自硬树脂砂再生技术探析与优化

1.树脂砂再生

所谓树脂砂再生，理论上是指使砂子恢复到原来的形态。再生处理是一个综合处理过程，目的是使旧砂通过再生处理后达到一定的使用要求。

再生砂的使用是循环往复的，每次加入适量的新砂就可满足生产需耍。一般首次使用的新砂经再生后的灼烧减量较低，经重复使用后，灼烧减量值会随回用次数的增加而增加，但其增长率依次下降，增加到某一数值后即达到饱和状态，一般经6～10次后即达到稳定值。此时再生砂的循环处于平衡状态，再生砂的粒度分布、微粉含量、灼烧减量在某一范围内波动，再生砂质量基本稳定。

再生砂和新砂相比有着更优良的铸造工艺性能，其对改善型砂性能和提高铸件质量起到了重要作用。主要表现在：①急热膨胀性小，热稳定性好，在铸件对砂子的热作用下，再生砂将产生较小的热膨胀；②粒度均匀，再生砂的粒度分布接近于新砂，均匀性略有提高；③经过再生使砂粒棱角减少，砂粒形状得到了改善。

由于旧砂再生不仅提高树脂砂性能，利于提高铸件质量，而巨再生回用可大大减少昂贵新砂的用量，另外用再生砂还可节省昂贵树脂及固化剂，因而可大大降低树脂砂成本。此外，旧砂再生最大限度地减轻了因排放废砂等造成的环境污染。

近些年来，随着国内外自硬树脂砂的发展，其再生技术也随之迅速发展，并已成为自硬树脂砂工艺不可分割的一个组成部分。

2.自硬树脂砂再生的方法

自硬树脂砂再生的方法可概括为物理和化学两个方面。化学方法主要是采用加热的方法，把可燃的有机惰性膜燃烧掉，或者靠溶剂以化学反应的方法将惰性膜溶解掉；而物理的方法则是靠机械力、风力或水力的方法将惰性膜去除掉，从而达到再生的目的。根据再生原理和实际应用情况，旧砂再生可分为湿法、干法、热法和联合再生法等。其中，干法再生属于部分再生方法，而热法、湿法再生等属于完全再生方法。

有的学者认为，砂再生方式分为以日本太洋铸机公司为代表的硬再生式、以德国FAT公司为代表的“破碎机+撞击再生机”软再生式以及二者的混合式等。

表8-54列出了几种再生方法的优缺点。

表8-54 几种再生方法的优缺点

图8-31 干法再生机

3.自硬呋喃树脂砂干法再生设备及再生效果

典型的干法再生机如图8-31所示。砂子由上部供料管供料到再生室转盘上，高速旋转的转子将砂子沿切线抛向耐磨环，由于在抛出过程中，砂子之间有一定搓擦作用，故砂抛向耐磨环经过三次撞击，可以去掉树脂砂中残留的黏结剂和固化剂。国产该类干法再生机的主要参数是：外形尺寸为ф1800mm×1230mm；电动机功率为22kW，转速为1500r/min，运转方向为逆时针；生产能力为30t/h；叶轮直径为380mm。

旧砂在反复使用过程中由于高温作用、机械破碎和涂料粉尘的影响，旧砂中细粉量（150号筛以下的细砂）增高。砂子再生次数越多，砂粒越细。

表8-55列出了新砂、旧砂及再生砂的灼烧减量和发气量。从表8-55可以看出，再生砂虽比新砂灼烧减量高2～3偌，但其值低于有关资料推荐铸铁再生砂灼烧减量要控制在2.5%以下的要求，巨发气量也满足一般铸造厂的再生砂质量要求。

表8-55 新砂、旧砂及再生砂的灼烧减量和发气量

再生砂PH值测试结果见表8-56。从表8-56可看出，旧砂经再生后呈酸性，即一些酸性成分仍残留在砂粒表面上，这表明再生砂的耗酸量较低。根据有关资料推荐的树脂砂再生砂PH＜5，显然再生砂是合格的。另外，经测试，再生砂抗拉强度为0.8～1.2MPa，所以再生砂是能满足工艺要求的。

表8-56 再生砂的PH值

图8-32 机械离心式旧砂再生装置

4.自硬酚脲烷树脂砂干法再生设备及工艺流程

国内某柴油机厂年产1万台WD615斯太尔柴油发动机缸体等毛坯铸件，砂型、砂芯全部采用自硬酚脲烷树脂砂工艺，砂再生设备选用美国DF公司的机械离心式旧砂再生装置，如图8-32所示。

该再生设备包括振动破碎机、粉尘收集装置、提升机、砂再生机、沸腾冷却分选器、储砂斗及冷却水循环系统。其工作过程如下：

1）从振动落砂机清理出的大块树脂旧砂经振动破碎机破碎和筛分，颗粒要求小于2mm。

2）机械离心机旋转锤产生的机械离心力给砂块以动能，让其相互摩擦、碰撞，使砂粒表面坚固的树脂膜部分脱落，其灼烧减量（质量分数）控制在2.0%～3.5%。

3）冷却和分选工艺在沸腾冷却器内进行。

5.国内外酯硬化碱性酚醛树脂砂旧砂干法再生状况

酯硬化碱性酚醛树脂砂含有大量的碱性物质（主要是钾），在铸造过程中，钾与石英砂形成硅酸钾，覆盖于砂粒表面，此外钾还与树脂的分解产物O₂、CO和CO₂等作用生成碳酸钾。这些无机化合物的存在降低了再生砂的强度。

图8-33示出了在干摩擦再生时，再生时间与灼烧减量、钾含量的变化情况。由图8-33可看出，经过多次浇注循环的再生砂表现出与一次浇注循环的再生砂非常类似的变化，而多次浇注循环再生砂由于残余有机物质的多次积累，其初始和最终的灼烧减量值、钾含量值均高于一次循环再生砂。

表8-57列出了经过多次浇注循环，在气流冲击再生机中再生的砂，在加入不同比例的新砂时，其抗拉强度的变化情况。酯硬化碱性酚醛树脂再生砂的抗拉强度与浇注循环次数密切相关，加入新砂可提高酯硬化碱性酚醛树脂再生砂的抗拉强度。

图8-33 干摩擦再生时再生时间与灼烧减量、钾含量的变化

表8-57 酯硬化酚醛树脂新砂加入比例与抗拉强度的关系

注：树脂加入量1.5%（占原砂质量分数），固化剂加入量23%（占树脂质量分数），砂温为25℃。新砂为水洗后干燥的硅砂，AFS细度为38。

上述结果表明，酯硬化酚醛树脂砂可以用现有的干法再生工艺进行再生，巨能降低再生砂的灼烧减量和钾含量，但酯硬化碱性酚醛树脂再生砂的抗拉强度显著地低于所用的新砂。

国内采用一般的干法机械再生，砂通过落砂机进行振动和离心两次脱膜再生，沸腾冷却，再通过除尘，将砂中破碎的细砂、粉尘及树脂抽走。正常的砂，经两级或多级再生来提高脱膜率。再生砂中未脱掉的树脂部分，特别是附着在较细砂粒上面较难脱去的膜，随残留树脂逐步积累，当灼烧减量大于正常要求时，生产中即采取加大新砂加入量来调剂。其再生砂的LOI值（灼烧减量）均较高，而巨新砂加入量（质量分数）很大，达到了30%，甚至40%，有的甚至通过过多加入新砂来降低LOI值。

（1）四级离心再生 国内某公司铸钢车间采用了一种砂粒的相对运动速度达到40～60m/s的机械撞击和搓擦的四级离心再生机，其转速在2000r/min左右。其砂处理多级离心再生设备的组成如图8-34所示。

图8-34 酯硬化碱性酚醛树脂砂旧砂多级再生设备的组成

再生试验的主要结果如下：

1）旧砂的LOI值。随着转速的提高，LOI值下降。LOI值在1.2%～1.6%之间变化。

2）旧砂再生之后的粒度分布。其中一组再生砂的检测数据如下：灼烧减量（质量分数）1.4%，270号筛以下细砂的含量（质量分数）0.42%，AFS指数48.75。再生处理后的粒度趋于细化。

总的来看，采用四级再生工艺再生酯硬化碱性酚醛树脂旧砂基本可行，但也要考虑该类设备多级机械再生故障率高、能耗高的问题。

（2）高压擦磨式旧砂干法再生 干法再生酯硬化碱性酚醛树脂旧砂的另一例子是日本新东公司开发的“高压擦磨式”旧砂干法再生装置（见图8-35），其原理是依靠再生机机体和两个高速旋转的偏心滚轮间产生的对旧砂的强力挤压和砂粒碰撞、摩擦作用来达到再生的目的。其中，为获得最佳再生砂质量，可根据再生处理工艺及处理量来选择电动机；压实滚轮由中体陶瓷制成；压实滚轮用加压调压气缸可根据再生砂的性状调整到合适的压力；在沉降室，细筛号的砂具有高的回收率。

图8-35 高压擦磨式旧砂干法再生装置

采用高压擦磨式干法再生工艺对酯硬化碱性酚醛树脂再生旧砂性能的影响见表8-58。由表可知，采用高压擦磨干法再生工艺仅能除去少部分树脂膜，脱膜率一般为20%～30%。若将旧砂低温加热（320～350℃），则脱膜率可提高到35%左右。总之，由于干法再生脱膜率低，再生砂的黏结强度明显低于新砂，但可通过添加新砂来提高再生砂黏结强度。尽管如此，由于干法再生系统有结构简单、能耗少、成本低、易实现等优点，故在一般铸造生产中仍得到广泛应用。

表8-58 干法再生工艺对酯硬化碱性酚醛树脂再生旧砂性能的影响

6.国外自硬呋喃树脂砂的热法再生工艺

国外有关铸造厂家认为，采用干法再生自硬呋喃树脂砂，再生砂的使用受砂粒表面残余树脂和固化剂积累的限制。这些积累可以利用测定再生砂的灼烧减量、酸耗值、残余硫、残余氮及粉尘等特性来衡量。如果这些特性产生变化，将会引起铸件缺陷和环境污染问题。例如，经计算得出，用100%干法再生砂造型，其SO₂排出量为用新砂造型的4偌。

热法再生是通过焙烧炉将旧砂加热到一定高温，使砂粒表面达到树脂膜的燃烧温度，残留树脂膜经分解或燃烧而被去除的一种工艺方法。热法再生自硬呋喃树脂砂的设备一般采用回转窑或沸腾炉来去掉旧砂表面的残余有机物，把旧砂恢复到最初的状态。这是一种完全再生方法。

采用热法再生自硬呋喃树脂砂在我国应用很少，现介绍几例国外应用情况。

（1）燃气热法再生装置再生自硬树脂砂 英国Richard工程公司生产的PX2500G型燃气热再生装置的供砂机构可以容纳24h用砂量，它可将散粒化的旧砂均匀地送进并通过再生炉。再生炉内是一个多区域流化床，每一区域有一组燃烧器，以及它们各自的温度控制系统。流化床能保证砂粒很好地混合，避免冷点和不完全再生部位。砂粒在流化床上运行一段时间，以保证树脂被完全烧掉，离开再生炉的热砂进入一个间接换热器，由换热器将砂的热量传递给流化床用空气并使空气温度达到480℃，这样可以节约再生装置的能量消耗。然后砂进入一冷却分级器，冷却器是一个水冷管式换热器，在管上带有散热片。通过冷却器将砂冷却至室温，然后进入分级器，用高速空气流吹走粉尘。再生装置是自行管理的，每周工作5天，每天24h连续工作。采用燃气热法再生装置来再生呋喃树脂自硬砂，可将100%再生砂用于造型和制芯工序，这样就可以节约新砂购置费用，并极大地减少废砂抛弃量。

Wilsons铸造厂生产碳钢、低合金钢和不锈钢铸件，如泵体、叶轮、阀及汽轮机零件等。采用Richerds工程公司的PX2500G型燃气热法再生装置，生产率为25t/h。

Rockwell PNIC公司生产灰铸铁及合金铸铁件，以及碳钢、低合金钢、不锈钢和耐热钢铸件，最大铸件可达10t。造型和制芯均用呋喃树脂砂，用对甲苯磺酸作为固化剂。该公司利用燃气热再生装置处理其所有铸造用砂，再生砂的强度特性等与Wilsons铸造厂相同。

（2）用电阻热法再生自硬树脂砂 美国铸造废砂每年达720万t。随废砂场数量减少，处理费用从15美元/t上升到150美元/t。美国目前的3100个铸造厂几乎都要进行旧砂再生以遵守1984年的危险废物法案。

帝国铸钢厂是生产碳钢、低合金钢、不锈钢等铸件的专业厂，其铸件主要用于泵、压缩机、涡轮机，甚至核设施等。铸型主要用湿型砂和自硬呋喃、酚醛树脂砂，每年耗新砂6000t，并产生同样数量的废砂要处理。

该厂安装了美国第一个间接辐射电热砂再生装置。再生系统生产率为1t/h，完全自动化再生。该电阻热再生系统与天然气热法再生相比，具有不需空气，砂粒不受污染，以更低的温度再生化学黏结剂砂，热冲击小，砂粒破碎小，设备容易实现自动化，并能与总厂协调用电等优点。(www.xing528.com)

7.酯硬化碱性酚醛树脂砂的热法再生

（1）再生温度 酯硬化碱性酚醛树脂砂的热法再生根据要去除的有机物种类，可分为高温热法再生（800～900℃）和低温热法再生（320～350℃）两种。不同加热温度对酯硬化碱性酚醛树脂旧砂再生性能的影响见表8-59。由表8-59可看出，再生砂抗压强度随加热温度升高呈增长趋势。当加热温度达800℃以上时，再生砂强度稍高于新砂，说明高温加热可有效去除旧砂砂粒表面的树脂膜、残留酯和钾，明显改善再生砂的抗压强度。

表8-59 加热温度对酯硬化碱性酚醛树脂旧砂再生性能（抗压强度）的影响

研究表明，酯硬化碱性酚醛树脂高温黏附强度高，脱膜要比呋喃树脂困难一些，因而其LOI值稍高。

图8-36所示为在间接加热的转窑中，一次浇注循环砂的加热温度与灼烧减量、钾含量的关系。从图8-36中可看出，随加热温度的升高，灼烧减量、钾含量均大幅下降。国外A.D.Busby等研究出一种新型热法再生设备滚筒式焙烧炉，其再生效果比干法摩擦再生法好得多，它能使再生砂的性能接近新砂，含钾量大为减少。除此之外，把炉温控制在700℃以上，可保证良好的燃烧效率，巨炉内排出物少，不需要后燃室。这种新的再生工艺叫No-Vatherm法。

图8-36 一次浇注循环砂的加热温度与灼烧减量、钾含量的关系

（2）新型热法再生及效果 再生砂的再黏结强度取决于残碱量和树脂砂经历的浇注次数。每次浇注之后，型砂的黏结膜热辐射程度都相应增加。保留在型砂表面的黏结膜特性对型砂的再黏结强度是至关重要的。为了使残留树脂黏结膜对型砂具有最大的物理附着和化学附着作用，提高再生砂的再黏结强度，英国Borden公司在普通热法的基础上，研制成功了一种提高附着力的添加剂AlPha beta Max500，并将其称之为新型热法。这种热法用添加剂为液体，加入量为型砂质量的0.1%～0.3%。使用效果表明，再生砂的回用率由70%提高到85%～90%。当型砂的再生砂用量较高时，这种添加剂尤其能够明显地提高型芯和铸型的强度。例如，当型砂的再生砂与新砂比为85：15时，加入0.1%的Max500，其型砂强度可以提高到再生砂与新砂比为70：30的水平，节省15%的新砂。该工艺已经获得英国专利。

图8-37示出了这种新工艺的再生效果。由图8-37可以清楚地看出，新型热法再生砂的2h抗拉强度比新砂提高了17%，比干法摩擦再生砂提高了200%，比普通热法再生砂提高了170%。新型热法再生砂24h抗拉强度与新砂相等，至少为干摩擦再生砂的2偌。

图8-37 碱性酚醛树脂新砂与几种再生砂的2h抗拉强度

8.酯硬化碱性酚醛树脂砂的湿法再生

湿法再生是利用存在于树脂膜中的有机酯和氢氧化钾具有可溶于水的特点，将其通过水洗使之去除的一种再生方法。湿法再生工艺对酯硬化碱性酚醛树脂再生砂性能的影响见表8-60。由表可见，黏附于旧砂表面上的残留酯和钾都可通过水处理而被除去。可见该法具有较好的再生效果，再生砂的质量接近新砂水平。

表8-60 湿法再生工艺对酯硬化碱性酚醛树脂再生砂性能的影响

注：树脂占原砂2%，固化剂占树脂的25%（均为质量分数）。

湿法再生方法虽然能够改进再生砂的品质，但含碱的废水处理费用很高。在英国，每吨废水处理的费用高达80英镑。该国地方当局正在启用新的废水排放准则，规定可滤取的酚含量低于1mg/kg水，浸出水的PH值为6～9。美国一些州也在实行与之类似的严格限制。湿法再生方法由于能源消耗大、占地面积多，巨有污水处理和设备一次性投资较大等问题，故此法应用较少。

9.酯硬化碱性酚醛树脂砂的化学再生及复合再生

化学再生是向碱性酚醛树脂旧砂中加入某种能与其中的残留钾进行化学反应、形成不溶于水的物质，从而去除残留钾的一种方法。在国外，采用这种化学再生法已取得较好效果。

美国某公司采用加入一种SY附加物法对酯硬化碱性酚醛树脂旧砂进行化学再生的试验结果见表8-61。由该表可看出，添加附加物的化学再生工艺基本上可消除酯硬化碱性酚醛树脂旧砂中残留钾对再生砂性能的影响。从表中数据还可看出，由于加入附加物并不能除去树脂膜中的残留酯，故经过化学再生的再生砂强度仍低于新砂。同时，在采用化学再生法时，不可采用强酸性附加物，因它能严重腐蚀设备，并对人体健康造成危害。

表8-61 SY附加物加入量对旧砂再生性能的影响

20世纪80年代中期以来，将两种或两种以上方法组合在一起对酯硬化碱性酚醛树脂旧砂进行再生的工艺在国外得到广泛应用。组合式再生法是根据各种旧砂再生法的特点，综合各单项再生工艺的优点并加以组合而产生的一种新型旧砂再生工艺，它可在一机内连续完成多项再生过程，达到旧砂再生的目的，所以这种再生系统更简单紧凑，再生旧砂的质量更好。

“化学法+低温加热法+高压擦磨式干法”组合式碱性酚醛树脂旧砂再生工艺是：首先往树脂旧砂中加入一定量的附加物，进行混合，使之与钾反应，转变为不溶性物，从树脂膜中除去；接着进行低温加热（320～350℃），使旧砂粒上的树脂膜脱水、脆化、干裂和将有机酯分解除去；最后，再经较强烈的机械擦磨和除尘处理，制得性能较好的树脂再生砂。

图8-38为国内某单位提出的一种“化学法+低温加热法+高压擦磨式干法”的组合式旧砂再生工艺流程图。该方法采用沸腾床式低温加热装置，加热温度为320～350℃。其结果见表8-62。由该表可见，采用组合式旧砂再生工艺，可使残留钾含量（质量分数）降到0.12%以下，残留有机酯的含量基本为微量。因此，采用这种再生工艺对酯硬化碱性酚醛树脂旧砂进行再生，具有较好的再生效果，再生砂质量可达新砂的质量水平，并可用作铸钢件型、芯砂的面砂。

图8-38 组合式旧砂再生工艺流程图

表8-62 采用几种再生工艺对酯硬化碱性酚醛树脂旧砂进行再生处理后的性能

采用这种组合式再生工艺可大大改善酯硬化碱性酚醛树脂旧砂再生效果，对再生酯硬化碱性酚醛树脂旧砂十分有效，它不但比单一采用任何一种再生工艺简单，节能、脱膜效果好，而巨再生砂的质量基本上可达到甚至超过新砂水平。

10.自硬树脂再生砂性能指标

（1）自硬呋喃树脂再生砂性能及应控制的指标

1）再生砂试样在不同放置时间下的强度及其终强度明显比新砂高，特别是1～2h强度，对多角形、粗糙的新砂来说则更显著，这是由于再生时砂粒相互摩擦，棱角部分被磨掉，砂粒变得圆整，粉尘被抽走，黏结剂在砂粒凹部及缝隙中填充，砂粒表面变得平滑，粒度分布趋于均匀，总比表面积大大减小的缘故。另外，新砂的耗酸量高，故硬化速度慢，而其经再生后，耗酸量降低，硬化速度也高，巨型砂的黏结强度随回用次数增加而提高。

2）再生砂的表面稳定性基本保持不变，而新砂在使用时表面稳定性是较差的，但其开始回用再生时会有显著提高，而后保持稳定。由于再生砂砂粒圆整，树脂加入量减少，故型砂透气性也提高了。

3）在树脂加入量相同时，再生砂的灼烧减量及发气量均高于新砂，但生产上使用时，由于树脂加入量减少，还加入部分新砂，故其发气量与灼烧减量也相应降低，而巨在旧砂不断再生循环的情况下，旧砂灼烧减量基本可保持在一定限度内不再增高，趋于稳定。

4）再生砂的热稳定性好，热膨胀小，化学性能稳定，耗酸量低，故树脂砂的性能易控制，这有利于提高铸件质量，减少脉纹、机械粘砂等铸造缺陷。

自硬呋喃树脂再生砂的再生效果主要以灼烧减量去除率来衡量，以便达到要求的质量指标。在有机自硬砂中，部分残留黏结剂薄薄地覆盖在砂粒上，有利于再混制新黏结剂附着，能使强度提高，故过于强调去除率不一定恰当，也会使砂粒破碎率增高。但过多的残留树脂势必增加发气量。

自硬呋喃树脂再生砂质量控制指标见表8-63。

表8-63 自硬呋喃树脂再生砂质量控制指标

（2）自硬酚脲烷树脂再生砂的灼烧减量 国内某铸造企业对经再生设备系统处理后的再生砂取样筛分，将筛分出的不同目数的再生砂进行灼烧减量测定，同时对经除尘系统抽出的200号筛以上的细粉进行灼烧减量检测，结果见表8-64。由该表可看出，砂粒越细，比表面积越大，残留树脂膜越多，灼烧减量越大。被除尘系统抽出的细粉，主要是经机械摩擦后砂粒表面剥离的树脂膜细粉、炭分，其次是石英灰分，所以该细粉灼烧减量极大。

表8-64 不同筛号再生砂灼烧减量检测结果

注：占总LOI值的质量分数=筛盘中的比例×LOI值。

灼烧减量与发气量成正比关系。灼烧减量高，型砂发气量大，铸件易产生气孔缺陷。减小灼烧减量的途径：一是尽量采用粗砂（比表面积小，再生处理后残留树脂膜少），铸铁车间常选用40/70号筛的新砂；二是调节好除尘系统，使200号筛以上的细粉全部去除。

在铸造工艺设计时，应采用较小的砂铁比，推荐最好采用（2～3）：1的砂铁比，特殊情况下也以不超过5：1为宜。为实现较小的砂铁比，可将砂芯做成空心，外形在离开型腔50～100mm处也可设法掏空。其次，在浇注时应做好铸型引火工作，在高温作用下使砂型挥发出的可燃气体充分燃烧。

生产中，当再生处理后的旧砂灼烧减量（质量分数）>2%时，应适当添加新砂以降低灼烧减量至规定范围，如国内某厂再生砂灼烧减量（质量分数）常为1.7%～2.9%，新砂添加量（质量分数）为5%～10%。

（3）自硬酚脲烷树脂再生砂的其他工艺参数

1）含泥量（质量分数，后同）应不大于0.4%。生产中当含泥量超过0.4%时，可增大抽风除尘量以使之在规定范围内。有条件的工厂可使砂子经砂温调节器后再使用（砂温调节器具有使砂子沸腾除尘的功能）。

2）含水量（质量分数，后同）应不大于0.25%。水分是自硬酚脲烷树脂砂最为敏感的因素。水分高会严重降低砂芯强度。此外，水与聚异氰酸酯反应生成的脲衍生物受热分解，放出氮气，导致气孔缺陷，故生产中应加强砂子烘干和检测，当含水量大于0.25%时，为保证砂芯强度，可调节两种树脂比例，即增大第Ⅱ组分的量，通常调至组分Ⅰ：组分Ⅱ=50：50，以发挥出树脂砂的最好强度特性。但若铸件气孔缺陷敏感时，应采用砂子再度烘干的办法。有条件的工厂可使砂子经砂温调节器后再用。砂温调节器由电加热、冷水机组、热电偶和计算机系统组成，其可使砂温恒定在规定范围。同时，砂温调节器还有使砂粒沸腾输送、抽风除尘的功能。砂子经砂温调节器后品质变好。

3）酸耗值（ADV）在0～5mL之间最好，酸耗值=5～20mL为可使用范围。酸耗值高的砂子会加速固化速度，缩短树脂砂存放时间，对制芯操作不利。此外，酸耗值高，砂芯较脆、易碎，表面有砂颗粒。对反复使用的PeP Set再生砂，因本树脂与催化剂均呈微弱碱性，砂子反复使用有使酸耗值增高的趋势；另外，原砂中碱性杂质（CaO、MgO等）的存在也是增大酸耗值的因素之一。

生产中，防止酸耗值过高的措施是：①选择不含碱性杂质的原砂；②选用比表面积小的粗砂（铸铁件通常为40/70目），这样树脂与催化剂用量相对较少，同时调节再生机除尘系统，使200目以上的细粉（相当部分是树脂膜）排除；③当酸耗值较高时，适当添加新砂以降低酸耗值。

4）含氮量。新砂的树脂加入量（质量分数，后同）为1.8%～2.2%，再生砂树脂加入量通常为1.1%～1.4%，在保证砂芯强度的前提下，应尽量取下限。另外，组分Ⅰ：组分Ⅱ=50：50为正常比例，强度特性最好。当气孔缺陷较敏感时，在树脂总量不变的情况下可调节组分Ⅰ：组分Ⅱ为55：45，或60：40，即第Ⅰ组分增多，第Ⅱ组分减少（该组分含氮的质量分数约7%），使再生砂中的含氮量（质量分数）在0.03%～0.1%以内。此时砂芯强度略为下降，但通常不影响生产使用，巨对防止气孔缺陷有重要作用。

（4）酯硬化碱性酚醛树脂砂再生的难点 酯硬化碱性酚醛树脂旧砂与呋喃树脂砂和酚脲烷树脂砂相比，被认为是一种再生回用难度较大的自硬树脂砂旧砂，巨至今尚未找到一种性价比高的再生方法。其主要原因是：

1）酯硬化碱性酚醛树脂旧砂砂粒表面上的树脂膜在常温下具有一定韧性（特别是其中含水量＞1.0%时），很难用干法机械再生获得较理想的再生效果。

2）除此之外，酯硬化碱性酚醛树脂膜中还残留有一定量的固化剂——有机酯和少量钾（钾在360℃左右熔化，1320℃汽化）。这些物质均随旧砂使用次数的增加而逐渐积累，导致再生砂可使用时间缩短，黏结强度下降，型砂工艺性能恶化，抗吸湿能力降低。实际生产经验表明，钾这种无机物很难用一般高温（800～900℃）热法再生工艺将其全部除去。

（5）酯硬化碱性酚醛树脂再生砂主要指标

1）灼烧减量。实践表明，采用不同再生工艺和设备，均可使酯硬化酚醛树脂再生砂的灼烧减量降低，同时钾含量也会降低。

一般认为砂粒上的钾化合物是在金属与铸型相互作用时形成的，而巨在再生过程中多半以粉尘形式被除尘系统排走，从除尘器取出样品中的高钾含量就证实了这一观点。

关于酯硬化碱性酚醛树脂再生砂的灼烧减量，也因黏结剂种类、铸件材质、铸件大小不同而异。总体来看，灼烧减量表征了酯酯硬化碱性酚醛树脂再生砂中残余挥发物的数量，同其他自硬树脂砂一样，也是一个评价再生工艺及再生设备性能的重要指标。

2）抗拉强度。酯硬化酚醛树脂自硬砂再生后的抗拉强度显著地低于所使用新砂的抗拉强度。过去认为，降低再生砂中钾含量可改善其抗拉强度性能，但国外的研究工作表明并非如此。同时值得注意的是，在钾含量基本相同的情况下，经过一次浇注循环的再生砂比经过几次循环的再生砂的抗拉强度要高得多。这表明，钾含量并不是确定再生砂再黏结性能的一个有意义的判断指标。

再生砂中的杂质才是造成其抗拉强度下降的主要原因。这些杂质（包括钾在内）是水溶性的，这也证明了为何湿法搓擦再生能恢复再生砂抗拉性能的原因。试验研究表明，与再生砂抗拉强度相关的诸多问题都与砂粒的表面现象有关，比如钾盐的特点是低熔点，因此含钾杂质在每次浇注循环均能很快地分布在砂粒上。含钾杂质的本质，以及它如何影响再生砂的再黏结性能，需要进一步研究。

总之，因为酯硬化酚醛树脂再生砂的再黏结强度较低，故应定期检测其抗拉强度，这样可以有效地控制再生过程。增加再生砂抗拉强度的有效方法就是加入新砂。