一、粘土舊砂再生的國外研究現(xiàn)狀
國外對(duì)于舊砂再生的研究始于1912年，發(fā)展到今天己有一百年歷史，其發(fā)展進(jìn)程大致呈現(xiàn)階段性規(guī)律。
在上世紀(jì)20到30年代間，粘土舊砂的再生裝置主要以濕法水洗攪拌，機(jī)械攪拌、輾壓或二級(jí)篩分為主。此時(shí)的再生裝置雖然比較簡單，但己經(jīng)開始配套使用，并應(yīng)用到了生產(chǎn)中，取得了一定效果。在這個(gè)階段，粘土舊砂再生的對(duì)象主要是 鑄造生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢砂。舊砂經(jīng)過再生處理后降低了含泥量，最終仍用于粘土砂生產(chǎn)中。20世紀(jì)40到50年代，先后開發(fā)了機(jī)械離心再生、振動(dòng)再生、拋丸再生、豎吹式氣流再生以及聯(lián)合式舊砂再生裝置，在鑄造生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，同時(shí)出現(xiàn)了定點(diǎn)生產(chǎn)舊砂再生設(shè)備的企業(yè)，在再生方法上得到了進(jìn)一步發(fā)展。此時(shí)的機(jī)械離心式再生、拋丸再生、豎吹式氣流再生既可用于有機(jī)粘結(jié)劑芯砂再生也可用于粘土砂再生，但再生粘土砂也只能用于粘土砂工藝。20世紀(jì)60年代以后，由于人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，新砂價(jià)格和運(yùn)輸費(fèi)用的上漲等因素，對(duì)舊砂再生提出了新的要求，在這一階段氣流再生方法得到快速發(fā)展。20世紀(jì)80年代以后，各國出于保護(hù)環(huán)境和生態(tài)的目的，相繼開始限制固體廢棄物的排放。鑄造 造型線舊砂要減少排放，就需要使再生砂達(dá)到能代替新砂用于制芯的工藝性能。日本曾采用熱法再生粘土濕型砂，但效果不理想。1982-1983年美國采用熱法與機(jī)械法或熱法與氣流聯(lián)合法再生粘土濕型舊砂，將再生砂代替新砂用于制芯取得了較好的效果，在此之后熱法與干法聯(lián)合再生工藝得到了應(yīng)用和發(fā)展。1987年美國鑄造工作者明確提出了完全再生(TotalReclamation)的概念，將濕型砂經(jīng)熱法與干法聯(lián)合再生處理后代替新砂用于制備各種化學(xué)粘結(jié)劑芯砂。
1993年歐洲有些國家提出了清潔鑄造砂循環(huán)的概念，要求循環(huán)使用舊砂。舊砂除一部分回用外，其余的在經(jīng)過再生處理后要重新用于制備化學(xué)粘結(jié)劑型芯，以最大程度減少新砂加入量和廢砂排放量，達(dá)到清潔循環(huán)生產(chǎn)的目的。1994年，更多種類的舊砂高效再生設(shè)備在第8屆國際鑄造博覽會(huì)(GIFA)上展出。同時(shí)英、德雜志均發(fā)表專論，粘土舊砂再生受到各國更大的關(guān)注。
20世紀(jì)末，德國KGT公司開發(fā)出粘土舊砂完全再生成套設(shè)備并成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。同時(shí)新的再生方法不斷涌現(xiàn)，諸如冷凍舊砂再生蒸氣壓舊砂再生等。專業(yè)化舊砂再生企業(yè)也開始出現(xiàn)，專門為鑄造企業(yè)提供 造型機(jī)舊砂再生服務(wù)，舊砂再生技術(shù)和設(shè)備得到了進(jìn)一步發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)后，出現(xiàn)了一種回轉(zhuǎn)式舊砂再生系統(tǒng)，能有效去除活性較強(qiáng)的粘土和失去活性的死粘土，濕型砂經(jīng)再生處理后可用于酚醛、呋喃、水玻璃和殼型粘結(jié)劑砂系統(tǒng)，也可用于制作造型面砂。
二、粘土舊砂再生的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國粘土舊砂再生的研究起步較晚，直到20世紀(jì)50年代后期才開展粘土舊砂濕法再生及氣流再生技術(shù)的研究。20世紀(jì)60年代，結(jié)合水力清砂的推廣一應(yīng)用，在成功使用水力旋流器為主的濕法再生裝置的基礎(chǔ)上，開發(fā)出濕法再生系統(tǒng)。1965年研制出機(jī)械離心式再生機(jī)及豎吹式氣流再生機(jī)，在少數(shù)廠家得到成功使用。個(gè)別廠家開發(fā)了沸騰爐，用于再生合脂砂。200世紀(jì)6070年代濕法再生在我國有一定推廣，但濕法再生系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積大，能耗高，再生過程會(huì)產(chǎn)生大量污水，這些因素使其推廣應(yīng)用受到了一定的限制。20世紀(jì)70到80年代，在自硬樹脂舊砂成套再生設(shè)備引進(jìn)的帶動(dòng)下，一些鑄機(jī)廠一和高校、設(shè)計(jì)院及研究單位開展了干法再生的研究，開發(fā)出相應(yīng)的舊砂再生設(shè)備，如震動(dòng)球磨再生機(jī)、震動(dòng)破碎機(jī)、離心式再生機(jī)等，解決了舊砂再生中存在的部分問題。20世紀(jì)80年代中葉，鑄造舊砂再生工作受到國家相關(guān)部門的重視，得到了國家自然科學(xué)基金的支持，粘土舊砂再生技術(shù)得以快速發(fā)展。1984年我國成立了舊砂再生專題組，開展了從理論、工藝到設(shè)備的實(shí)驗(yàn)研究；1985年全國第1次舊砂再生會(huì)議在昆明召開。20世紀(jì)80年代末以后，先后開發(fā)出了氣流橫吹式再生機(jī)、離心式再生機(jī)、水平逆流式再生機(jī)等舊砂再生設(shè)備并在企業(yè)得到了應(yīng)用；1995年我國制定了《固體廢棄物污染防治法》并于1996年公布實(shí)施，進(jìn)一步推動(dòng)了我國舊砂再生技術(shù)的發(fā)展。
進(jìn)入21世紀(jì)，國內(nèi)有多家企業(yè)推出了 鑄造造型機(jī)粘土舊砂再生設(shè)備，粘土舊砂中的泥分得到了控制，鑄件的表面質(zhì)量得到了提高。2004年時(shí)風(fēng)集團(tuán)引進(jìn)了粘土砂舊砂再生系統(tǒng)。粘土舊砂經(jīng)該系統(tǒng)再生后代替部分新砂混制型砂取得良好效果，減少了新砂及膨潤土用量，鑄件廢品率下降了1%。但其舊砂的再生仍屬不完全再生，再生砂的含泥量較高，只能用于粘土砂系統(tǒng)。2005年初，一汽集團(tuán)引進(jìn)日本粘土舊砂再生系統(tǒng)，將粘土舊砂加熱到600~700℃，然后進(jìn)行機(jī)械再生，再生砂可用于覆膜砂的混制，由此國內(nèi)出現(xiàn)了粘土舊砂完全再生。重慶長江造型材料公司研發(fā)了間歇式焙燒爐和機(jī)械再生裝置，并將該技術(shù)用于東風(fēng)汽車有限公司粘土舊砂的再生，再生砂用于混制覆膜砂、冷芯盒砂和熱芯盒砂。
自2004年開始，山東建筑大學(xué)舊砂再生課題組相繼開展了粘土舊砂完全再生技術(shù)的研究工作，并得到了山東省科技攻關(guān)計(jì)劃的支持。通過對(duì)含有水玻璃砂、覆膜砂、樹脂自硬砂、冷芯盒砂、熱芯盒砂等芯砂粘土舊砂的再生，獲得粒度不發(fā)生明顯變化，粒形更趨圓整，微粉含量低于同種新砂，但耗酸值較高的粘土完全再生砂，并將再生砂用于相同體系芯砂的混制。研究發(fā)現(xiàn)，只有含樹脂自硬砂芯砂的粘土再生砂混制自硬樹脂砂時(shí)的強(qiáng)度達(dá)不到實(shí)際生產(chǎn)的要求，其余體系的粘上再生砂在混制和其再生前相同體系的芯砂時(shí)，均可滿足鑄造生產(chǎn)的要求。
我國粘土舊砂再生工作正逐步受到國家有關(guān)部門及鑄造企業(yè)的重視，但由于起步較晚，無論是 在再生技術(shù)的研究方面，還是 在粘土舊砂再生設(shè)備的開發(fā)方面，和國外相比都存在較大的差距。到目前為止，國內(nèi)大部分粘土舊砂再生，還只是 通過簡單再生處理去除粘土舊砂中的部分泥分，再生砂重新回到粘土砂系統(tǒng)，以減少新砂的用量。在粘土舊砂完全再生技術(shù)的研究方面，對(duì)將粘土完全再生砂用于混制和再生前粘土砂相同體系的芯砂方面己有一定的基礎(chǔ)，但再生砂的性能和新砂相比還有一定差距，對(duì)將粘土再生砂用于和再生前粘土砂不同體系芯砂的制備方面還未見相關(guān)報(bào)道，相關(guān)再生技術(shù)及再裝備的研究與開發(fā)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。
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