.1 制备试样

以某机床有限公司作为实验原料的来源，从其公司中取适当的呋喃树脂再生砂。该机床公司采用了呋喃树脂砂造型的工艺，并对再生砂有专门的处理线路，这里暂时称所谓线路一和线路二。在测试型砂工艺性能的过程中，采用的呋喃树脂试样为济南某公司生产的型号为SQG-550A的呋喃树脂，而试验所需要的硫酸固化剂则采用了该公司生产的型号为GS-03型号的试剂。

需要特别注意的是，抗压以及抗拉强度试验需要型砂试样受到三次锤击试样机的冲击才可以制成，另外试样所具有的标准形状分别为圆柱形以及8字形。

1.2 方法

（1）灼烧。首先将呋喃树脂再生砂试样放入到坩埚中，并将坩埚放到高温电阻炉中，以950摄氏度至1000摄氏度的温度范围对试样进行高温灼烧，直到试样重量稳定，对试样质量的损失百分比进行计算，即对试样的灼烧减量进行计算。

（2）微粒的含量：取适当重量的再生砂，将试样称放置在标准铸造用筛上，然后将标准筛进行筛分十五分钟，这里需要注意的是筛分使用的为筛分机。在筛分后取下筛子，对其中再生砂的质量进行测量，并计算出该试样的粒度分布，而微粉含量则主要指含有140目以下的微粒有多少。

（3）含泥量：将烘干的试样再次放入洗砂杯中，并加入浓度适当的焦磷酸钠溶液和一定量的水，并进行加热煮沸后放置冷却，后采用洗砂机对洗砂杯进行15分钟的搅拌，最后加清水进行搅拌，放置一边静置待用。当洗砂杯静置后采用虹吸器将上部的水，并充分的进行加水虹吸操作，直到杯中出现透明现象，最后对杯中的试样进行烘干，测出其质量的损失占总质量的百分比，即为含泥量。

（4）含水量：含水量的试验则需要将砂样放置在烘箱中，以玻璃器皿盛放并进行105至110摄氏度的烘干，后逐步冷却至室温，对其质量损失进行百分比计算，得出数值极为含水量。而呋喃树脂型砂需要使用万能杠杆强度试验设备进行抗拉以及抗压强度的测试，通过小时抗拉强度的状态能够判断出其脱模时间；而SFL型记录测定仪则是用来对发气量进行测定的主要设备。

2 试验结果分析

2.1 质量检测

通过监测分析可以看出联合生产工艺无论是脱模能力还是去微粉能力上都略胜传统的单一模式生产，主要原因包括：

（1）联合工艺需要经过事先的破碎然后再进行再生，就爱那个砂粒表面的一部分惰性膜脱掉，在联合工艺生产中经过离心机的摩擦再生使得惰性膜日然脱落。（2）联合再生工艺在后期工作的处理中，针对生产中的粉灰以及粉尘可以有效的进行筛选去除，不但能够降低粉尘颗粒的存在，同时对泥沙含量也随之降低。（3）随着微粉含量和含泥量的降低，再生砂粒的吸水能力也随之降低，则再生砂的含水量也降低。

2.2 测试型砂工艺性能

2.2.1 抗拉强度。依照相关资料，呋喃树脂砂会随着微粉的含量变化而变化，微粉含量越高，中强度便会越低，其中含水量也是想同的。这是由于微粉使得再生砂总体的砂砾表面积加大，因此砂粒表面有效的树脂厚度必然会下降，因此可以说砂砾结合强度受到了微粉含量的直接影响，从而使得型砂的中强度下降。而增加含水性不会对砂砾之间粘合度予以降低，其不会对粘合强度造成影响，而是通过硬化速度的减少，在短时间中导致其内部强度不甚均匀。

2.2.2 可脱模时间。可脱模时间是指树脂型砂从混砂完成至抗压强度达到0.14MPa时所经历的时间，试验温度为25℃，室内相对湿度40%。由于硬化速度的不同，使SR-1型砂的初始抗压强度在较短时间内达到呋喃树脂砂型所要求的可脱模强度，SR-1型砂的可脱模时间在10～12min，SR-2型砂的可脱模时间在12～15min。

另外，在硬化时间接近30min时，残留树脂膜的加速作用逐渐降低，微粉含量及含水量对型砂的抗压强度起主要作用。微粉和水分是降低抗压强度的因素，而SR-1型砂的微粉含量和含水量均高于SR-2型砂。因此，SR-1型砂的抗压强度的增长速率缓慢，抗压强度曲线逐渐向SR-2型砂的抗压强度曲线靠近，从而出现SR-1和SR-2抗压强度曲线相交的现象。

2.2.3 发气量。在850℃条件下，1g型砂试样的发气量随发气时间的变化而变化。在相同时间下，SR-1型砂的发气速率和发气总量都大于SR-2型砂。

树脂型砂的发气量主要来自树脂和固化剂在遇到高温时产生的气体，对于呋喃树脂砂来说，当树脂和固化剂加入量一定时，型砂的发气量主要由再生砂的灼烧减量决定，再生砂的灼烧减量越大，则型砂的发气量也越大。由试验数据可知，SR-1的LOI值为3.13%，高于SR-2的LOI值2.83%，因此，SR-1型砂试样的发气量大于SR-2型砂试样。

3 结束语

首先联合生产的方式在再生砂的生产中对设备脱膜的能力进行了有效的提高，并且并且使得再生砂LOI值得到有效的降低，降低到了2.83%，而风选分离技术可以对旧砂在再生加工过程中产生的粉尘以及微型颗粒进行去除，有效降低再生砂的微粉含量，以及含泥量，并且由于采用筛子也较为集中。其次，在使用联合再生技术加工后，再生砂的强度能够达到0.86MPa，相比较传统的单一式生产工艺，在强度上使得再生砂增加了15%。最后新型的在省工艺能够有效的对LOI值进行降低，并对型砂可脱模时间予以有效提高，对型砂中的发气量有效降低，并保证其发气量小于15ml/g以下。

参考文献

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