旋擦水玻璃砂再生机的应用

赵会琴

（中条山有色金属集团有限公司机电设备分公司技术科，山西 垣曲 043700）

随着我国一系列矿山开采法律的完善以及对环境保护的要求，乱开石英砂现象得到控制。使铸钢用二氧化硅砂的价格上涨，致使所有铸钢企业不得不想用旧砂再生和回收利用等措施来降低成本。

1 为什么水玻璃砂用过后必须要再生

混制使用过后的旧水玻璃砂中残留有Na2O，如果不去除包在每一个砂粒上的Na2O包膜，二次混制使用必然造成过多的Na2O积累，会恶化砂子的耐火度及透气性（如图1），致使铸件造成冲砂、粘砂、气孔等现象严重。另外，使用过的水玻璃砂不经去皮再生就二次使用，残留在砂中的氧化砂过多，也能大大降低耐火度和透气性，有时会在厚大铸钢件上平面形成熔玻璃体渣孔，如果过多会直接导致铸件无法焊补而造成报废。

2 减少污染分析

我国每年要排放1000万t以上的铸造旧砂，旧砂的大量排放，不但造成资源的浪费，而且对环境造成极大的污染，对旧砂的再生回用已成为铸造行业亟待解决的问题。

图1 Na2O包膜对砂子使用的影响

3 旋擦水玻璃砂再生机设计理念

旧砂再生技术就是利用机械、物理或化学方法使旧砂的各种工艺性能得到恢复并重新投入使用。再生设备的类型从最早的1912年美铸造协会论文集中提到的洗砂机（也就是旧砂加入注水桶内以旋转板搅拌、分离可利用砂粒及粉尘达到去除砂上附着物的目的），到现今的各式各样的筛分和碾压再生设备以及搅拌摩擦再生设备等均体现了古往今来人们不断追求节能降耗、绿色环保的理念。

目前国内采用水玻璃砂再生来节约成本的企业主要有两类：一类是传统的湿法水洗再生工艺，就是前面介绍的洗砂机，由于再生旧砂工艺比较落后，成本较高，晒凉旧砂占地面积大，时间长，受气候影响也大，小型老企业目前还有，但对大中型企业已完全不适合。另一类是采用先进的水玻璃砂干法再生生产线。该生产线再生效果虽好，但投资大，占地面积多，能耗也多，造价比较高，一般在80万元～100万元左右，主要针对大型的铸钢企业。但针对1000t以下的中小型铸造厂，选用轻便、精致、经济、实用的旋擦水玻璃砂再生机就是上策。

本文所介绍的旋擦水玻璃砂再生机主要针对年生产铸钢1000t以下的中、小型企业所设计，每小时可再生3.5 t～4 t，还原砂率在75%～80%。一般中、小型铸件可以作为面砂用，占地面积小，体积小，主机占地12m2，可人工上砂，也可皮带上砂，除尘与提升机、砂库占地40m2～50m2。如果与混砂设备对接占地也不超过350m2～400m2。

4 旋擦水玻璃砂再生机工作原理与机械原理

我国铸造业所用的水玻璃砂一般是加热或吹CO2硬化的水玻璃砂，水玻璃加入量均在6%以上，硬化后水玻璃膜附着力与内聚力均很强，去除困难。该再生机的工作原理：旧砂进入加料口后，首先与高速旋转的多个砂轮片组相接触，形成初次破碎和挤压，落到抛砂盘上，又被抛回砂轮片与砂轮片之间缝内，使带有包膜的砂子受挤压和摩擦产生自热，这样就有利于破碎砂粒表面的有机黏结物与砂粒完全剥离（如图2）。

图2 再生机机械原理图

机械原理：设计采用双排砂轮和双排抛砂盘旋转的机械原理，有一排是主动的，另一排是被动的，被动一排两端装有摩擦减速装置，来增加其摩擦效果。众多个抛砂盘在离心力的作用下，将小砂块抛出去，相互间公相撞击。旋转摩擦加挤压升温加抛射撞击之间相互作用更有效地剥除石英砂表面NaO包膜。主要易损件摩擦挤压盘采用耐磨性好的砂轮来制作，减少更换备件的时间，提高设备的综合利用率。

经过破碎、挤压、剥离的水玻璃砂再经过装有球形夹板的垂吊多层落砂筛，依靠偏心旋转摆动的力量前后摆动，在独特的船形碰撞筛中再次碰撞剥离残余Na2O包膜，并快速分离落砂，在回收过程中采用全封闭除尘技术，获得接近原砂性能的回用砂，如图3所示。

图3 除尘基本原理图

基本原理：（1）垂吊箱：主梁上安装球形夹板，夹住球形连接杆，吊起箱式多层落砂筛，使箱式筛在任何方向摆动，起到高效分离砂子和灰尘的作用；（2）偏心旋摆机构：由电动机、减速机、曲柄、曲柄连杆组成，每次行程使筛面偏转10°～15°的角度，从而起到快速落砂作用；（3）船形双层碰撞筛：多层筛中每一层都设计成形状为船的碰撞筛，底部为耐磨多孔钢板筛，两头固定高耐磨板，一级处理过的砂子在多层筛中运动时再次进行碰撞摩擦，可以去除残留的少量Na2O包膜，使得砂子更接近于原砂。

5 结 论

经过使用的水玻璃砂通过旋擦水玻璃砂再生机的破碎、挤压、剥离并二次筛分除尘后获得接近于原砂工艺性能的良好石英砂，使其可代替新砂直接作为面砂使用，大大节约了制造企业的生产成本，而且减少了环境污染。

［1］李伟.3t/h 水玻璃砂旧砂再生生产线［J］.中国铸机，1995（5）：20-21.

［2］王继娜.非常温作用下水玻璃旧砂的性能特征及其再生性研究［G］//华中科技大学学位论文，武汉：2009.

［3］孟宪嘉，牟世辉，岳国志.酯硬化水玻玻砂旧砂再生加热温度的研究［J］.铸造设备研究，2005（1）：37.