铸造废砂回收再利用技术情报研究报告综述

铸造废砂回收再利用技术情报研究报告【摘要】：我国是铸件生产大国，铸件产量已居世界第二位。

在我市，铸造业也是机械行业支柱产业之一，对我市经济发展发挥着重要作用。

然而，铸造业的蓬勃发展，带来的每年排放的大量铸造废砂，对环境造成严重的危害，必须加以整治和处理。

本文对当前主要的铸造废砂技术和国内相关铸造废砂技术专利申请情况进行分析，为我市铸造业企业提供铸造废砂前沿应用技术参考。

关键词：铸造废砂回收再利用专利分析我国是铸件生产大国，铸件产量已居世界第二位，其中砂型铸造占铸造业中的绝大部分(80%～90%)。

砂型铸造需要大量型砂才能进行生产，据统计，我国每生产1t合格铸件可产生约1.2t废砂。

每年排放的大量的铸造废砂，要占据很多废砂场地。

而且随着各种有机、无机粘结剂的广泛应用，致使废砂中含有的有害成分越来越多，例如残留的甲醛、硫化物、异氰、苯、酚、酸类、水玻璃、碱类等成分。

含有这类成分的废砂经过雨水浸蚀，其有害成分将污染江河湖泊，甚至污染生活水源；废砂中的粉尘随风飘扬，会污染空气。

尤其是水玻璃砂的强碱性和树脂砂中含有的异氰、酚类等成分，造成的公害更为严重，必须加以治理。

一、当前铸造废砂污染防治文献报道中公开的废砂利用的主要途径：1、废砂在铸造厂内部的旧砂再生处理铸造厂一般会对废砂进行旧砂再生处理，就是采用机械摩擦方法、加热方法、水力方法等物理化学手段，去除旧砂颗粒表面附着的失效或未失效的粘结剂包覆膜，使旧砂的各种工艺性能得到恢复的一种铸造用旧砂处理工艺。

其最终目的就是力求减少铸造生产中的新砂用量，节约经济投入、提高铸件质量、从而保护自然环境。

我国旧砂再生利用工作开展较晚，但是有较快的推进。

尤其是在水玻璃砂的再生上，有新的较大的突破，如对再生机理有新的认识，干法再生开发了一些新设备、提出了水玻璃砂硬化新理论和化学再生方法、开发了RC全系统水玻璃砂。

2、废砂用于建筑物外层保温材料制作以废玻璃和铸造废砂为主要原料，添加适量发泡剂、助熔剂、稳泡剂为辅助原料，用粉末烧结法制备了轻质玻璃基复合材料，利用热差分析和扫描电镜测试技术对轻质玻璃基复合材料的微观表征进行了分析。

研制的轻质玻璃基复合材料不仅导热系数小，耐久性好，吸水率小，抗冻性、耐酸碱性能好，而且具有较高的机械强度，易于切割成形，粘贴力也较好，可广泛应用于建筑物的外层保温。

采用废玻璃和铸造废砂生产轻质玻璃基复合材料，不仅原料价格低廉，来源广泛，而且采用废物废料制备优质保温隔热材料，有利于资源的优化配置和合理利用，有利于净化生态环境。

3、废砂掺入农田，用以改良土壤。

在实际实验中，废砂选用铸造厂浇注高温铁水后的废型砂，农田掺砂深度为20～40cm，每公顷掺砂量为1350～2550t。

废砂中微量重盎属元素中锌、铅、镉皆比未掺砂土中要高，掺砂土种植农作物，有可能向种子中转移。

为排出这种顾虑，对小麦种子重盎属含量进行三次检测，根据这几个试样的检测，对照标准，数据不超标，可以认为掺砂后所生产的小麦种子无毒，可供人食用。

用掺砂改土来处理铸造厂废砂可减少环境污染，经济意义很大。

4、废砂用于磷酸盐泡沫陶瓷材料制备磷酸盐材料具有可塑性、高温瓷化性、耐火、耐辐射、高强度、相对密度小、原料易得、工艺简单，制造成本低廉。

不仅在耐火材料、冶金、水泥、玻璃行业得到了广泛应用，还在机械工业中被较多地用于粘接刀具和修补机械破损件。

以往磷酸盐陶瓷材料主要是用金属铝、氢氧化铝、二氧化硅凝胶与磷酸反应。

并通过高温晶型转变实现强度增长。

铸造废砂特别是水玻璃石英砂和粘土砂主要含SiO2，本身具有耐高温和含有与磷酸反应致孔的组分特征。

以铸造废砂为主要原料制备的磷酸盐材料不仅可以在铸造过程中使用，而且还可以其轻质、高强、耐腐蚀、耐高温性在建筑、冶金行业广泛应用。

5、废砂用于步道砖的制作过去，也有很多人尝试过利用废砂制步道砖。

但都因所制的产品强度较低而失败。

造成这一问题的主要原因一是废砂粒度较细，需要较多的水泥粘结剂；二是废砂中的粉尘对水泥强度有一定影响。

为了解决这些问题，目前已经产生了通过调整粒度和各组分的加入量、添加特种添加剂的方法，制备合格步道砖的方法，所生产出的步道砖通过严格的各种检测和数据分析，优选出了较理想的配方，有效保证了该砖的各项力学性能，使该砖达到了国标路面砖的各项力学指标。

二、在知识产权领域，相关专利分析近年来，我国申请了较多的处理铸造废砂的相关专利，其中发明专利25项目，实用新型专利26项，现就国内申请的相关专利进行分析如下：1、从申请的时间上来看，在2000年之前，相关发明专利3项，在2000年至2010年间，相关发明10项，2010年以后12项。

从申请的数量上来看，很明显呈现一种快速增长的趋势，这说明社会正在日趋重视铸造废砂相关处理技术的研发和保护工作。

表一、专利数趋势分析表(含实用新型)2、从专利保护内容上来看，2000年之前，铸造废砂相关专利均为混凝土砖或者路面砖的生产工艺相关内容；2000年至2010年间，专利申请中，废砂回收利用已经拓展到路面砖、耐火材料浇注料、废砂再生技术、复合材料窨井盖、彩瓦、干法砂浆等7种用途，使用范围和方式得到大大拓展；2011年后，在铸造废砂再生技术之外，又新增了混凝土电线杆、冷芯盒用砂、铸造用水玻璃、建筑轻集料等新用途。

可以看到，我国在铸造废砂回收应用的用途范围上，也在不断拓宽。

3、从专利申请人来看，广西玉林玉柴工业化工有限公司和重庆长江造型材料集团股份有限公司是国内在铸造废砂利用领域申请专利项数最多的企业，分别达到14项和13项，申请的内容涵盖多种废砂用途和生产设备。

表三、前五名公司申请专利简表我国是一个人均占有资源很少的国家，又是一个资源、能源利用率低、浪费严重的资源能耗大国，因此，发展循环经济，严格控制生产过程中资源、能源的浪费和严重的环境污染，减少铸造废砂排放是我国铸造业面临的紧迫而艰巨的任务。

附录：相关铸造废砂利用的发明专利摘要1、利用铸造废砂生产的混凝土砖、专利公开号：CN99120180.9，摘要：本发明公开了一种利用铸造废砂生产的混凝土砖,其原料包括硬化凝固剂、水泥、铸造废砂、冲天炉炉渣和水,生产工艺与现有的工艺相同。

该发明的实施,不仅解决了铸造废弃物的污染问题,又改善了环境质量,而且带动了铸造业相关产业的发展,容纳了一批劳动力,提高了企业经济效益,在发展中消除污染,是一条利国利民的可持续发展道路。

2、利用炼钢渣的方法、专利公开号：CN85105291，摘要：本发明涉及一种新型铸造废砂路面砖，其特征在于配方按重量份数由以下原料组成：废砂60，冲天炉水渣20，水泥20，表面氧化铁红及颜料0.01。

其可将80%以上的铸造固体废物处理掉，并提高了废砂砖的强度，增强了耐磨性，降低了路面砖的成本。

3、利用铸造废砂生产的混凝土砖、专利公开号：CN99120180.9，摘要：本发明公开了一种利用铸造废砂生产的混凝土砖,其原料包括硬化凝固剂、水泥、铸造废砂、冲天炉炉渣和水,生产工艺与现有的工艺相同。

该发明的实施,不仅解决了铸造废弃物的污染问题,又改善了环境质量,而且带动了铸造业相关产业的发展,容纳了一批劳动力,提高了企业经济效益,在发展中消除污染,是一条利国利民的可持续发展道路。

4、一种生产预应力混凝土电杆的方法，专利公开号CN201410085700.5，摘要：本发明公开了一种生产预应力混凝土电杆的方法的步骤为：根据电杆规格选择盘条筋、螺旋筋和高强钢丝，将盘条筋制作成架立圈，将高强钢筋调直定长切断，并与挂丝模具配合使用制作成骨架，并将该骨架装入下半模；将混有铸造砂的混凝土灌入下半模中；合上半模并用紧固钢模螺栓固定；将该灌好料的模具进行预应力张拉处理，处理完后进行离心处理，经过蒸汽养护后得到成品；对成品进行检测，合格入库堆场。

通过将预处理后的铸造废砂用于电杆生产，并保证电杆符合性能要求，实现铸造废砂的有效利用，合理利用了资源，降低了污染。

5、铸造废砂干燥、冷却的方法及设备，专利公开号：CN201310281324.2，摘要：本发明公开了一种铸造废砂干燥、冷却的方法及设备，其方法是将从清洗工段来的湿砂，用铲车铲到皮带输送机上，经过料斗进入转动干燥器，热风炉将热风通过热风管通到转动干燥器，使得湿砂受热干燥，热砂经过热砂出口管进入沸腾炉，由冷风将热砂沸腾过程中冷却干燥，得到干燥的砂子输送到铸造车间使用，废气由废气出口管进入除尘器；本发明的方法能够将清洗干净后的砂子经过热风炉、转动干燥器和沸腾炉，将热砂子水分蒸发并冷却，从而使用铸造废砂重新使用，减轻了因废砂排放造成的环境污染；该设备加工成本低，结构简单，制造容易，安装使用方便，易于推广应用。

6、一种新型铸造废砂路面砖，专利公开号：CN201010533373.7，摘要：本发明涉及一种新型铸造废砂路面砖，其特征在于配方按重量份数由以下原料组成：废砂60，冲天炉水渣20，水泥20，表面氧化铁红及颜料0.01。

其可将80%以上的铸造固体废物处理掉，并提高了废砂砖的强度，增强了耐磨性，降低了路面砖的成本。

7、铸造废砂再生回用方法及设备，专利公开号：CN201310281323.8，摘要：一种铸造废砂再生回用方法，包括以下步骤：废砂的前处理：原废砂通过封闭式栅格卸料机除去废旧垃圾，然后经过悬挂式磁选机除去废铁，再经过直线振动筛除去大颗粒废砂，最后通过贯通式磁选机除去废铁屑，进入废砂储罐存放；废砂的清洗：经过前处理的废砂通过砂泵输送入清洗区，首先通入砂水分离机脱除部分水分，然后进入擦洗组合缸擦洗，通过缓冲浓缩罐沉降浓缩，最后经过脱水筛脱去部分水分；干燥：废砂经过上述处理后去低温干燥或高温焙烧，得到再生砂，放入再生砂罐储存；再生砂的覆膜处理：计量的再生砂通过加热器加热到一定温度，与胶黏剂一同放入覆膜砂搅拌机中，搅拌均匀，冷却至常温，得到覆膜砂，放入成品砂储存斗中。

8、铸造用砂磁分选装置及方法，专利公开号：CN201110136842.6，摘要：本发明涉及一种铸造用砂磁分选装置及方法，其属于铸造领域。

一种铸造用砂磁分选方法，利用铸造用砂磁分选装置进行铸造用砂的分选；将含铁质材料的铸造砂放入分选装置的储砂装置中，开启空气压缩机和出料装置，根据储砂装置中的铸造砂的量调节空气压缩机和出料装置的工作等级和金属挡板与所述喷嘴的废砂喷射路径的夹角，空气压缩机和出料装置的工作等级相同；将出料装置上的铁质材料收集装袋。

一种铸造用砂磁分选装置采用磁选分选铸造废砂中的铁质，效率高。

设计气动送砂和金属挡板，能够解决废砂结块问题，能够最大限度的提取废砂中的铁质。

9、精密铸造废砂再利用方法，专利公开号：CN201010213720.8，摘要：本发明涉及废弃物再利用技术，尤其涉及一种精密铸造废砂再利用方法，精密铸造废砂中含有莫来石、莫来砂、锆英石和锆英砂，精密铸造废砂经清洗、干燥、粉碎和筛分配制成耐火材料浇注料的骨料和粉料，再加入结合剂和外加剂混合均化制成耐火材料浇注料，解决了现有的废弃的精密铸造废砂污染环境的问题。