（科萊恩化工（中國）有限公司，上海 200335）

近年來，受環(huán)保壓力和價格競爭的影響，很多原采用樹脂砂生產的帶砂芯復雜鑄件已轉至濕型砂造型線生產，因環(huán)保要求的提高，很多廠投入巨資改造除塵器，抽出的粉塵量約為鑄件產量的6%左右，給粉塵處理帶來了巨大的成本壓力；另一方面，因砂芯大量混入型砂造成型砂含泥量波動造成型砂性能波動，從而對壞型、砂眼、沖砂、夾砂的廢品造成巨大的影響。通過回用部分有效粉塵，可以協助鑄造企業(yè)節(jié)約輔助材料耗量，穩(wěn)定型砂性能從而穩(wěn)定鑄件質量，同時降低鑄件成本，回用粉塵是一個多贏的工藝。

1 粉塵的性能分析

1.1 粉塵的種類及性能

粉塵一般分為四類：第一類為落砂機位置產生的揚塵經除塵器抽出的粉塵；第二類為地坑位置經除塵器抽出的粉塵，是舊砂在輸送過程中形成的揚塵；第三類為雙盤或沸騰床位置抽出的粉塵，第四類粉塵是在型砂混制加料過程中，加入舊砂、膨潤土和煤粉，或混配粉時產生的揚塵被除塵器抽走的粉塵[1]。根據經驗和多年的檢測積累，一般優(yōu)先回用混砂機和冷卻器的揚塵點收集的粉塵[1]，此類粉塵的有效含量高。有效含量低的粉塵回用后會對型砂的性能帶來不利的影響。

表1 粉塵性能[2]

表1 為檢測的粉塵性能，可以看出，混砂機處粉塵的有效成分為68.67%，除塵器的為80.35%，回用時建議回用有效含量最高的粉塵。

1.2 粉塵的回用原則

型砂含泥量和后三篩停留量之和對型砂的保水性具有重要的意義。實踐證明，型砂的含泥量水平線建議控制在9%～11%之間，垂直線控制在10%～12%為宜，型砂后三篩停留量之和控制在2%～5%之間時，型砂的保水性最佳。當型砂的含泥量低于型砂性能要求的下限；型砂后三篩的停留量之和[3]小于水平線2%，垂直線3%；除塵器因環(huán)保要求參數不能調整；補加膨潤土和煤粉等輔料來提高含泥量受成本限制；大量粉塵排放和處理受環(huán)保限制和成本控制；粉塵的有效成分之和大于50%等情況下可以考慮回用粉塵。因均一性和砂球等原因，不建議在皮帶上或斗提機處回用粉塵，推薦在混砂機處加入粉塵[4]。

2 粉塵對型砂性能的影響

2.1 舊砂性能

表2 為某鑄造廠的舊砂性能，該客戶主要生產缸體鑄件，砂芯為冷芯盒砂芯。表中檢測數據由科萊恩膨潤土（江蘇）有限公司實驗室檢測得到。

表2 舊砂性能

2.2 型砂性能

表3 為型砂性能檢測結果。可以看出，由于型砂的含泥量和有效土波動大，導致型砂性能的波動也大，灰色區(qū)域表示該性能小于平均值。

2.3 粉塵加入量對型砂性能的影響

為了穩(wěn)定型砂性能，根據客戶提供的生產用砂配方，在實驗室模擬了粉塵加入量對型砂性能的影響。模擬實驗結果見表4.

從表4 可以看出，粉塵加入量為舊砂質量的1%時，型砂的各項性能也能滿足要求[9]。

3 含泥量對鑄件質量的影響

含泥量穩(wěn)定是型砂水分穩(wěn)定的保障，能減少鑄件產生砂眼和夾砂的風險[10]。含泥量過低，型砂的保水物質含量低，型砂在輸送過程中和待澆注前水份損失快，容易產生砂眼缺陷，再者，由于含泥量低，型砂容易產生膨脹類缺陷；型砂含泥量過高，型砂的透氣性低，耐火度低，生產的鑄件容易產生氣孔和粘砂缺陷。

如：GMC 生產雪佛蘭缸體型砂的含泥量為9%[11]～11%[12].Hofmann 調查歐洲四家鑄造廠氣沖造型用型砂分別為12.7%，13.5%，14.5%和15.5%.德國Meinheim 的John Deere 工廠的三種型砂含泥量的控制指標分別為10.0%～12.5%、11.0%～13.0%和11.0%～13.5%；Luitpold 鑄造廠生產大眾汽缸體型砂為12%～13.5%[13]；日本三菱自動車的SPO 線型砂管理標準規(guī)定含泥量為12%～14%等[1]。大多鑄造廠采用高密度造型生產鑄件時，型砂含泥量控制指標要求在9%～13%之間。從圖1 可以看出，含泥量越高，達到相同緊實率的水份范圍越廣，說明型砂的保水性越好，鑄件產生砂眼的傾向越小。

從圖2 可以看出，型砂的高溫強度，干拉強度，熱濕拉強度，熱抗壓強度，濕壓強度等均與型砂水份有關。其中，熱濕拉強度和濕壓強度受水份的影響最大，一般隨型砂水份的增高而降低。通過補加粉塵穩(wěn)定型砂水份是生產高質量鑄件的關鍵控制手段之一。

表3 型砂性能[6]

表4 試驗室模擬配方及型砂性能

圖1 含泥量與水分敏感性的關系[14]

4 成本分析

根據經驗，每回用2 kg 合格粉塵可以降低1 kg混配粉耗量（或0.6 kg 膨潤土和0.4 kg 煤粉），某鑄造廠每碾混6 000 kg 舊砂，每碾粉塵加入量為22 kg，每碾節(jié)約11 kg 混配粉，混配粉單價為含稅14 元/kg，按每天單班100 碾計算，月產天數為22 天，則月節(jié)約混配成本為33 880 元，每年節(jié)約40 余萬。

5 結論

圖2 澆注過程中型砂受熱示意圖[15]

1）有效成分大于50%，鐵粉含量小于1%，水份低于6%的粉塵定義為合格粉塵；

2）利用合格的粉塵能穩(wěn)定型砂水分[16]，減少鑄件因水分波動產生的砂眼和夾砂缺陷；

3）合理利用粉塵能降低鑄件的生產成本[17]，降低固廢處理費用，能推進鑄件綠色化。