剝離鑄型廢舊砂表面粘結(jié)物的方法和裝置制造方法
【專利摘要】剝離鑄型廢舊砂表面粘結(jié)物的方法和裝置，特征是采用一定堿度的水溶液浸泡砂粒，使粘結(jié)物從砂粒表面脫落，不依耐機械摩擦或高溫燃盡的方法除去砂粒表面粘結(jié)物，達到廢舊砂完全再生循環(huán)利用，不再產(chǎn)生廢棄。其工藝裝置基本作業(yè)環(huán)節(jié)包括浸脫粘結(jié)物、分離渣灰、脫水干燥、循環(huán)水過濾。
【專利說明】剝離鑄型廢舊砂表面粘結(jié)物的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]剝離鑄型廢舊砂砂粒表面粘結(jié)物的方法及其實施裝置。此處所言“砂?！卑ㄊ⑸?、鉻鐵礦砂、陶瓷顆粒和其他礦石顆粒。此處所言“粘著物”包括固化(硬化)的樹脂、脫水水玻璃、無機鹽礦物和金屬氧化物。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的鑄型砂再生處理裝置種類繁多，但采用的方法可歸為機械摩擦和加熱。其中機械摩擦類型包括:直接摩擦，例如專利公告CN 101868310 B ;在氣流中摩擦，例如專利公告CN 102655964 A ;在水流中摩擦，例如專利公告CN 102615243 A。其中加熱類型包括:將有機成分燃盡的高溫加熱，例如專利公告CN 2859431 Y ;先加熱然后采用機械摩擦的加熱，這是現(xiàn)實中最為普遍采用的辦法，此類加熱裝置例如專利公告CN 2751938 Y。
[0003]本專利 申請人:通過大量的實驗研究得到如下認識:砂粒和粘結(jié)物在硬脆性能上差異極大，機械摩擦方法在充分除去粘結(jié)物之前，砂粒已經(jīng)顯著磨損粉碎。采用高溫加熱可以燃盡有機物(盡管也不容易)，但留下來的堿金屬氧化物、堿金屬鹽、硅酸鹽通過熔融會更加致密均勻地將沙粒表面包覆。
[0004]CN 102615243 A還提出了酸洗的方法。無論樹脂粘結(jié)劑還是水玻璃，在酸性條件下都會進一步聚合粘結(jié)，而不是消解脫去，此為公知原理。
[0005]現(xiàn)實中情況是，現(xiàn)有舊砂處理手段獲得的再生砂不能滿足鑄型內(nèi)表面、型芯等部位的使用要求，在這些部位需使用新砂；或者，需總體上添加部分新砂才能使用。由此而產(chǎn)生了比例不等但數(shù)量巨大的廢棄。據(jù)中國鑄造協(xié)會數(shù)據(jù)，目前中國每年產(chǎn)生鑄造廢砂3000萬噸以上(文章編號100028365 (2009) 0320399205)，占全球同類廢棄物的50%。
[0006]鑄型廢砂尤其樹脂砂是環(huán)境有害物，含醛、酚、呋喃、二噁英(加熱產(chǎn)生)。其中呋喃、二噁英是斯德哥爾摩公約列出的持久性有機污染物(POPs)。
[0007]鑄型用砂是價格不菲的資源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對鑄型砂處理技術(shù)的現(xiàn)狀，本工藝另辟蹊徑，旨在有效地剝離廢舊砂粘結(jié)物使其獲得能夠用于鑄型任意部位、也能單一使用的表面性能。
[0009]本工藝的特征是采用一定堿度的水溶液浸泡砂粒使粘結(jié)物脫落，其實質(zhì)性特點是通過堿性溶液對砂粒表面的侵襲而不是依耐機械摩擦或高溫燃盡的方法實現(xiàn)廢舊砂的再生。
[0010]水溶液游離堿度，用于堿酚醛樹脂廢舊砂再生為彡0.lmol/L，用于水玻璃廢舊砂再生為 > 0.4mol/L。
[0011]實施上述工藝的基本作業(yè)環(huán)節(jié)包括浸脫粘結(jié)物、分離渣灰、脫水干燥、循環(huán)水過濾?；咀鳂I(yè)環(huán)節(jié)構(gòu)成功能上相互依耐的實用系統(tǒng)，是工藝實現(xiàn)的必要條件。
[0012]在上述環(huán)節(jié)中可以選擇性地添加磁選、分級作業(yè)。
[0013]由上述作業(yè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的實施裝置與現(xiàn)有鑄型砂處理裝置是不同的，現(xiàn)有裝置通常由破碎、加熱、摩擦、風(fēng)選等環(huán)節(jié)組成。
[0014]采用本技術(shù)獲得的再生砂，恢復(fù)了砂粒的本來面目，也恢復(fù)了砂粒的表面性能。實施結(jié)果(見表I)表明，再生砂的技術(shù)性能達到了新砂水平，既可用作面砂、芯砂，也可作單一砂使用，實現(xiàn)了鑄型砂完全的循環(huán)利用，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]分離粘結(jié)物渣灰可以在脫水干燥之前進行(圖1)，也可在脫水干燥之后進行(圖2)。
[0016]浸脫粘結(jié)物的設(shè)備由配制溶液、容納砂粒的容器組成。
[0017]分離粘結(jié)物渣灰采用水流分選、氣流分選或篩分設(shè)備。
[0018]砂粒脫水的設(shè)備采用螺旋分離器、振動篩和離心機。砂粒的干燥采用烘干機或者自然晾干。
[0019]循環(huán)水過濾除渣由沉淀濃縮容器和過濾機組成。
[0020]在上述作業(yè)流程中，可以插入磁力分選設(shè)備以便除去砂中的鋼鐵雜物和將鉻鐵礦砂分離出來。
[0021]在上述作業(yè)流程中，可以包含水流分級、氣流分級、振動分級和篩分的設(shè)備將砂粒分為不同粒徑的組別。

【具體實施方式】
[0022]實施例1
采用工業(yè)級氫氧化鈉配制游離堿度0.lmol/L的水溶液,浸泡堿酚醛樹脂廢砂后用水流旋流器分離脫落的渣灰，將獲得的純凈砂粒用離心機脫水，自然晾干。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T 2684?)配合堿酚醛樹脂粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。
[0023]實施例2
采用工業(yè)級氫氧化鉀配制游離堿度0.2mol/L的水溶液,浸泡堿酚醛樹脂廢砂后用高頻振動篩脫水，用烘干機將砂粒烘干，然后用風(fēng)選設(shè)備分離脫落的渣灰。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T 2684?)配合堿酚醛樹脂粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。
[0024]實施例3
采用工業(yè)級氫氧化鈉配制游離堿度0.4mol/L的水溶液,浸泡水玻璃廢砂后用水流旋流器分離脫落的渣灰，將獲得的純凈砂粒用離心機脫水，自然晾干。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T 2684?)配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。
[0025]實施例4
采用鋼鐵廠堿性廢水，將其游離堿度用氧化鈣調(diào)整到0.2mol/L，浸泡堿酚醛樹脂廢砂后用滾筒篩分離脫落的渣灰，將獲得的純凈砂粒用離心機脫水，采用烘干機將砂粒烘干。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T 2684)》配合堿酚醛樹脂粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。
[0026]實施例5
采用鋼鐵廠堿性廢水，將其游離堿度用氧化鈣調(diào)整到0.5mol/L，浸泡水玻璃廢砂后用高頻振動篩脫水，用烘干機將砂粒烘干，然后用旋風(fēng)分離器分離脫落的渣灰。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T 2684)》配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。
[0027]實施例6
采用工業(yè)級氫氧化鈉配制游離堿度0.4mol/L的水溶液,浸泡水玻璃廢砂后用螺旋溜槽分離脫落的渣灰并將砂粒分級，將獲得的純凈砂用離心機脫水，自然晾干。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T 2684)》配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。
[0028]上述實施例中含脫落物渣灰的水經(jīng)沉淀濃縮后用壓濾機過濾，濾液循環(huán)使用。
[0029]對比例I
用工廠現(xiàn)有再生裝置加工的堿酚醛再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T2684?)配合堿酚醛樹脂粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。該再生裝置包括回轉(zhuǎn)窯加熱、一級振動摩擦機、兩級離心摩擦機和風(fēng)選分離裝置。該再生砂在采樣所在工廠做背砂使用，需購新砂作面砂，因而有18%舊砂廢棄。
[0030]對比例2
用現(xiàn)有再生裝置加工的水玻璃再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T 2684?)配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。該再生裝置包括豎窯加熱、一級振動摩擦機、兩級離心摩擦機和風(fēng)選分離裝置。該再生砂在采樣所在工廠作背砂使用，需購新砂作面砂，因而有26%舊砂廢棄。
[0031]對比例3
取工廠所用新砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T 2684)》配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。
[0032]對比例4
取工廠所用新砂按《鑄造用砂及混合料試驗方法(GB/T 2684?)配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強度測試。
[0033]測試結(jié)果列于表I。測試條件:有機脂固化劑用量，堿酚醛樹脂砂為樹脂用量的20%，改性水玻璃砂為水玻璃用量的10%。測試環(huán)境溫度21°C。
[0034]表 I
試樣 I粘結(jié)劑用量，％ |24h抗拉強度，MPa
實施例11.4_041_
實施例2_1.40.35
實施例~T 2.02756
實施例~Τ 1.4030
實施例5 2.02.41
實施例2.0ΣΤβ
對比例"Tl.4~1
對比#OL 05
對比例~Il.4038
對比例4丨2.0\2.53
上述結(jié)果表明，本技術(shù)處理獲得的再生砂性能達到了新砂水平，可以直接作面砂或單一砂使用，不再廢棄舊砂。
【權(quán)利要求】
1.剝離鑄型廢舊砂表面粘結(jié)物的工藝方法，其特征是采用一定游離堿度的水溶液浸泡廢舊砂，使粘著物從砂粒表面脫落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液游離堿度，用于堿酚醛樹脂廢舊砂再生為>0.1mol/L，用于水玻璃廢舊砂再生為彡0.4mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其實施裝置基本作業(yè)環(huán)節(jié)由浸脫粘結(jié)物、分離渣灰、脫水干燥、循環(huán)水過濾構(gòu)成。
【文檔編號】B22C5/00GK104162628SQ201310181826
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月16日
【發(fā)明者】雷士文 申請人:雷士文