铸造废砂中的废砂回收利用

铸造废砂中的废砂回收利用

随着环境保护要求、运输和土地征用成本的增加，钢渣的废水排放量受到限制。随着废物砂的再生和回收应逐渐被钢铁公司所忽视。针对这个问题,一拖工艺材料研究所进行了粘土废砂再生的可行性与再生工艺技术研究。在有限的经费条件下,利用重庆长江造型材料公司现有的再生设备,针对我公司的粘土旧砂(25t)和废砂(25t),进行了粘土砂规模再生试验,并对再生砂用于三乙胺冷芯盒制芯的生产应用进行了试验,以确定粘土砂再生工艺技术的可行性,以及再生砂用于三乙胺冷芯盒制芯的可行性,并结合一拖公司的实际状况,对粘土砂再生的可行性进行分析计算。1粘土砂再生技术试验1.1热再生温度的确定旧砂再生工艺流程见图1。粘土砂在热再生前,应去除其中的杂物,并对旧砂进行破碎。热再生温度的确定,以煤粉、树脂能充分燃烧、去除膨润土中结晶水和满足氧化反应条件为原则。再生温度的高低直接影响粘土砂的再生成本,但过低的再生温度达不到热再生的效果,再生温度应有效地控制。1.2对旧砂开采过程的回顾和数据分析1.2.1降低耗酸值砂子粘土旧砂再生前的物理性能检测结果见表1。粘土废砂是指铸件清理除芯后排放掉的砂,粘土旧砂是指砂处理系统排放掉的砂。粘土砂再生前的耗酸值较高,粘土废砂的耗酸值比新砂高5倍左右,粘土旧砂的耗酸值比新砂高6.6倍,这部分砂子以降低耗酸值为再生的主要内容。粘土废砂的耗酸值比粘土旧砂低,但粘土废砂在浇注时与高温铁液接触,发生了一些化学反应,这部分砂子再生时不仅要降低耗酸值,还要去除附着在砂粒表面的氧化物。1.2.2农村情况下砂粒的再生效果再生后旧砂检测结果见表2。从热再生后的数据看,粘附在砂粒表面的粘土膜、树脂膜已被燃烧掉,热再生砂的粒度与原砂相比,主筛粒度由原砂的50目偏向70目(旧砂中含有约80%的70/140型砂)。粘土砂经热再生后,耗酸值从49下降到10.46,与新砂7.4的耗酸值比较接近,表明了粘土砂经热再生后,再生效果有了质的变化。从经过六级机械再生的检测数据统计得出,再生的粘土旧砂,平均每经两级机械再生耗酸值降低1.5,经六级机械再生的粘土废砂,平均每经两级机械再生耗酸值降低1.2,两者之间的再生效果有差异,这种差异对使用再生砂进行冷芯盒制芯有较大的影响,必须采取措施认真对待并加以解决。经过研磨机械再生的再生砂,其耗酸值指标达到了再生的终点值,再生旧砂与再生废砂的再生效果基本一致。在宏观体视显微镜下,砂粒表面干净,没有杂质和未被剥离物质。但研磨机械再生使再生砂的粒度有细化现象,粒度分布较为平均,分散在50、70、100目上,灼减量、含泥量、耗酸值等指标均优于郑庵新砂,与内蒙围场砂技术指标近似。2再生旧砂与郑溪新砂的比较试验选苏州兴业生产的冷芯树脂,再生砂用于冷芯盒制芯的实验室试验数据见表3。其中的树脂加入量为1.0%。再生旧砂与郑庵新砂比较,即时强度比郑庵新砂低6%,24h强度比郑庵新砂低5%,与郑庵新砂相比差别不大,发气量比郑庵新砂低26%。再生废砂与郑庵新砂比较,即时强度比郑庵新砂低31%,24h强度比郑庵新砂低25%,与郑庵新砂相比差别较大。研磨再生旧砂与郑庵新砂比较,即时强度比郑庵新砂高20%,24h强度比郑庵新砂高21%,发气量比郑庵新砂低21%。研磨再生废砂与郑庵新砂比较,即时强度比郑庵新砂高28%,24h强度比郑庵新砂高24%,发气量比郑庵新砂低25%。可以看出,再生废砂低于郑庵新砂性能指标,再生试验不理想,再生旧砂近似于郑庵新砂性能指标,郑庵研磨再生砂达到了围场新砂的性能指标,选再生旧砂进行批量的生产应用试验。由于再生旧砂在进行冷芯树脂砂混制时,其混砂效果不理想,所以对再生砂进行了时效处理。经过时效处理后的郑庵再生旧砂,混砂过程与围场砂相比没有区别,制芯固化时间相同,修芯工作量比围场新砂小,浸涂、烘干过程没有不良反应,浇注后的铸件表面质量良好,无粘砂、结疤、表面气孔等缺陷,满足实际生产的要求。生产试验性能检测结果,经时效处理的再生砂冷芯盒制芯,即时强度0.9MPa,发气量12.9mL/g,24h强度为1.88MPa。其中树脂加入量为0.9%。经处理后的郑庵再生旧砂混制的冷芯盒树脂砂,即时强度、发气量、24h强度等指标达到了实验室研磨再生砂和内蒙大林砂的水平。从而可进一步降低树脂的加入量,降低生产使用成本或降低再生成本。3粘土砂再生成本分析3.1成本分析3.1.1预测的销售收入预测再生砂的单价按郑庵新砂价格(烘干以后)156元/t,年处理量为8万t/年;年销售收入1248万元/年。3.1.2变成本预测(1)屋顶成本每h煤气耗量×煤气单价×24h×300天=(180×8)×0.4元/Nm3÷10000×24×300=414.72万元/年。(2)动能消耗每h耗电量×平均电价×24h×300天=250×0.58÷10000×24×300=104.4万元/年。(3)新砂的补充量应为15%，每年为15%12万吨新砂费用:12000×156÷10000=187.2万元/年。变动成本合计:706.32万元/年。3.1.3固定成本预测(1)设备维护和保养费用设备总价×3%=600万元×3%=18万元。(2)计算2.万元工资总额+福利费用工资总额:35(人)×2(万元)=70万元/年。福利费用:工资总额×14%=70万元/年×14%=9.8万元/年。工资及福利费:79.8万元/年。(3)费用工资总额×35.8%=25.06万元/年。(4)固定资产的折旧费固定资产总价万元×8%/年=600×8%/年=48万元/年。(5)销售成本运输、差旅、办公、招待、会务费等约30万元/年。(6)财务费用投资×贷款利率=600万元×8.96%=53.7万元/年。固定成本:254.5万元/年。3.1.4元/年的测定总成本:706.32+254.5=960.82(万元/年)。单价吨成本:总成本÷年产量=9608200元÷80000t=120.1(元/t)利润:1248-960.82=287.18(万元/年)。3.2投资总亏损以燃烧发生炉煤气计算盈亏平衡点的生产率。3.2.1条件燃料为发生炉煤气,电总装机容量约300kW,根据工作量及工位初步设定人员配置为20人,投资额及流动资金为450万元。3.2.2不同的费用废砂和旧砂中热量利用计算干砂比热:0.21千卡/kg℃,将1000kg干砂加热至700℃所需热量:1000×700×0.21=150000(千卡),考虑废、旧砂中有树脂、煤粉等可燃物和余热利用,热能利用率取60%,则共需热量为150000/0.6=250000(千卡)。燃发生炉煤气:热值1250千卡/Nm3,需200m3/h,按单价0.4元/m3、管损20%计算,热再生每吨砂燃气费:200×1.2×0.4=96(元),即需96元/t。34.84每天平均电价为(10×0.35+7×0.78+7×0.54)÷24=0.53(元/kW·h)。高峰负荷电(设定实际负荷为250kW)23.95元/kW。2设备维护费用450×3%=13.5万元。工资工资:20(人)×2(万元)=40万元/年。福利费:工资×14%=40×14%=5.6(万元/年)。工资总额合计:45.6万元/年。其他费用工资总额×35.8%=16.4万元/年。设备折旧费用设备总价×8%=450×8%=36(万元/年)。销售成本估约20万元/年。财务费用投资×贷款年利率=450×8.96%=40.3(万元/年)。3.2.3销售费用+财务b.中小型企业设平衡点年处理量为X。新砂价格=(燃气费用+动能费用+设备维修、保养费+工资总额+管理费+设备折旧费+销售费用+财务费用)÷X。156=96+(1216650+135000+456000+164000+360000+200000+403000)/XX=2934650÷(156-96)=48910(t)。即需约4.8万t/年或6.8t/h的再生量,才能达到旧砂再生运行的盈亏平衡点。4湿型粘土砂再生技术将铸造厂排放的废砂再生,全部用于铸造制芯生产,是实现节能减排、循环经济的一个重要途