粘土旧砂完全再生技术的研究

摘要

我国的铸造技术已有6000年的历史，其中粘土砂铸造是最常用的铸造方法之一。因为粘土砂生产工艺具有无与伦比的优点，即使在各种化学粘结剂砂蓬勃发展的今天，粘土砂铸造工艺仍是最重要的铸造生产方法。我国是铸件生产大国，每年扔掉的铸造废砂量是十分可观的。这不仅是对自然资源的巨大浪费，而且对环境也造成了极大污染，为此开展粘土旧砂完全再生技术的研究，是降低铸件生产成本、提高铸件质量、减少环境污染和节约资源的一项重要措施，对铸造行业的可持续发展具有十分重要的意义。 我国传统的旧砂再生仅是对旧砂进行磁选、破碎、筛分、冷却等处理后，经再生去除旧砂中的部分微粉，然后将再生后的旧砂用于粘土砂系统，以减少新砂的加入量，这只能满足芯子用量较少的铸造车间对旧砂再生的要求，而对于用芯量大的铸造车间，由于芯砂的大量混入，砂处理系统的砂子总量不断增加，在不补充造型用砂的情况下，也必须定期排除一定量的旧砂才能使砂系统达到平衡，这时必须将旧砂进行完全再生，将再生砂用于制芯，才能使再生砂返回到砂系统之中，因此需对旧砂进行完全再生，使再生砂能用于化学粘结剂制芯，完全代替芯砂使用。 本课题采用理论分析和实验研究相结合的方法。首先对泥分、灰分、芯砂混入对型砂性能的影响规律进行研究。经研究发现，在不含芯砂的粘土砂系统中，当有效粘土含量一定时，型砂的湿压强度、透气性、热湿拉强度均随着泥分含量的增加而提高，当到达某一最大值以后，泥分含量再继续增加，三者将逐渐下降。当泥分含量为4％～7％时，型砂可获得较好的综合性能。对于含树脂芯砂、水玻璃芯砂和泥分的粘土砂，随着芯砂混入量及泥分含量的增加，型砂的湿压强度、透气性和热湿拉强度呈现出先增加后降低的趋势。各企业可根据对型砂的具体要求决定旧砂中混入泥分及芯砂的最大量。对于泥分及芯砂含量超出最大容许量的旧砂，必须作为固体废弃物扔掉或进行旧砂再生。 为了消除泥分、芯砂混入对型砂性能的影响，进行了不含芯砂粘土砂和含芯砂粘土砂旧砂再生的研究。实验研究工作在自行开发的逆流转子再生机上进行，采用先进行加热脆化(或不脆化)，然后在逆流转子再生机上进行再生，最后在负压流化床上去除再生砂中的微粉的再生工艺。通过测试砂子容许破碎率的方法，确定了用于旧砂再生的逆流转子最大抛射速度，发现不同产地的砂子，再生时所容许的最大抛射速度不同，从而为不同产地旧砂再生抛射速度的确定提供了理论依据。 通过对不含自硬树脂芯砂的粘土旧砂进行再生并将再生砂用于自硬树脂砂工艺的研究发现，再生砂的粒度分布和新砂相比未发生明显变化，再生砂的含泥量低于同种新砂，但耗酸值高于同种新砂。对于新砂来说，保持树脂的加入量不变，新砂的抗拉强度都随着固化剂加入量的增大而提高；且新砂的粒形越接近圆形，耗酸值越低，抗拉强度越高。对于粘土再生砂来说，再生砂对固化剂的需求量远远高于同种新砂。在树脂加入量不变的情况下，提高固化剂的加入量可以提高再生砂的抗拉强度，当固化剂加入量达到一定值时，再生砂的强度达到最大，强度和可使用时间可以满足生产的要求。 通过对不含水玻璃芯砂和含水玻璃芯砂的粘土旧砂进行再生并将再生砂用于水玻璃砂工艺的研究发现，再生砂的粒度分布和新砂相比未发生明显变化，粒形更趋圆整，再生砂的含泥量低于同种新砂，再生砂的耗酸值高于同种新砂。在水玻璃加入量和固化剂加入量不变的情况下，由再生砂混制的水玻璃砂的强度基本等于由新砂混制的水玻璃砂的强度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1粘土砂工艺的应用

1.2粘土旧砂的性质

1.3国内外旧砂再生的发展状况

1.4粘土旧砂完全再生的意义

1.5本课题研究的主要内容

第2章粘土旧砂的再生方法及再生砂的性能检测

2.1常用粘土旧砂的再生方法

2.2粘土旧砂完全再生的技术路线

2.3再生砂性能的检测

第3章粘土旧砂再生相关工作参数的确定

3.1实验所用主要仪器和设备

3.2负压流化床工作参数的确定

3.3逆流转子再生机工作参数的确定

3.4再生前粘土旧砂脆化温度的确定

第4章泥分及芯砂混入对粘土型砂性能的影响

4.1实验用原材料

4.2泥分混入对粘土型砂性能的影响

4.3树脂芯砂混入对粘土型砂性能的影响

4.4水玻璃芯砂混入对粘土型砂性能的影响

4.5泥分及树脂芯砂混入对粘土型砂性能的影响

4.6泥分及水玻璃芯砂混入对粘土型砂性能的影响

4.7结论

第5章再生粘土砂用于呋喃树脂自硬砂工艺的实验研究

5.1实验用原材料

5.2原砂用于呋喃树脂自硬砂工艺实验

5.3再生粘土砂用于混制呋喃树脂自硬砂的实验研究

5.4结论

第6章再生粘土砂用于水玻璃砂工艺的实验研究

6.1实验用原材料

6.2实验方法与步骤

6.3实验结果分析

6.4结论

第7章结论与展望

7.1结论

7.2粘土旧砂完全再生技术的展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况