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铸造废砂的再生利用技术与装备熊鹰（重庆长江造型材料（集团）有限公司）1 重庆长江造型材料（集团）有限公司简介重庆长江造型材料（集团）有限公司成立于1993年，是目前国内最大的专业生产覆膜砂、铸造辅料和铸造废旧砂再生处理的创新型高新技术企业。
在重庆北碚、湖北十堰、湖北仙桃、江苏昆山、四川成都、山东济南、云南昆明、内蒙通辽等地建有生产基地，现拥有近40条具有国际先进水平、电脑控制的全自动化覆膜砂生产线和铸造废旧砂再生生产线，年生产铸造用原砂、覆膜砂和再生铸造废旧砂的能力已超过每年80万吨，2010年销售总收入达到4.5亿元。
我公司2001年通过IS09001:2000质量体系认证，是重庆市第一批循环经济试点企业，重庆市第一批高新技术企业及国家节能环保创新企业，并于2010年被中国铸造协会授予“铸造废弃物资源化试点基地”称号。
重庆长江造型材料（集团）有限公司从事铸造废旧砂再生回用的循环新技术已有10多年的历史。
铸造废旧砂循环再生，既解决了废旧砂中各种有毒有害物质及重金属对土地、水资源的污染，又可使排放的废砂得到再生回用，对于铸造行业实现“减量化、再利用、再循环”的三大原则的循环经济具有重要的作用。
长江造型研发的CZS系列铸造废旧砂再生技术和设备在国内领先，达国际先进水平，具有自主知识产权，性能稳定可靠，国家铸造行业生产力促进中心于2007年已发文向全国铸造行业推广应用该技术。
近两年，也得到了全国很多地方政府、工业园区及许多大型铸造企业的积极合作，同时，帮助铸造企业解决倾倒铸造废旧砂的问题，进一步降低铸件生产成本和提高铸件质量上取得了较好的效果。
上图为重庆北碚基地二、铸造废砂种类与再生技术及装备1、铸造废砂种类我国是一个铸造大国，2009年铸件的年产量为3530万吨，已连续九年产量居世界第一，并每年呈上升的趋势。
由于砂型铸造具有生产率高，成本低，灵活性大，适应面广等诸多优点，它在铸造生产中的应用十分广泛，约占铸件总产量的80%以上。
一种铸造废砂再生方法铸造废砂是指在铸造过程中所产生的废旧砂料，通常包含砂型和砂芯。
这些废旧砂料一般被视为固体废弃物，会给环境造成一定污染，同时也会占据大量的土地资源。
因此，进行铸造废砂的再生变得尤为重要。
目前，有一种主要的铸造废砂再生方法是通过热处理技术进行再生。
整个再生过程主要包括废旧砂料的表面清理、砂芯的焙烧与熔融处理以及砂型的热处理。
首先，废旧砂料的再生过程应从表面的清理开始。
废旧砂料通常附着有金属粉末、涂料、油脂等物质。
清理过程可以采用物理方法或化学方法。
物理方法包括振动筛、喷砂等，可以将附着在废旧砂料表面的杂质彻底清除。
化学方法则可以采用溶剂、溶液等对废旧砂料进行浸泡清洗。
清理完成后，可以得到相对干净的砂料。
接下来，焙烧与熔融是再生过程中一个重要的环节。
焙烧砂芯时需要提高温度至砂芯矿物质的熔点附近，使得砂芯矿物质在高温条件下熔融，并迅速冷却固化，从而实现砂芯的再生。
这个过程需要控制好温度和时间，确保砂芯能够充分熔融而不破坏砂芯的结构。
焙烧后，砂芯可以经过粉碎处理，得到再生的砂料。
砂型的再生与砂芯类似，也需要进行热处理。
热处理包括预热和燃烧两个阶段。
预热阶段是将废砂型加热到一定温度，使得有机物、附着在砂粒表面的杂质等挥发。
燃烧阶段则是进一步提高温度，燃烧掉有机物质和其它可燃杂质，以达到再生的目的。
砂型经过热处理后，也可以通过粉碎处理得到再生的砂料。
在废砂料再生的过程中，还需要对废气和废水进行处理。
废气主要包括焙烧和热处理过程中产生的烟气。
废气处理可以采用洗涤、吸附、脱硫、脱硝等方法，将其中的有害气体去除或减少。
废水处理则需要采用物理、化学和生物等多种处理方法，使废水达到排放标准。
最后，再生的砂料可以经过筛分、调配等处理，以满足不同铸造工艺的要求。
再生的砂料可以降低铸造成本，减少对新砂的需求，同时也减少了对自然资源的消耗和对环境的污染。
总结起来，铸造废砂的再生主要通过热处理技术，包括焙烧与熔融处理以及热处理。
铸造旧砂再生情况简介郭勇;张希俊【摘要】对2007年中国铸造工业第三届高层论坛以及2006年以来关于旧砂再生的专利和部分外文资料进行了归纳,以此借鉴学习.【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2008(000)006【总页数】3页(P35-37)【关键词】旧砂再生;旧砂再生设备;铸造【作者】郭勇;张希俊【作者单位】昆明理工大学,云南,650093;昆明理工大学,云南,650093【正文语种】中文【中图分类】TG234.51 我国铸造旧砂再生现状铸造行业是制造业中的基础行业，各行业的发展都离不开铸件[1]。
从汽车、机床、农业机械、冶金矿山设备到航空、航天、国防工业，乃至建筑五金、家用生活器具等行业，每年都需要大量的铸件。
铸造行业是资源消费密集的行业，每年都要耗用大量的能源和各种原、辅材料，与此相应，又需要排放大量废气、烟尘、废砂、废渣等废弃物。
自2000年起，我国各类铸件总产量都居世界首位。
据统计，我国每生产1 t合格铸件，大约要排放粉尘50 kg，废气(1 000～2 000)m3，废砂1.3 t～1.5 t，废渣300 kg。
整个铸造行业每年排放污染物总量约为：粉尘1 000万吨，废气(2～4)×1010 m3，废砂(2 000～3 000)万吨。
发达国家生产1 t合格铸件的三废排放量不到我国的1/10，他们用于环保的投资占整个铸造厂设备投资的20%～30%，而我国只占5%～8%。
2 旧砂再生设备及技术在一汽及东风汽车集团铸造工厂中的使用情况一汽和东风汽车集团公司都对旧砂进行了再生利用。
2004年底，一汽铸造公司对日本、意大利、德国以及荷兰等多家公司的再生砂技术进行了比较，最后决定与日本钢管继手公司合作，建立了1 t/h的粘土砂再生基地。
所生产的再生砂已在覆膜砂获得应用，其高温热膨胀性能比普通焙烧砂还要低得多[2]。
工艺流程如图1。
图1 旧砂再生工艺流程Figure 1 Technology process of reclaiming used sand 通过使用验证：(1)此设备对型芯砂的比例无限制；(2)对废砂中的含水量限制较宽；(3)破碎后的粒度(小块直径)<5 mm即可；(4)适用于各种树脂砂芯的再生；(5)粘土混合砂的再生出砂率为75%。
铸造设备及自动化一、引言铸造设备及自动化是指用于铸造工艺的各种设备和自动化系统。
铸造是一种将熔化金属注入模具中形成所需形状的工艺，广泛应用于创造业。
铸造设备及自动化的发展可以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量，并且可以实现无人化生产。
二、铸造设备1. 熔炼设备熔炼设备用于将金属材料加热至熔点并保持在一定温度范围内。
常见的熔炼设备有电炉、燃气炉和感应炉等。
这些设备具有高温控制精度、节能环保等特点。
2. 浇注设备浇注设备用于将熔化金属注入到模具中。
常见的浇注设备有手动浇注设备和自动浇注设备。
自动浇注设备可以根据预设的参数进行自动控制，提高生产效率和产品质量。
3. 模具设备模具设备用于创造铸造所需的模具。
常见的模具设备有数控加工中心、线切割机和电火花机等。
这些设备可以根据设计图纸进行精确的加工，保证模具的准确度和质量。
4. 清理设备清理设备用于清理铸件表面的砂壳和氧化物等杂质。
常见的清理设备有喷砂机、抛丸清理机和化学清理设备等。
这些设备可以快速、高效地清理铸件表面，提高产品的质量和外观。
三、铸造自动化1. 自动化控制系统铸造自动化控制系统是铸造设备实现自动化生产的关键。
它可以通过传感器、执行器和控制器等组成，实现对整个铸造过程的自动控制。
自动化控制系统可以提高生产效率、降低人工成本，并且可以实现生产过程的数据采集和分析。
2. 机器人应用机器人在铸造自动化中起着重要的作用。
它可以代替人工完成繁重、危（wei）险和重复性高的工作，提高生产效率和产品质量。
常见的铸造机器人应用包括浇注机器人、清理机器人和检测机器人等。
3. 自动化生产线自动化生产线是铸造设备自动化的集成应用。
它将各种铸造设备和自动化系统有机地连接在一起，实现整个生产过程的自动化控制。
自动化生产线可以实现高效、连续和稳定的生产，提高生产效率和产品质量。
四、案例分析以某铸造企业为例，该企业引进了先进的铸造设备及自动化系统，取得了显著的成果。
砂处理设备的设计自从高效的高压、射压、气冲、静压自动造型线广泛应用后，一方面型砂性能要求提高，如湿压强到0.17 Pa~0.22 Pa，水分2.8%~3.5%，紧实率3.6%~4.2%，透气性大于80，有效粘土含量6%~8%，有效煤粉含量4%~5%；另一方面小时用砂量大大提高，要求型砂处理系统总能力及单机能力要提高，并有可靠的生产过程快速检测及控制型砂质量的方法和手段。
与高效自动造型线配套的高效混砂机及加料称量装置、旧砂冷却器、电控系统、型砂性能在线检测装置大多靠引进。
湿型砂混制方面，以两大类产品为代表，一类是以Simpson 公司及B&P 公司产品为代表的非转子混砂机，即碾轮式和摆轮式混砂机，另一类是以Erich 公司产品为代表的转子混砂机，这两类混砂机都能较好地混制出满足造型要求的合格型砂，但转子混砂机的效率高。
转子混砂机自问世以后，很快得到推广应用，并迅速取代辗轮式混砂机。
国产辗轮式混砂机普遍存在驱动功率不足，一次混砂量达不到额定值，混砂机的实际生产率大打折扣。
国内混砂设备生产商在消化吸收引进高效转子混砂机技术基础上，研制了不同形式的国产转子混砂机并迅速用于铸造生产中。
外资企业或独资或合资合作在国内建厂，生产砂处理设备，更好的适应了国内对性价比高的高效混砂设备的需求。
与混砂机配套的称量、定量装置、电气控制系统不断完善定型，可由国内砂处理设备厂成套供应；但国产型砂性能在线检测装置未能得到推广应用，需要进口或采用合资合作生产产品。
在旧砂回用处理方面，铸造工作者对旧砂性能控制的认识不断加深，不仅重视旧砂回用处理过程中的磁选、破碎筛分、冷却去灰等关键环节，还重视旧砂性能的稳定均匀，以减少因砂铁化、浇注温度、不同时段生产铸件的变化而带来旧砂质量的不稳定。
旧砂的回用处理流程设计是保证旧砂质量均匀稳定的关键，因而更加重视旧砂处理的流程设计。
在流程设计中，根据不同产量，不同布置要求和不同的外部条件，经多次的分流聚合，设多个料仓调节，均匀使用不同时段旧砂，以使整个流程中的旧砂质量变得比较稳定。
铸造工艺设备及产品介绍铸造工艺是一种制造产品的重要工艺，在现代工业生产中广泛应用。
铸造工艺设备包括熔炼设备、型砂处理设备、铸型设备和砂型成型设备等。
首先，熔炼设备是铸造工艺的第一道工序，主要包括电磁感应熔炉、燃气熔炉和电阻炉等。
这些设备可以将金属原料加热到合适的温度，以便后续的浇铸工序。
其次，型砂处理设备用于处理用于制作铸型的砂料，包括砂斗、砂搅拌机、砂箱等。
这些设备可以将砂料进行清洁、干燥和混合，以便后续的铸型制作工序。
然后，铸型设备是用于制作铸造成型工具的设备，主要包括手工制模机、自动化制模机、挤压机等。
这些设备可以根据产品的形状和尺寸制作相应的铸型，为后续的浇铸工序提供支持。
最后，砂型成型设备用于制作用于浇铸的铸型，主要包括手工制砂机、振动制砂机、自动制砂线等。
这些设备可以将砂料加压成型，形成适合浇铸的铸型。
铸造产品通常包括铸铁件、铸铝件、铸钢件等，广泛应用于汽车、机械、航空航天等行业。
铸造工艺设备在现代工业生产中发挥着重要作用，不仅提高了产品的生产效率和质量，也推动了工业的发展。
铸造是一种古老而又重要的制造工艺，它利用金属、合金和其他可铸造材料，在模具中进行熔化和浇铸，以便获得各种形状的金属零件和产品。
在铸造工艺中，铸造设备扮演着至关重要的角色。
通过不断改进设备和工艺技术，现代铸造设备已经实现了高效、精确和自动化的生产过程。
熔炼设备是铸造工艺的第一道工序。
传统的熔炼设备包括电弧炉、感应熔炼炉、耐火材料材料等。
近年来，随着节能环保理念的普及，越来越多的企业选择采用电力熔炼技术，以减少对环境的影响。
电弧炉和感应熔炼炉能够提供高温、均匀的熔化环境，并且能够更精确地控制熔炼温度和成分，满足在不同金属材料需求的同时，还能有效控制能源消耗和减少废气排放。
另一个重要的设备是型砂处理设备。
在铸造工艺中，型砂处理设备主要用来处理用于制作铸型的砂料。
包括砂斗、砂搅拌机、砂箱等。
这些设备能够有效地清洁、干燥和混合砂料，以便后续模具制作工序的顺利进行。
造型材料处理及旧砂再生设备
[摘要]：铸造设备自动化一般按造型方法来分类，习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。
普通砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型铸造三类。
特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类：一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等；一类以金属作为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。
[关键词]：造型；旧砂；混砂机；材料；
引言
造型材料种类繁多，不同的型砂种类，其组成各不相同，处理方式、工艺过程、处理装备等均不相同。
各种型砂通常都由原砂、粘结剂、辅加物等组成，其原材料常需经烘干、过筛、输送等过程进入生产设备单元，其旧砂常需要回用或再生处理。
1、新砂烘干设备
1.1热气流烘干装置
热气流烘干装置由给料器2均匀送入喉管4的新砂与来自加热炉的热气流均匀混合。
在输送管道5中，砂粒受热后其表面水分不断蒸发而烘干。
烘干的砂粒从旋风分离器中分离出来，存于砂斗备用（图中未绘出）。
从分离器6的顶部排出的含尘气流经旋风除尘器7和泡沫除尘器8两级除尘，再经风机10和带消声器11的排风管排至大气。
由于风机装在尾端起抽吸作用，故该装置又称风力吸送装置，常用的热气流烘干装置如图1所示。
图1热气流烘干装置
1.2三回程滚筒烘炉
三回程滚筒烘炉主要由燃烧炉和烘干滚筒组成。
它以煤或碎焦碳为燃料，由鼓风机将热气流吸入烘干滚筒，与湿砂充分接触，将其烘干。
烘干滚筒由三个锥度为1：10及1：8的大小不同的滚筒套装组成，在内滚筒、中滚筒与外滚筒间，用轴向隔板组成许多小室。
滚筒由四个托轮支撑，其中两个托轮是主动轮，靠磨擦传动使滚筒旋转。
三回程滚筒烘炉如图2所示。
图2 回程滚筒烘炉结构图
2、黏土砂混砂机混砂机
混砂机是使型砂中各组分均匀混合，并使黏结剂有效地包覆在砂粒面的设备。
混砂机是铸造砂处理型砂混制的主要设备，也是获得合格型砂的关键设备[1] 。
混砂机将铸造用砂、粘结剂、附加剂、水等均匀拌和使其成为具有一定性能的型砂或芯砂的机器。
主要有辗轮式和摆轮式两种。
混砂机利用碾轮与碾盘的相对运动，将置于两者间的物料受到碾压兼磨削的作用而粉碎物料，混砂机在粉碎物料的同时还将物料混合。
是生产免烧砖、灰砂砖、水泥砖、耐火砖、粉碎和混合粉煤灰、锅炉炉渣、尾矿渣及工业废渣作制砖原料的理想设备。
混砂机作为铸造工艺中的重点设备，是控制型砂质量、成本的关键因素。
混砂机是一种被广泛应用在铸造工业中的砂处理设备，混砂机按混砂工艺特征，可以分为：以辗压﹑搓研作用为主的辗轮式混砂机；以混合作用为主的叶片式混砂机；兼有搓研﹑混合作用的逆流式或称转子式混砂机和兼有辗压﹑混合作用的摆轮式混砂机。
混砂机按工作性质还可以分为间歇式和连续式两种混砂机。
2.1 辗轮式混砂机
转子式混砂机（结构图如图3）在1960年后开始用于铸造生产，产品发展相当迅速，机器结构也各具有特点，大有与辗轮式混砂机一争短长之势。
转子式混砂机是以提高主轴转速，并利用高速转子对型砂进行抛击和搅拌，达到各种原材料混合均匀的目的。
这种混砂原理的出发点是：目前高压造型机所用型砂，粘土含量高但是水分偏低，型砂的“塑性”小而“脆性”大，因此可以用加强搅拌的方法混砂，使型砂获得合适物理和机械性能。
现有的转子式混砂机均系盘式混砂机。
按混砂机构可分为转子及转动刮板式两种。
转子混砂机有底盘转动式及底盘不动式两种机型，前者有德国GustavEirich公司生产的强力混合机，与瑞士GF公司生产的STM型混砂机；后者有德国BMD公司生产的TM型混砂机和KW公司的WM型混砂机[2]。
辗轮式混砂机广泛用于以黏土为黏结剂的型（芯）砂的混制。
这种混砂机配置具有一定重量的辗轮，混砂时辗轮既能围绕混砂机的主轴公转，又能围绕辗轮轴自转。
辗轮在辗压的同时搓研型砂，使型砂颗粒覆上一层黏结剂的薄膜。
混制面砂和芯砂时，混砂质量优於其他混砂机。
50年代初曾有用弹簧加压的辗轮式混砂机。
由于采用弹簧加压，辗轮自重减轻，可用较高的主轴转速，同时辗压力可以随被辗压砂层的厚度自动调节，从而保证混砂效果均匀一致，提高了混砂的效率。
图3 辗轮式混砂机结构图
2.2转子混砂机
转子混砂机与常用的碾轮式混砂机相比，转子混砂机有如下特点：碾轮混砂机的碾轮对物料施以碾压力，而转子混砂机的混砂器对物料施加冲击力、剪切力和离心力，使物料处于强烈的运动状态。
碾轮混砂机的碾轮不仅不能埋在料层中，
而且要求碾轮前方的料层低一些，以免前进阻力太大。
转子混砂工具可以完全埋在料层中工作，可将能量全部传给物料。
碾轮混砂机主轴转速一般为25～45r/min，因此两块垂直刮板每分钟只能将物料推起和松散50～90次，混合作用不够强烈。
高速转子的转速为600r/min左右，使受到冲击的物料快速运动，混合速度快，混匀效果好。
图4 转子混砂机结构图
3、粘土旧砂处理设备
3.1磁分离设备
磁分离的原理是通过电刷向线圈通以直流电，使铁芯形成电磁铁，所产生的磁力线通过铁料而导通，便达到吸料的目的，外加筒壳即成电磁分离滚筒。
在滚筒内用永磁体装配成磁系，分布角150°；永磁皮带轮的磁系呈圆周分布360[3]°。
磁分离的目的是将混杂在旧砂中的断裂浇冒口、飞边、毛刺与铁豆等铁块磁性物质去除。
常用的磁分离设备按结构形式可分为磁分离滚筒、磁分离皮带轮和带式磁分离机三种，按磁力来源不同，磁分离设备可分为电磁和永磁两大类。
3.2筛分设备
筛分设备有圆筒筛和多角筛两种。
圆筒筛是在旋转过程中进行筛分，砂子在筛面上滚动，过筛效率较低；多角筛过筛时，部分砂子具有跌落筛面的运动，过筛效率提高。
滚筒筛砂机筛砂机，结构简单，维护方便；但筛孔易堵塞、过筛效率底。
与滚筒筛砂机结构相似，但是筛网上安装了输送叶片和提升叶片。
这些叶片既能将物料向前输送，又能将物料带到滚筒上方靠自重跌落下来，实现筛分和破碎的双重功能。
该类破碎筛机结构紧凑，使用效果较好。
3.3冷却设备
回转冷却滚筒设备在运行过程中经过磁选、增湿、过筛的旧砂由加料口均匀加入，在刮板的作用，一面翻腾搅拌，一面按8字形路线在两个盘上反复运动。
在搅拌过程中，冷空气吹向旧砂，冷却与热砂充分接触进行热交换，使旧砂冷却，回转冷却滚筒设备如图5所示。
该冷却设备同时起到增湿、冷却、预混三重作用，冷却效果较好。
且体积小、重量轻、工作平稳，噪声小，应用日益广泛。
图5 回转冷却滚筒设备
4、旧砂回用与旧砂再生
旧砂回用与旧砂再生是两个不同的概念：旧砂回用是指将用过的旧砂块经破碎、去磁、筛分、除尘、冷却等处理后重复或循环使用[4]。
而旧砂再生是指将用过的旧砂块经破碎、并去除废旧砂粒上包裹着的残留粘结剂膜及杂物，恢复近于新砂的物理和化学性能代替新砂使用。
旧砂再生的方法很多，根据其再生原理可分为：干法再生、湿法再生、热法再生、化学再生四大类。
各种粘结剂旧砂用不同再生方法的效果如表1所示。
表1 各种粘结剂旧砂用不同再生方法的效果
粘土旧砂包覆的形式大都以多孔覆膜形式包覆在砂粒表面，且在反复循环使用过程中，会多次覆膜，在砂粒表面构成牢固的惰性膜，严重损害了原砂的原有性能，使型砂的透气性、强度（特别是热湿拉强度）等铸造性能显著下降。
旧芯砂含量逐渐增加，会引起膨润土的反活化现象，使型砂热湿拉强度和抗粘砂性显著下降。
旧砂的使用，通常是通过添加部分新砂、膨润土、煤粉等后作为背砂使用，但当其铸造工艺性能下降到无法再使用时，只能作为固体废弃物排放掉。
5、典型再生设备的结构原理及使用特点
再生机的设备可分为机械式、气力式和热法。
机械式可分为离心冲击式（见图6-a）和振动磨擦式。
其中离心冲击式是在离心力的作用下，砂粒受冲击，碰撞和搓擦而再生结构简单，效果良好，每次除膜率约10%－15%，其适于呋喃树脂砂再生。
振动磨擦式是使砂粒利用振动和摩擦而再生，该类再生脱膜率相对较小，约10％。
气力式是利用机械搅拌擦洗再生，其适于粘土砂、水玻璃砂再生或利用水力旋流擦洗再生，其适于粘土砂、水玻璃砂再生，叶轮搅拌式见图6-b。
（b）叶轮搅拌式
冲击式
图6 （a）离心冲击式
（b）垂直气力式再生机
6、粘土混砂的自动控制及在线检测
粘土混砂过程在线控制的自动化及检测是近年来砂处理装备中最引人瞩目的研究领域。
型砂中的水分是影响型砂质量的关键要素，型砂紧实率是反映型砂性能的重要指标。
因此混砂的自动检测及控制多以水分及紧实率的测量及控制为中心进行。
砂处理系统的组成复杂，它包括旧砂处理、型砂混制等。
而一个运行可靠的自动化砂处理系统需要大量的数据检测/监测及控制。
表4-10列出了国外某企业采用的自动化砂处理系统（和静压造型线配套）中混砂装备的监测内容、测定方法及数据处理方式。
参考文献；
[1] 朱旭东，董鄂，俞正江．大型铸件的铸造装备[J]．中国铸造装备与技2007(4)：45-49.
[2] 乜忠利，白凤文，卫光超．粘土旧砂再生系统及应用[J]．中国铸造装备与技术，2007(5):-38~40.
[3] 孙清州，刘青峰．旧砂的热法再生[J]．铸造，2006(6)：646
[4] 樊自田，龙威，申恩强．一种铸造混合废旧砂的再生回用方法．中国，发明专利，公开号 CN102133616A.。
