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装备制造业是 我国的支柱产业，而铸造又是 装备制造业的基础产业。铸造生产中使用的铸型主要有砂型、陶瓷型、金属型、石膏型等，其中采用砂型铸造生产的铸件占到铸件总产量的80%以上。砂型铸造按所使用的粘接剂不同可分为粘土型砂、化学粘接剂型(芯)砂等。粘土砂生产工艺由于具有原材料价廉易得，易于处理，复用性强，适应造型方式的能力强，储存运输方便等优点，成为 造型机砂型铸造方法中最常用的铸造生产工艺。粘土型砂主要分为干型砂和湿型砂两类，最常用的是 粘土湿型砂，用其生产的铸件大约占到用砂型生产铸件总量的70%~80%。粘土湿型砂具有许多其它粘结剂砂无可比拟的优点：良好的经济性、优异的强度性能、适用不同的造型方式、适应各种原砂、适应生产各种铸造合金、利于环保。同时也有砂型强度不高、铸件尺寸精度较差等问题。粘土湿型砂既 全自动造型线造型也可手工造型，砂型无需烘干便可直接浇注金属液，一般可用于生产中小型铸铁件和铸造有色合金铸件，也可以应用于大批量机械化造型生产汽车、拖拉机、柴油机、轻纺机械等铸件。
粘土旧砂再生研究的意义
用粘土砂铸造工艺生产铸件已有悠久的历史，可以追溯到几千年以前，在世界各地都得到了广泛的应用。我国是 世界铸件生产第一大国，2010年我国铸件产量达到3960多万吨。据估计，我国的铸件生产约有60%采用粘土砂工艺，也就是 说我国每年采用粘土砂工艺生产的铸件达到了2000多万吨。
在铸造生产中，型砂中靠近型腔表面的部分粘土由于浇注时高温金属液的热作用，受到高温烘烤失去结晶水从而丧失粘结能力，成为死粘土。这些粘土一部分以粉状物混于型砂之中，另一部分以类似陶瓷薄膜状的形式牢固地包裹在砂粒表面，严重地影响到型砂的性能，使其透气性、可塑性降低，脆性增加；其次在铸造生产过程中，由于受到高温金属的重复热作用，少部分砂子被破碎，其破碎后的小砂粒也混于旧砂之中，成为旧砂中粉尘的一部分，从而影响到型砂的性能；另外，在现代铸造生产中大量应用有机及无机粘结剂芯砂，这些芯砂及化学粘结剂的分解产物也部分混入型砂中；煤粉及其代用品高温分解产物的混入，进一步降低粘土型砂的活性，使型砂的性能恶化。各生产企业为了生产出合格的铸件，通过定期或不定期排放部分旧砂，同时加入新砂的方式来稳定型砂的性能。
性能恶化的粘土旧砂如果不经再生而直接用于铸造生产，将使型砂的发气量增加，铸件容易产生气孔或呛火等铸造缺陷；残存在旧砂表面的不完整粘土膜在进行再次混砂时会在砂粒和新形成的粘结剂膜之间形成中介层，严重削弱砂型的强度。据统计，约有30%~40%的铸件废品都直接或间接的与型砂质量有关。因此，性能恶化的粘土旧砂必须经过再生处理才能满足铸造工艺的要求，继续投入到铸造生产中。
粘土旧砂再生的意义主要有以下几点：
(1)自然环境及资源保护方面
采用粘土砂铸造工艺时， 铸造造型机型砂的需用量很大，一般砂铁比为5~10：1。我国每生产1t合格铸件，大约要排放废气1000~2000m³、废渣300kg、粉尘50kg、废砂1.3~1.5t，而发达国家每生产1t合格铸件的三废排放量不到我国的十分之一。大量粘土旧砂的任意排放，旧砂中的粘土、煤粉等粉尘，水玻璃等碱性物，树脂等有机物，对大气、土地、地下水均会造成一定的污染，危害人类的生产和生活。旧砂再生可以减少废砂排放量，节约有限的硅砂资源，降低对自然环境的危害，对于实现绿色铸造具有重要意义。
铸造企业产生的粘土废砂需要大面积场所存放，长时间的堆积囤放不仅易造成扬尘对空气造成污染，而且粘土砂中由芯砂带入的有机和无机化学粘结剂等有害物质，经雨水浸泡冲刷随雨水一起渗入地下或流入江河湖泊，对水源造成了污染。随着社会的发展以及人们环保意识的不断增强，在经济发展的同时，留住青山绿水成为我国经济建设的基本国策，因此，逐渐提高铸造企业生产和排污的环保要求，“绿色铸造”不仅会成为铸造企业更为成为整个机械行业可持续发展必然要求。铸造粘土废砂作为铸造企业固体废弃物的重要组成部分，在新出台的铸造行业准入标准里也作了明确规定。因此，提高铸造生产过程中产生的粘土旧砂再生循环利用率，通过化学改性或机械改性对完全再生砂进行改性处理，使其制备树脂砂的铸造工艺性能提高，促进粘土旧砂再生技术在铸造企业的应用和推广，使铸造生产过程中产生的废砂最大化利用，这不仅有利于节约硅砂资源和保护自然环境，也有利于实现铸造企业的“绿色铸造”生产经营。
(2)经济效益方面
原砂的费用直接影响铸件的生产成本。旧砂的再生费用低于新砂的购置费用，旧砂回用后减少了旧砂的排放，可以节省新砂的购置费用和废砂的处理费用，取得良好的经济效益。
2014年和2015年，我国各类铸件总产量分别为4620和4560万吨，每年都产生3000万吨以上的铸造废砂。如果不对这些铸造废砂进行再生回用，铸造企业不仅要承担排放铸造废砂的额外费用，而且要花费大量资本购置新砂，大大增加了企业的生产成本。与此同时，我国是 高品质天然硅砂欠缺且分布不均的国家，高SiO2含量的铸造用天然优质硅砂主要产于福建等东南沿海地区，而一般SiO2含量的铸造用天然优质硅砂主要产于河北、辽宁、内蒙、河南等地区，如果不对铸造旧砂进行再生回用，而仅靠购置天然硅砂，高昂的长途运输费用同样增加了铸造企业的经济负担。相反，通过粘土旧砂的完全再生和改性使砂子重新回到砂循环系统，每吨砂的再生及改性处理的成本大约在100~120元，远低于购置新砂和排放废砂的综合费用，因此，开展粘土完全再生砂改性及相关设备的研究，有利于促进铸造企业粘土旧砂完全再生技术的推广和应用，具有显著的经济效益。
(3)技术方面
旧砂在反复使用过程中都要经受高温金属液的热作用，此外在回收、再生过程中经过机械作用、除尘等环节，使得再生砂具有新砂无法比拟的优点：颗粒圆整，急热膨胀性小，化学及热稳定性好，粒度分布更趋均匀，且粉尘含量减少，有利于减少铸造缺陷的产生，降低废品率。
铸造用石英砂是 不可再生资源，我国优质石英砂储量有限，过度开发和使用石英砂资源使可用石英砂资源越来越少，是 不符合可持续发展原则的行为；同时过度开发和使用天然石英砂是 对资源的浪费，更不符合现行铸造行业“绿色铸造”的理念。与同种新砂相比，含树脂芯砂粘土砂的完全再生砂每经过一个铸造循环和再生循环，砂子都要经受一次浇注时金属液的热作用和高温脆化时的热作用，使得再生后的砂子物化特性热稳定性好、急热膨胀性小，同时粘土旧砂在经历落砂、破碎、筛分等工艺过程和粘土完全再生在经历机械再生、风选等工艺过程时，砂粒与砂粒之间，砂粒与设备之间产生激烈的机械冲击、彼此之间产生搓擦作用，使砂粒尖角逐渐变钝，角形系数逐渐趋向于1，砂粒的粒形更趋于圆整。与同种原砂相比，含树脂芯砂粘土砂的完全再生砂在砂粒的物化性能方面拥有更多的优点。因此，通过粘土旧砂完全再生技术和含树脂砂芯砂粘土砂的完全再生砂改性技术对含树脂芯砂的粘土旧砂进行一系列的处理，使粘土旧砂重新回到砂循环系统是 保护天然硅砂资源的重要手段和有效途径。
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