專利名稱：一種鑄造混合廢舊砂的再生回用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬砂型鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種鑄造混合廢舊砂的再生回用方法。
背景技術(shù)：
在金屬鑄造中，砂型鑄造(包括粘土砂型鑄造、樹脂砂型鑄造和水玻璃砂型鑄造 三大類)占總鑄造產(chǎn)量的約80%，其中的粘土砂鑄造又占絕大多數(shù)，它廣泛用于汽車發(fā)動 機、柴油機等各類鑄鐵件的鑄造生產(chǎn)。在大量粘土砂型鑄造中，通常用粘土砂制作鑄型(外 模)、樹脂砂做砂芯(內(nèi)腔)，因此鑄造廢舊砂通常是粘土舊砂與樹脂舊砂的混合舊砂。在 大量粘土砂型鑄造的工廠，一般生產(chǎn)1噸鑄件要排放1噸廢舊砂，如玉林柴油機集團公司、 中國一拖集團公司、東風(fēng)汽車集團公司等單位年排放舊砂都達10萬噸。如能再生回用如此 大量的粘土-樹脂混合舊砂，不僅可以大量降低石英砂資源消耗、減少廢舊砂排放給環(huán)境 的污染，還可以減少原材料購買和運輸，帶來很好經(jīng)濟效益。尋求低成本地再生回用大量的 粘土與樹脂混合舊砂也是多年來鑄造學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的企盼。各種鑄造舊砂由于其特征不同，通常應(yīng)采用不同的再生方法才能獲得符合使用要 求的高質(zhì)量的再生砂。粘土舊砂和水玻璃舊砂通?？刹捎酶煞ㄔ偕蜐穹ㄔ偕赜茫欢?砂芯的樹脂舊砂通常為冷芯盒樹脂和熱芯盒樹脂，只能采用熱法再生回用。干法再生是利用空氣或機械的方法將舊砂粒加速至一定的速度，靠舊砂粒與金屬 構(gòu)件間或砂粒相互之間的碰撞、摩擦作用再生舊砂。目前應(yīng)用較多的干法再生方法包括機 械式、氣力式和振動式等方法，其優(yōu)點是再生設(shè)備簡單，成本較低，舊砂含泥量再生下降率 較高。但干法再生設(shè)備動力消耗大、生產(chǎn)效率偏低、再生砂粒破碎率高、粒度偏細也是干法 再生方法的缺點。濕法再生是利用水的溶解、擦洗作用及機械攪拌作用，去除舊砂粒上的殘留粘結(jié) 劑(包括膨潤土、煤粉、樹脂粘結(jié)劑、水玻璃粘結(jié)劑等)。濕法再生主要應(yīng)用于粘土砂和水玻 璃砂的再生回用，濕法再生砂的質(zhì)量相對較好，去泥率高，但濕法再生存在著水耗大，濕砂 烘干的能耗高、再生設(shè)備和后續(xù)的污水處理系統(tǒng)占用場地大、污水污泥難處理等缺陷。熱法再生是將舊砂經(jīng)加熱、高溫焙燒，去除掉舊砂中的殘留粘結(jié)劑，熱法再生方法 多用于樹脂砂舊砂再生回用，處理后的再生砂質(zhì)量較好，殘留粘結(jié)劑去除率高。但熱法再生 存在著高溫能耗大、殘留粘結(jié)劑燃燒產(chǎn)生的揮發(fā)物污染嚴重、成本高、經(jīng)濟性差等缺點。不同種類舊砂因性能特征不同，通常要采用不同的再生方法才更有效率、再生砂 質(zhì)量才更好。粘土型砂是由原砂、粘土、煤粉和水通過一定混制工藝混碾而成的，因此，澆注過 后的粘土砂廢舊砂中含有大量的死粘土、煤粉等細粉，導(dǎo)致粘土廢舊砂中的含泥量很高。由 于粘土舊砂的特性，實際生產(chǎn)中，粘土廢舊砂在干燥去濕后通常采用干法再生和濕法再生。粘土廢舊砂的干法再生方法是通過機械碰撞摩擦作用，使再生機內(nèi)的舊砂粒相互 之間發(fā)生摩擦碰撞，脫除砂粒表面的殘留粘土。脫落后的粘土粉和煤粉等，在抽風(fēng)除塵的作 用下被除塵器抽去。干法再生粘土砂可以直接用于生產(chǎn)線循環(huán)使用；但干法再生粘土砂表
3面仍殘留部分細粉，與新砂的質(zhì)量比較尚有差距，不能代替新砂做芯砂。粘土廢舊砂的濕法再生，主要是利用水的溶解、擦洗作用及機械攪拌作用，除去砂 粒表面的殘留膨潤土、煤粉和其它粉塵雜質(zhì)，經(jīng)濕法處理后的再生砂的含泥量低，再生效果 好，多次擦洗再生后的濕法再生砂的質(zhì)量性能接近新砂，可以代替新砂做芯砂。濕法再生的 污水需要處理回用、濕砂的脫水烘干能耗較大，所以濕法再生的成本通常較高。水玻璃廢舊砂的濕法再生和粘土廢舊砂的濕法再生方法一樣，也是利用水的溶 解、擦洗作用及機械攪拌作用，除去砂粒表面的殘留水玻璃粘結(jié)劑和其它粉塵雜質(zhì)，經(jīng)濕法 處理后的再生砂的含泥量低，再生效果好，多次擦洗再生后的濕法再生砂的質(zhì)量性能接近 新砂，可以代替新砂做芯砂。水玻璃砂濕法再生的污水屬于強堿性，需要處理回用、濕砂的 脫水烘干能耗較大，所以濕法再生的成本通常較高。砂芯用樹脂廢舊砂，殘留樹脂粘結(jié)劑與原砂的結(jié)合力強、且不溶于水，通常只能采 用熱法再生，采用干法和濕法再生都達不到廢舊砂再生的目的。實際生產(chǎn)中，砂芯用樹脂舊 砂的熱法再生通常采用700°C以上的溫度進行焙燒。通過高溫加熱焙燒，廢舊砂中的有機脂 粘結(jié)劑受熱分解，具有很好再生效果。熱法再生后的樹脂砂既可以做為熱芯盒砂使用，也可 以做冷芯盒砂使用。樹脂砂的熱法再生效果好，再生砂性能質(zhì)量與新砂相當(dāng)。但熱法再生 的能源消耗大、熱再生砂又需要冷卻至室溫，所以其成本較高。近年來，隨著鑄件產(chǎn)量的增加，各種鑄造混合廢舊砂數(shù)量逐年增長，而現(xiàn)有的干 法、濕法和熱法再生方法多只針對單一砂型進行再生，對于混合廢舊砂的再生處理，尚沒有 很好的處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種混合廢舊砂的再生回用方法，對廢舊砂中的一部分廢砂進行濕 法再生，對另一部分廢砂進行熱法再生，利用熱法再生砂加熱烘干濕法再生砂，實現(xiàn)了混合 廢舊砂的低成本、高質(zhì)量復(fù)合再生回用。本發(fā)明提供的鑄造混合廢舊砂的再生回用方法，包括下述步驟(1)將鑄造混合廢舊砂分類、篩分，得到適用于濕法再生的第一廢舊砂和適用于熱 法再生的第二廢舊砂；(2)將第一廢舊砂和第二廢舊砂分別進行干燥去濕和干法再生，得到第一干法再 生砂和第二干法再生砂；(3)將第一干法再生砂進行濕法再生和脫水處理，得到第一濕法再生砂；將第二 干法再生砂進行熱法再生，得到第二熱法再生砂；(4)將第一濕法再生砂和第二熱法再生砂混合，利用第二熱法再生砂的熱量加熱 烘干第一濕法再生砂，得到混合砂；(5)將混合砂調(diào)濕、調(diào)溫，得到再生回用砂。進一步的，所述的混合廢舊砂為粘土 -樹脂混合廢舊砂。進一步的，所述的混合廢舊砂為水玻璃-樹脂混合廢舊砂。進一步的，步驟(4)中所述的第一濕法再生砂和第二熱法再生砂按質(zhì)量比 1 0. 3 1 3混合。進一步的，步驟(5)中所述的再生回用砂的含水量小于0. 5%、溫度小于40°C。
進一步的，步驟(3)中所述的濕法再生為1 3級水擦洗濕法再生，每級砂水質(zhì)量 比均為1 0. 5 1 3。進一步的，步驟(3)中所述的脫水處理可以采用自然脫水或外力脫水，脫水處理 后得到的第一濕法再生砂含水量小于15%。進一步的，步驟(3)中所述的濕法再生過程中產(chǎn)生的污水進行處理后循環(huán)使用， 步驟(3)中所述的熱法再生采用溫度大于700°C的熱法再生，熱法再生中產(chǎn)生的熱氣流用 于廢舊砂的干燥去濕。進一步的，在干法再生過程中同時進行抽風(fēng)除塵和粉塵采集，將采集的粘土廢砂 粉塵中的廢煤粉做為燃料，用于廢舊砂的干燥去濕。進一步的，步驟O)中得到的第一干法再生砂用于粘土砂生產(chǎn)線循環(huán)使用。本發(fā)明針對鑄造工廠大量的混合廢舊砂，比如粘土舊砂和樹脂舊砂混合的廢舊 砂，或者水玻璃舊砂和樹脂舊砂混合的廢舊砂，提出一種先將舊砂分類再生(濕法和熱 法)，然后將濕法再生砂和熱法再生砂按比例混合，利用熱法再生砂的散發(fā)熱量烘干濕法再 生砂的方法。該方法有機結(jié)合了濕法再生工藝和熱法再生工藝的優(yōu)點，對混合廢舊砂進行 同步再生，一方面避免了單一的濕法再生工藝的再生砂后期烘干的大能源消耗和單一的熱 法再生工藝的再生砂冷卻時的熱量浪費，另一方面合理的利用了熱法再生砂的熱量去加熱 烘干濕法再生砂，不僅獲得了高質(zhì)量的再生回用砂，而且也降低了能源消耗和舊砂再生成 本，同時粘土砂再生時產(chǎn)生的廢煤粉的再利用，可用于型砂的干燥、調(diào)濕，提高了資源的利 用率。采用本發(fā)明所述的新方法再生處理后的廢舊砂回用率在90%以上，是一種適用于大 量鑄造混合廢舊砂的低成本、高質(zhì)量的再生回用方法。


圖1為粘土 -樹脂混合廢舊砂的再生回用方法流程圖。
具體實施例方式鑄造過程中產(chǎn)生大量的混合廢舊砂，其中一部分舊砂的再生方法只能采用濕法再 生，另一部分舊砂的再生方法只能采用熱法再生，該種類型的混合廢舊砂才適用于本發(fā)明 所述的混合廢舊砂的再生回用方法，比如粘土 -樹脂混合廢舊砂或者水玻璃-樹脂混合廢 舊砂等。下面僅以粘土 -樹脂混合廢舊砂為例，具體說明本發(fā)明提供的一種鑄造混合廢舊 砂的再生回用方法，如圖1所示，該方法包括以下步驟(1)將廢舊砂分類、篩分，得到以粘土舊砂為主的粘土廢舊砂和以樹脂舊砂為主的 樹脂廢舊砂。其中粘土廢舊砂中含有約90%的粘土廢舊砂，樹脂廢舊砂中含有約90%的樹 脂廢舊砂。(2)將粘土廢舊砂和樹脂廢舊砂分別進行干燥去濕和干法再生，得到粘土干法再 生砂、樹脂干法再生砂。干法再生過程中，對粘土廢舊砂和樹脂砂進行抽風(fēng)除塵和采集粉塵，以減少環(huán)境 污染。由于采集的粘土廢砂混合細粉中含有廢煤粉，可將采集的混合細粉進行粉塵與廢煤 粉分離，分離出來的廢煤粉做為燃料用于后續(xù)粘土廢舊砂和樹脂廢舊砂的干燥去濕，采集的粉塵可用作其他用途。粘土干法再生砂可以直接用于粘土砂生產(chǎn)線循環(huán)使用，也可參與混合砂的再生回用。(3)將粘土干法再生砂進行濕法再生和脫水處理，得到粘土濕法再生砂，將樹脂干 法再生砂進行熱法再生，得到樹脂熱法再生砂。濕法再生，本發(fā)明采用1 3級水擦洗濕法再生，每級砂水質(zhì)量比均為1 0. 5 1 3。脫水處理可以采用自然脫水或外力脫水，脫水處理后得到的粘土濕法再生砂含水量 小于15%。濕法再生過程中產(chǎn)生的污水進行處理后循環(huán)使用。熱法再生一般采用高溫(大于700°C)的熱法再生，熱法再生中產(chǎn)生的熱煙氣可用 于廢舊砂的干燥去濕。(4)將濕法再生粘土砂和熱法再生樹脂砂按質(zhì)量比1 0.3 1 3混合，利用熱 法再生砂的熱量加熱烘干濕法再生砂，得到混合砂。(5)將混合砂調(diào)濕、調(diào)溫，得到再生回用砂。再生回用砂的含水量小于0. 5%、溫度 小于40°C。下面詳細介紹采用本發(fā)明所述方法進行粘土-樹脂混合廢舊砂的再生回用的具 體實施例。實施例1 將廢舊砂分類、篩分，得到以粘土舊砂為主的粘土廢舊砂和以樹脂舊砂為主的樹 脂廢舊砂，粘土廢舊砂和樹脂廢舊砂分別進行干燥去濕和干法再生，得到粘土干法再生砂、 樹脂干法再生砂。將粘土干法再生砂進行水擦洗濕法再生(含泥量小于5%的采用1級濕 法擦洗再生，含泥量為5 10%的采用2級濕法擦洗再生，含泥量大于10%的采用3級濕 法擦洗再生)，砂水比為1 0.5，濕法再生完后進行外力脫水，脫水后含水量為5%;將樹脂 干法再生砂進行高溫(850°C )熱法再生；濕法再生砂與高溫?zé)岱ㄔ偕鞍凑? 0.3混合， 攪拌均勻，冷卻后測試混合砂含水量為0. 9%，砂溫30°C，進一步烘干調(diào)濕、冷卻調(diào)溫，混合 砂含水量為0. 4%，砂溫25°C。實施例2 將廢舊砂分類、篩分，得到以粘土舊砂為主的粘土廢舊砂和以樹脂舊砂為主的樹 脂廢舊砂，粘土廢舊砂和樹脂廢舊砂分別進行干燥去濕和干法再生，得到粘土干法再生砂、 樹脂干法再生砂。將粘土干法再生砂進行水擦洗濕法再生(含泥量小于5%的采用1級濕 法擦洗再生，含泥量為5 10%的采用2級濕法擦洗再生，含泥量大于10%的采用3級濕 法擦洗再生)，砂水比為1 3，濕法再生完后進行外力脫水，脫水后含水量為14%;將樹脂 干法再生砂進行高溫(850°C )熱法再生；濕法再生砂與高溫?zé)岱ㄔ偕鞍凑? 0.3混合， 攪拌均勻，冷卻后測試混合砂含水量為1. 1%，砂溫^°C，進一步烘干調(diào)濕、冷卻調(diào)溫，混合 砂含水量為0. 4%，砂溫35°C。實施例3 將廢舊砂分類、篩分，得到以粘土舊砂為主的粘土廢舊砂和以樹脂舊砂為主的樹 脂廢舊砂，粘土廢舊砂和樹脂廢舊砂分別進行干燥去濕和干法再生，得到粘土干法再生砂、 樹脂干法再生砂。將粘土干法再生砂進行水擦洗濕法再生(含泥量小于5%的采用1級濕法擦洗再生，含泥量為5 10%的采用2級濕法擦洗再生，含泥量大于10%的采用3級濕 法擦洗再生)，砂水比為1 0.5，濕法再生完后進行外力脫水，脫水后含水量為5%;將樹脂 干法再生砂進行高溫(850°C )熱法再生；濕法再生砂與高溫?zé)岱ㄔ偕鞍凑? 3混合， 攪拌均勻，冷卻后測試混合砂含水量為0. 3%，砂溫35°C，進一步烘干調(diào)濕、冷卻調(diào)溫，混合 砂含水量為0. 2%，砂溫30°C。實施例4:將廢舊砂分類、篩分，得到以粘土舊砂為主的粘土廢舊砂和以樹脂舊砂為主的樹 脂廢舊砂，粘土廢舊砂和樹脂廢舊砂分別進行干燥去濕和干法再生，得到粘土干法再生砂、 樹脂干法再生砂。將粘土干法再生砂進行水擦洗濕法再生(含泥量小于5%的采用1級濕 法擦洗再生，含泥量為5 10%的采用2級濕法擦洗再生，含泥量大于10%的采用3級濕 法擦洗再生)，砂水比為1 3，濕法再生完后進行外力脫水，脫水后含水量為14%;將樹脂 干法再生砂進行高溫(850°C )熱法再生；濕法再生砂與高溫?zé)岱ㄔ偕鞍凑? 3混合， 攪拌均勻，冷卻后測試混合砂含水量為0. 6%，砂溫35°C，進一步烘干調(diào)濕、冷卻調(diào)溫，混合 砂含水量為0. 4%，砂溫30°C。實施例5 將廢舊砂分類、篩分，得到以粘土舊砂為主的粘土廢舊砂和以樹脂舊砂為主的樹 脂廢舊砂，粘土廢舊砂和樹脂廢舊砂分別進行干燥去濕和干法再生，得到粘土干法再生砂、 樹脂干法再生砂。將粘土干法再生砂進行水擦洗濕法再生(含泥量小于5%的采用1級濕 法擦洗再生，含泥量為5 10%的采用2級濕法擦洗再生，含泥量大于10%的采用3級濕 法擦洗再生)，砂水比為1 1，濕法再生完后進行外力脫水，脫水后含水量為9% ；將樹脂 干法再生砂進行高溫(850°C )熱法再生；濕法再生砂與高溫?zé)岱ㄔ偕鞍凑? 1混合， 攪拌均勻，冷卻后測試混合砂含水量為0. 7 %，砂溫35°C，進一步烘干調(diào)濕、冷卻調(diào)溫，混合 砂含水量為0. 4%，砂溫30°C。實施例6 將廢舊砂分類、篩分，得到水玻璃丨日砂和樹脂舊砂，水玻璃舊砂和樹脂丨日砂分別進 行干燥去濕和干法再生，得到水玻璃干法再生砂、樹脂干法再生砂。將水玻璃干法再生砂進 行水擦洗濕法再生(含泥量小于5%的采用1級濕法擦洗再生，含泥量為5 10%的采用2 級濕法擦洗再生，含泥量大于10%的采用3級濕法擦洗再生)，砂水比為1 1，濕法再生完 后進行外力脫水，脫水后含水量為9% ；將樹脂干法再生砂進行高溫(850°C )熱法再生；濕 法再生砂與高溫?zé)岱ㄔ偕鞍凑? 1混合，攪拌均勻，冷卻后測試混合砂含水量為0.7%， 砂溫35°C，進一步烘干調(diào)濕、冷卻調(diào)溫，混合砂含水量為0. 4%，砂溫30°C。本發(fā)明不僅局限于上述具體實施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi) 容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)和思 路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鑄造混合廢舊砂的再生回用方法，包括下述步驟(1)將鑄造混合廢舊砂分類、篩分，得到適用于濕法再生的第一廢舊砂和適用于熱法再 生的第二廢舊砂；(2)將第一廢舊砂和第二廢舊砂分別進行干燥去濕和干法再生，得到第一干法再生砂 和第二干法再生砂；(3)將第一干法再生砂進行濕法再生和脫水處理，得到第一濕法再生砂；將第二干法再 生砂進行熱法再生，得到第二熱法再生砂；(4)將第一濕法再生砂和第二熱法再生砂混合，利用第二熱法再生砂的熱量加熱烘干 第一濕法再生砂，得到混合砂；(5)將混合砂調(diào)濕、調(diào)溫，得到再生回用砂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生回用方法，其特征在于，所述的混合廢舊砂為粘土-樹脂 混合廢舊砂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生回用方法，其特征在于，所述的混合廢舊砂為水玻璃-樹 脂混合廢舊砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生回用方法，其特征在于，步驟(4)中所述的第一濕法再 生砂和第二熱法再生砂按質(zhì)量比1 :0. 3 1 :3混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生回用方法，其特征在于，步驟(5)中所述的再生回用砂 的含水量小于0. 5%、溫度小于40°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生回用方法，其特征在于，步驟(3)中所述的濕法再生為 1 3級水擦洗濕法再生，每級砂水質(zhì)量比均為1 :0. 5 1 :3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生回用方法，其特征在于，步驟(3)中所述的脫水處理可 以采用自然脫水或外力脫水，脫水處理后得到的第一濕法再生砂含水量小于15%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生回用方法，其特征在于，步驟(3)中所述的濕法再生過 程中產(chǎn)生的污水進行處理后循環(huán)使用，步驟(3)中所述的熱法再生采用溫度大于700°C的 熱法再生，熱法再生中產(chǎn)生的熱氣流用于廢舊砂的干燥去濕。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的再生回用方法，其特征在于，在干法再生過程中同時進行抽 風(fēng)除塵和粉塵采集，將采集的粘土廢砂粉塵中的廢煤粉做為燃料，用于廢舊砂的干燥去濕。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生回用方法，其特征在于，步驟(2)中得到的第一干法再 生砂用于粘土砂生產(chǎn)線循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鑄造混合廢舊砂的再生回用方法，該方法首先將廢舊砂分類、篩分、干燥去濕和干法再生，其次將適于濕法再生的再生砂進行濕法再生和脫水處理，將適于熱法再生的再生砂進行熱法再生，再次將兩部分再生砂按照一定比例混合，利用熱法再生砂的熱量加熱烘干濕法再生砂，最后經(jīng)調(diào)濕、調(diào)溫，得到再生回用砂。該方法有機結(jié)合了濕法再生工藝和熱法再生工藝的優(yōu)點，對混合廢舊砂進行同步再生，避免了單一的濕法再生工藝的再生砂后期烘干的大能源消耗和單一的熱法再生工藝的再生砂冷卻時的熱量浪費，降低了能源消耗和舊砂再生成本。采用本發(fā)明所述的方法再生處理后的廢舊砂回用率在90%以上，是一種適用于大量鑄造混合廢舊砂的低成本、高質(zhì)量的再生回用方法。
文檔編號B22C5/00GK102133616SQ20111005600
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者樊自田, 申恩強, 龍威 申請人:華中科技大學(xué)