鑄造廢砂熱等離子體的再生設備的制造方法
專利名稱:鑄造廢砂熱等離子體的再生設備的制造方法
【專利摘要】一種鑄造廢砂熱等離子體再生設備，其特征在于：包括落砂床、篩分機、粉碎機、磁選機、除塵器、廢砂罐、熱等離子發(fā)生裝置、沸騰流化冷卻器以及再生砂成品罐；落砂床接篩分機、粉碎機和磁選機后連到廢砂罐，細小的粉塵接除塵器，廢砂罐接熱等離子發(fā)生裝置的進料口，熱等離子發(fā)生裝置出口接沸騰流化冷卻器，然后接篩分機進入再生砂成品罐提供鑄造廠重新使用；熱等離子發(fā)生器入口接有空氣或惰性氣體輸送管，本設備的再生回收率≥85%，再生砂性能指標好于同源新砂和其它再生方法，完全能被鑄造廠循環(huán)再利用，尾氣排放指標遠低于中國、歐美排放標準，所產生的細粉數量大幅減少，可直接作為再利用的建筑材料。
【專利說明】
鑄造廢砂熱等離子體的再生設備
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種鑄造廢砂的再生利用設備。
【背景技術】
[0002] 隨著我國鑄造產業(yè)的發(fā)展，2012-2014年平均每年我國鑄件產量均突破4500萬噸， 占全球鑄件產量的40%以上，但同時每年產生鑄造廢砂數量也達到4500萬噸以上，目前鑄 造廢砂再生循環(huán)利用比例不足10%，大量鑄造廢砂以填埋或隨意丟棄處理為主，這樣一方 面嚴重浪費自然資源，另一方面，眾所周知，由于鑄造廢砂含有樹脂膜、無機膜和鈉、鉀等金 屬氧化物等有害物質，以填埋或隨意丟棄的方法處理會給環(huán)境造成極大隱患，所以鑄造廢 砂再生循環(huán)利用勢在必行。
[0003] 近年我國鑄造企業(yè)和科研單位開展了大量的鑄造廢砂再生工作，鑄造廢砂再生取 得了一定技術成果，目前具有代表性的鑄造廢砂再生方法主要有兩種，分別是熱法和機械 再生方法，典型的再生方法有：1.天然氣(LNG)600-900°C焙燒結合干法機械再生;2.濕法擦 洗結合熱法烘干再生。
[0004] 天然氣（LNG)600-900°C焙燒結合干法機械的再生方法雖然獲得接近原砂質量水 平的再生砂，但由于焙燒溫度低，不能破壞鑄造廢砂中所含的二噁英前驅體，要達到我國新 環(huán)保法規(guī)下最嚴尾氣排放標準必須增加如RT0、RC0、DBD等繁瑣的尾氣處理系統(tǒng)，這不但增 加了再生投入和運行成本，而且尾氣的有機氣體VOCs(酚類、醛類、酯類、氰類、高沸點烴類、 醇類、碳氫化合物等)排放指標也很難達到國內20mg/m 3的最嚴標準。另外為保證再生砂的 品質，后續(xù)需要增加離心、研磨等干法機械再生工藝，導致再生回收率低于70% (占廢砂總 量，單純LNG熱法再生可實現85%)，產生25%以上的大量細粉，需要進行填埋或陶瓷化處理 再利用，這對鑄造廢砂再生的成本和再利用是不利的。
[0005] 廣西玉林玉柴工業(yè)化工有限公司2013年申請了《鑄造廢砂再生回用方法及設備》 的發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01310281323.8，提出了一種鑄造廢砂再生回用方法，包括以下步驟： 廢砂的前處理:原廢砂通過封閉式柵格卸料機除去廢舊垃圾，然后經過懸掛式磁選機除去 廢鐵，再經過直線振動篩除去大顆粒廢砂，最后通過貫通式磁選機除去廢鐵肩，進入廢砂儲 罐存放;該方法是一種濕法擦洗結合熱法，烘干再生獲得的再生砂產品達到或好于原砂質 量水平，雖然再生回收率達到80%，不存在尾氣排放問題，但濕法再生需要增加較為繁瑣的 水循環(huán)處理系統(tǒng)和污泥深度處理再利用工藝，污泥被鑄造廠再利用不足1/3,剩余2/3只能 被制磚廠等低價值利用或陶瓷化處理，這都增加了再生工序及成本負擔。
【發(fā)明內容】
[0006] 本實用新型的目的是提供一種鑄造廢砂的再生利用設備，涉及一種對鑄造廢砂資 源化、無害化、高效化的熱等離子體再生，適用于鑄造樹脂廢砂、濕型廢砂、水玻璃廢砂、無 機樹脂廢砂和以上兩種或多種廢砂混合的鑄造廢砂再生。
[0007] 為了達到上述目的而進行深入研究，結果發(fā)現:鑄造廢砂進入熱等離子體炬，表面 被瞬間加熱至高溫，廢砂表面的樹脂膜被裂解成氣體徹底去除，廢砂表面的無機膜與砂子 由于膨脹系數不一樣在瞬間升至高溫時發(fā)生熱震脫落去除，廢砂表面附著的鈉、鉀等金屬 氧化物雜質會因為高溫熔融揮發(fā)去除，由于這一發(fā)現從而完成了本實用新型的目的。
[0008] 本實用新型的鑄造廢砂熱等離子體的再生設備:包括落砂床、篩分機、粉碎機、磁 選機、除塵器、廢砂罐、熱等離子發(fā)生器、沸騰流化冷卻床以及再生砂成品罐;落砂床接篩分 機、粉碎機和磁選機后連到廢砂罐，細小的粉塵接除塵器，廢砂罐接熱等離子發(fā)生器的進料 口，熱等離子發(fā)生器出口接沸騰流化冷卻器，然后接篩分機進入再生砂成品罐提供鑄造廠 重新使用;熱等離子發(fā)生器入口接有空氣或惰性氣體輸送管。
[0009] 以上所述的熱等離子加熱焙燒廢砂的后段設有水冷夾套冷卻。
[0010] 以上所述的沸騰流化冷卻器設有沸騰流化冷卻床，沸騰流化冷卻床的下部有鼓風 機，將廢砂鼓吹沸騰，沸騰流化冷卻床上方有排氣管通到脈沖除塵器。
[0011] 所述的熱等離子發(fā)生裝置包括整流器、穩(wěn)壓器、熱等離子發(fā)生器和熱等離子燃燒 室;所述的熱等離子發(fā)生器的進口有壓縮空氣或惰性氣體入口、熱等離子發(fā)生器的出口是 熱等離子燃燒室，廢砂料斗安裝在熱等離子發(fā)生器的出口和熱等離子燃燒室之間；熱等離 子燃燒室上出口有引風機，將細灰塵抽出處理，熱等離子燃燒室下出口接篩分機;熱等離子 燃燒室的周圍有水冷夾套。
[0012] 上述設備處理廢砂的工藝為：
[0013] ⑴預處理
[0014] 鑄造廢砂經篩分、破碎、磁選和除塵工序，得到粒徑<2mm的預處理廢砂，將預處理 廢砂貯存于廢砂罐內；
[0015] (2)熱等離子體焙燒
[0016] 氣流通入熱等離子發(fā)生器內，在高電壓的作用下，產生等離子，形成高溫的熱等離 子體炬，預處理廢砂通過定量給料進入熱等離子體炬內，在高溫、熱震、表面熔融的作用下 除去其表面粘附的樹脂膜、無機膜、金屬氧化物和雜質，熱等離子發(fā)生器電壓為500-5000V， 熱等離子體炬平均溫度2000-4500°C，廢砂表面溫度1000-3000°C，廢砂加熱時間為5-60分 鐘；焙燒產生的尾氣和細粉經冷卻降溫由排風機引出；
[0017] (3)冷卻
[0018] 經熱等離子體焙燒的砂子，冷卻至室溫；
[0019] ⑷篩分
[0020] 經冷卻后的砂子進入粒度篩分機進行篩分獲得高性能的再生砂，并貯存于再生砂 成品罐；
[0021] 以上步驟（2)氣流通入等離子發(fā)生器內的氣流為空氣或惰性氣體，例如氮氣、氬 氣、氦氣等。
[0022]以上步驟（2)熱等離子發(fā)生器的功率為103-106W。這樣高的功率足夠產生2000-4500 °C的高溫。
[0023]本實用新型所述的鑄造廢砂熱等離子體的再生方法，可以在處理鑄造樹脂廢砂、 濕型廢砂、水玻璃廢砂、無機樹脂廢砂和以上兩種或多種廢砂混合鑄造廢砂的再生的應用。 [0024]本實用新型所述的熱等離子體，是由電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組合 成的電中性集合體，是部分或全部電離的氣體。是在高電壓(500-5000伏特)的作用下將氣 體電離成等離子狀態(tài)，溫度高達2000-5000°C以上。
[0025]等離子體中的離子、電子、激發(fā)態(tài)原子、分子及自由基都是極活潑的反應性物種， 使通常條件下難以進行或速度很慢的反應變得十分迅速，尤其適合于污染物的處理。
[0026]熱等離子體高溫焚燒熔融處理技術是近十多年發(fā)展起來的一項新技術，因熱等離 子體弧溫度極高、能量集中的特性，對污染物有很高的處理效率，尤其適合難處理的污物和 有特殊要求的污染物，如低中放廢物、PCBs、石棉廢物等等。美國、俄羅斯、日本、韓國等國家 的研究和初步應用表明等離子體高溫焚燒熔融處理技術因其設備體積小，處理速度快，能 夠處理各種各樣的廢物，減容比高且熔融產物穩(wěn)定，投資運行費用相對較低等優(yōu)勢成為低 放廢物處理領域最有發(fā)展前途的技術之一。
[0027]本實用新型優(yōu)點是：
[0028] 1、鑄造廢砂含有樹脂膜、無機膜和鈉、鉀等金屬氧化物等有害物質，廢砂在熱等離 子體高溫、熱震和熔融揮發(fā)的共同作用下，無論廢砂表面的有機雜質還是無機雜質都能去 除較為徹底，再生砂表面更加圓整，活性更高，綜合性能更為優(yōu)異，回收率高達85 %以上，這 是目前所有再生方法和設備所不能比的；
[0029] 2、再生過程產生的氣體在高溫和離子化作用下，二噁英前驅體等極毒物質全部被 裂解破壞，尾氣排放指標遠低于中國及歐美最嚴標準，不需要增加繁瑣的尾氣后處理系統(tǒng)， 降低了投資和運行成本；
[0030] 3、再生過程產生的細粉數量同比其它再生方法大幅減少，而且經高溫和離子化作 用，是無污染的和對環(huán)境安全的，可直接作為建筑材料的填充料等進行再利用，降低了鑄 造廢砂資源化綜合利用成本；
[0031 ] 4、本實用新型的鑄造廢砂再生設備比其它再生設備更為簡約，再生效率更高；
[0032] 5、本實用新型的鑄造廢砂再生設備再生回收率多85% (占廢砂總量），再生砂技術 指標好于同源新砂和其它再生方法，完全能被鑄造廠循環(huán)再利用，尾氣排放指標遠低于中 國和歐美等國最嚴排放標準，所產生的細粉數量大幅減少，而且經高溫和離子化作用，是無 污染的和對環(huán)境安全的，可直接作為建筑材料再利用，使得鑄造廢砂再生具有較高的資源 化利用率。
[0033] 6、本實用新型的鑄造廢砂再生設備適用于但不僅限于鑄造樹脂廢砂、濕型廢砂、 水玻璃廢砂、無機樹脂廢砂和以上兩種或多種廢砂混合鑄造廢砂的再生。
【附圖說明】
[0034]圖1為本實用新型的設備流程圖。
[0035] 圖2是熱等離子加熱焙燒廢砂過程的等離子發(fā)生器結構圖。
[0036] 圖中序號相對的部件：1、落砂床，2、篩分機，3、磁選機，4、除塵器(1 )，5、粉碎機，6、 廢砂罐，7、熱等離子焙燒室，8、細粉收集器，9、除塵器(2 )，10、沸騰流化冷卻床，11、再生砂 成品罐，12、再生砂篩分機；13、整流器；14、穩(wěn)壓器，15、壓縮氣體罐，16、熱等離子發(fā)生器， 17、水冷夾套，18、引風機。
[0037] 圖1所示，鑄造廢砂熱等離子體的再生方法采用的設備包括落砂床1、篩分機2、粉 碎機5、磁選機3、除塵器(1)、廢砂罐6、熱等離子發(fā)生裝置、沸騰流化冷卻床10以及再生砂成 品罐11;落砂床1接篩分機2、粉碎機5和磁選機3后連到廢砂罐6，細小的粉塵接除塵器，廢砂 罐6接熱等離子發(fā)生裝置的進料口，熱等離子發(fā)生裝置出口接沸騰流化冷卻床10，然后接再 生篩分機12進入再生砂成品罐11提供鑄造廠重新使用;熱等離子發(fā)生器入口接有空氣或惰 性氣體輸送管。
[0038]圖2所示，所述的熱等離子發(fā)生裝置包括整流器13、穩(wěn)壓器14、熱等離子發(fā)生器16 和熱等離子燃燒室;所述的熱等離子發(fā)生器的進口有壓縮空氣或惰性氣體入口、熱等離子 發(fā)生器的出口是熱等離子焙燒室，廢砂料斗安裝在熱等離子發(fā)生器16的出口和熱等離子焙 燒室7之間；熱等離子焙燒室7上出口有引風機18,將細灰塵抽出處理，熱等離子焙燒室7下 出口接篩分機;熱等離子焙燒室7的周圍有水冷夾套17。
[0039] 附表說明
[0040]表1為本實用新型的混合型濕型廢砂再生技術指標對比表。
[0041 ]表2為本實用新型的堿性酚醛樹脂廢砂再生技術指標對比表。
[0042] 表3為本實用新型的覆膜砂廢砂再生技術指標對比表。
[0043] 表4為本實用新型的鑄造廢砂再生尾氣排放指標表。
【具體實施方式】
[0044] 下面結合【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細描述，但不應將此理解為本 實用新型上述主題的范圍僅限于以下實施例，凡基于本【實用新型內容】所實現的技術均屬于 本實用新型的范圍。
[0045] 實施例1
[0046] 混合型濕型廢砂熱等離子體的再生，包括以下工藝步驟：
[0047] (1)預處理
[0048] 滲入樹脂砂芯的濕型廢砂(簡稱"混合型濕型廢砂"）經篩分、破碎、磁選、除塵等預 處理工序，得到粒徑1.5mm的預處理廢砂，預處理廢砂貯存于廢砂罐。
[0049] (2)熱等尚子體焙燒
[0050]預處理廢砂通過定量給料進入熱等離子發(fā)生器進行焙燒，熱等離子發(fā)生器電壓為 800V，熱等離子體炬溫度2500°C，廢砂表面溫度1500°C，廢砂加熱時間為15分鐘，焙燒產生 的尾氣和細粉經冷卻降溫直接通過脈沖除塵器處理即可達標排放，無須做尾氣濃縮二次燃 燒等后處理，具體尾氣排放情況詳見表4。
[0051 ] (3)冷卻
[0052]經熱等離子發(fā)生器焙燒的砂子，進入沸騰流化床冷卻至33°C，沸騰流化床排氣通 過脈沖除塵器處理達標排放。
[0053] (4)篩分
[0054]經冷卻后的砂子進入粒度篩分機進行篩分得到再生砂，再生砂貯存于再生砂成品 罐。
[0055]具體再生技術指標見表1。
[0056] 對比例1
[0057] 混合型濕型廢砂濕法再生，包括以下工藝步驟：
[0058] (1)預處理：同實施例1。
[0059] (2)濕法再生
[0060] 預處理廢砂通過定量給料進入濕法連續(xù)擦洗缸組進行機械擦洗，擦洗時間為40分 鐘，產生污水經水處理系統(tǒng)處理后循環(huán)使用，產生的污泥壓成濾餅進行綜合利用。
[0061] ⑶烘干、冷卻
[0062]濕砂進入天然氣三回程烘干滾筒，在300 °C下烘烤5分鐘，然后按實施例1方法進行 冷卻。
[0063] (4)篩分：同實施例1。
[0064]具體再生技術指標見表1。
[0065] 實施例2
[0066] 堿性酚醛樹脂廢砂熱等離子體的再生，包括以下工藝步驟：
[0067] (1)預處理：同實施例1。
[0068] (2)熱等尚子體焙燒
[0069]預處理廢砂通過定量給料進入熱等離子發(fā)生器進行焙燒，熱等離子發(fā)生器電壓為 2000V，熱等離子體炬溫度3500°C，廢砂表面溫度1800°C，廢砂加熱時間為15分鐘，焙燒產生 的尾氣和細粉經冷卻降溫直接通過脈沖除塵器處理即可達標排放，無須做尾氣濃縮二次燃 燒等后處理，具體尾氣排放情況詳見表4。
[0070] (3)冷卻：同實施例1。
[0071] (4)篩分:同實施例1。
[0072]具體再生技術指標見表2。
[0073] 對比例2
[0074] 堿性酚醛樹脂廢砂天然氣熱法結合機械再生，包括以下工藝步驟：
[0075] (1)預處理：同實施例1。
[0076] (2)天然氣(LNG)熱法焙燒
[0077]預處理廢砂通過定量給料進入天然氣流化床焙燒爐進行焙燒，爐溫750°C，廢砂表 面溫度700°C，廢砂加熱時間為45分鐘，焙燒產生的尾氣經濃縮二次燃燒處理(RT0/R⑶)后 經冷卻降溫連同細粉一起再通過脈沖除塵器處理達標排放。
[0078] (3)冷卻：同實施例1。
[0079] (4)干法機械再生
[0080] 經冷卻的砂子進入離心再生機進行機械再生，離心線速度為3000r/min。
[0081] (5)篩分:同實施例1。
[0082]具體再生技術指標見表2。
[0083] 實施例3
[0084] 覆膜砂廢砂熱等離子體的再生，包括以下工藝步驟：
[0085] (1)預處理：同實施例1。
[0086] (2)熱等尚子體焙燒
[0087]預處理廢砂通過定量給料進入熱等離子發(fā)生器進行焙燒，熱等離子發(fā)生器電壓為 5000V，熱等離子體炬溫度3000°C，廢砂表面溫度1200°C，廢砂加熱時間為10分鐘，焙燒產生 的尾氣和細粉經冷卻降溫直接通過脈沖除塵器處理即可達標排放，無須做尾氣濃縮二次燃 燒等后處理，具體尾氣排放情況詳見表4。
[0088] (3)冷卻：同實施例1。
[0089] (4)篩分：同實施例1。
[0090]具體再生技術指標見表3。
[0091] 對比例3
[0092] 覆膜砂廢砂天然氣熱法再生，包括以下工藝步驟： [0093] (1)預處理：同實施例1。
[0094] (2)天然氣(LNG)熱法焙燒：同對比例2。
[0095] (3)冷卻：同實施例1。
[0096] (4)篩分：同實施例1。
[0097]具體再生技術指標見表3。
[0098] 表1:混合型濕型廢砂再生技術指標對比表
[0099]
[0100] 注:分析方法按國家標準GB/T7143-2010 [0101 ]表2:堿性酚醛樹脂廢砂再生技術指標對比表
[0102]
[0103] 注:分析方法按國家標準GB/T7143-2010
[0104] 表3:覆膜砂廢砂再生技術指標對比表
[0105]
[0106] 注:分析方法按國家標準GB/T7143-2010
[0107]表4:鑄造廢砂再生尾氣排放指標表
[0108]
[0109]注:標有(荷蘭XX)表示歐美國家最嚴排放標準上限值，未標項與歐美國家標準一 致。
【主權項】
1. 一種鑄造廢砂熱等離子體的再生設備，其特征在于:包括落砂床、篩分機、粉碎機、磁 選機、除塵器、廢砂罐、熱等離子發(fā)生裝置、沸騰流化冷卻器以及再生砂成品罐;落砂床接篩 分機、粉碎機和磁選機后連到廢砂罐，細小的粉塵接除塵器，廢砂罐接熱等離子發(fā)生裝置的 進料口，熱等離子發(fā)生裝置出口接沸騰流化冷卻器，然后接篩分機進入再生砂成品罐提供 鑄造廠重新使用;熱等離子發(fā)生器入口接有空氣或惰性氣體輸送管。2. 根據權利要求1所述的鑄造廢砂熱等離子體的再生設備，其特征在于:所述的沸騰流 化冷卻器設有沸騰流化冷卻床，沸騰流化冷卻床的下部有鼓風機，將廢砂鼓吹沸騰，沸騰流 化冷卻床上方有排氣管通到脈沖除塵器。3. 根據權利要求1所述的鑄造廢砂熱等離子體的再生設備，其特征在于:所述的熱等離 子發(fā)生裝置包括整流器、穩(wěn)壓器、熱等離子發(fā)生器和熱等離子燃燒室;所述的熱等離子發(fā)生 器的進口有壓縮空氣或惰性氣體入口、熱等離子發(fā)生器的出口是熱等離子燃燒室，廢砂料 斗安裝在熱等離子發(fā)生器的出口和熱等離子燃燒室之間；熱等離子燃燒室上出口有引風 機，將細灰塵抽出處理，熱等離子燃燒室下出口接篩分機;熱等離子燃燒室的周圍有水冷夾 套。
【文檔編號】B22C5/00GK205702298SQ201520806196
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2015年10月19日
【發(fā)明人】戴偉平, 朱瑜, 羅桂猛
【申請人】戴偉平
【專利摘要】一種鑄造廢砂熱等離子體再生設備，其特征在于：包括落砂床、篩分機、粉碎機、磁選機、除塵器、廢砂罐、熱等離子發(fā)生裝置、沸騰流化冷卻器以及再生砂成品罐；落砂床接篩分機、粉碎機和磁選機后連到廢砂罐，細小的粉塵接除塵器，廢砂罐接熱等離子發(fā)生裝置的進料口，熱等離子發(fā)生裝置出口接沸騰流化冷卻器，然后接篩分機進入再生砂成品罐提供鑄造廠重新使用；熱等離子發(fā)生器入口接有空氣或惰性氣體輸送管，本設備的再生回收率≥85%，再生砂性能指標好于同源新砂和其它再生方法，完全能被鑄造廠循環(huán)再利用，尾氣排放指標遠低于中國、歐美排放標準，所產生的細粉數量大幅減少，可直接作為再利用的建筑材料。
【專利說明】
鑄造廢砂熱等離子體的再生設備
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種鑄造廢砂的再生利用設備。
【背景技術】
[0002] 隨著我國鑄造產業(yè)的發(fā)展，2012-2014年平均每年我國鑄件產量均突破4500萬噸， 占全球鑄件產量的40%以上，但同時每年產生鑄造廢砂數量也達到4500萬噸以上，目前鑄 造廢砂再生循環(huán)利用比例不足10%，大量鑄造廢砂以填埋或隨意丟棄處理為主，這樣一方 面嚴重浪費自然資源，另一方面，眾所周知，由于鑄造廢砂含有樹脂膜、無機膜和鈉、鉀等金 屬氧化物等有害物質，以填埋或隨意丟棄的方法處理會給環(huán)境造成極大隱患，所以鑄造廢 砂再生循環(huán)利用勢在必行。
[0003] 近年我國鑄造企業(yè)和科研單位開展了大量的鑄造廢砂再生工作，鑄造廢砂再生取 得了一定技術成果，目前具有代表性的鑄造廢砂再生方法主要有兩種，分別是熱法和機械 再生方法，典型的再生方法有：1.天然氣(LNG)600-900°C焙燒結合干法機械再生;2.濕法擦 洗結合熱法烘干再生。
[0004] 天然氣（LNG)600-900°C焙燒結合干法機械的再生方法雖然獲得接近原砂質量水 平的再生砂，但由于焙燒溫度低，不能破壞鑄造廢砂中所含的二噁英前驅體，要達到我國新 環(huán)保法規(guī)下最嚴尾氣排放標準必須增加如RT0、RC0、DBD等繁瑣的尾氣處理系統(tǒng)，這不但增 加了再生投入和運行成本，而且尾氣的有機氣體VOCs(酚類、醛類、酯類、氰類、高沸點烴類、 醇類、碳氫化合物等)排放指標也很難達到國內20mg/m 3的最嚴標準。另外為保證再生砂的 品質，后續(xù)需要增加離心、研磨等干法機械再生工藝，導致再生回收率低于70% (占廢砂總 量，單純LNG熱法再生可實現85%)，產生25%以上的大量細粉，需要進行填埋或陶瓷化處理 再利用，這對鑄造廢砂再生的成本和再利用是不利的。
[0005] 廣西玉林玉柴工業(yè)化工有限公司2013年申請了《鑄造廢砂再生回用方法及設備》 的發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01310281323.8，提出了一種鑄造廢砂再生回用方法，包括以下步驟： 廢砂的前處理:原廢砂通過封閉式柵格卸料機除去廢舊垃圾，然后經過懸掛式磁選機除去 廢鐵，再經過直線振動篩除去大顆粒廢砂，最后通過貫通式磁選機除去廢鐵肩，進入廢砂儲 罐存放;該方法是一種濕法擦洗結合熱法，烘干再生獲得的再生砂產品達到或好于原砂質 量水平，雖然再生回收率達到80%，不存在尾氣排放問題，但濕法再生需要增加較為繁瑣的 水循環(huán)處理系統(tǒng)和污泥深度處理再利用工藝，污泥被鑄造廠再利用不足1/3,剩余2/3只能 被制磚廠等低價值利用或陶瓷化處理，這都增加了再生工序及成本負擔。
【發(fā)明內容】
[0006] 本實用新型的目的是提供一種鑄造廢砂的再生利用設備，涉及一種對鑄造廢砂資 源化、無害化、高效化的熱等離子體再生，適用于鑄造樹脂廢砂、濕型廢砂、水玻璃廢砂、無 機樹脂廢砂和以上兩種或多種廢砂混合的鑄造廢砂再生。
[0007] 為了達到上述目的而進行深入研究，結果發(fā)現:鑄造廢砂進入熱等離子體炬，表面 被瞬間加熱至高溫，廢砂表面的樹脂膜被裂解成氣體徹底去除，廢砂表面的無機膜與砂子 由于膨脹系數不一樣在瞬間升至高溫時發(fā)生熱震脫落去除，廢砂表面附著的鈉、鉀等金屬 氧化物雜質會因為高溫熔融揮發(fā)去除，由于這一發(fā)現從而完成了本實用新型的目的。
[0008] 本實用新型的鑄造廢砂熱等離子體的再生設備:包括落砂床、篩分機、粉碎機、磁 選機、除塵器、廢砂罐、熱等離子發(fā)生器、沸騰流化冷卻床以及再生砂成品罐;落砂床接篩分 機、粉碎機和磁選機后連到廢砂罐，細小的粉塵接除塵器，廢砂罐接熱等離子發(fā)生器的進料 口，熱等離子發(fā)生器出口接沸騰流化冷卻器，然后接篩分機進入再生砂成品罐提供鑄造廠 重新使用;熱等離子發(fā)生器入口接有空氣或惰性氣體輸送管。
[0009] 以上所述的熱等離子加熱焙燒廢砂的后段設有水冷夾套冷卻。
[0010] 以上所述的沸騰流化冷卻器設有沸騰流化冷卻床，沸騰流化冷卻床的下部有鼓風 機，將廢砂鼓吹沸騰，沸騰流化冷卻床上方有排氣管通到脈沖除塵器。
[0011] 所述的熱等離子發(fā)生裝置包括整流器、穩(wěn)壓器、熱等離子發(fā)生器和熱等離子燃燒 室;所述的熱等離子發(fā)生器的進口有壓縮空氣或惰性氣體入口、熱等離子發(fā)生器的出口是 熱等離子燃燒室，廢砂料斗安裝在熱等離子發(fā)生器的出口和熱等離子燃燒室之間；熱等離 子燃燒室上出口有引風機，將細灰塵抽出處理，熱等離子燃燒室下出口接篩分機;熱等離子 燃燒室的周圍有水冷夾套。
[0012] 上述設備處理廢砂的工藝為：
[0013] ⑴預處理
[0014] 鑄造廢砂經篩分、破碎、磁選和除塵工序，得到粒徑<2mm的預處理廢砂，將預處理 廢砂貯存于廢砂罐內；
[0015] (2)熱等離子體焙燒
[0016] 氣流通入熱等離子發(fā)生器內，在高電壓的作用下，產生等離子，形成高溫的熱等離 子體炬，預處理廢砂通過定量給料進入熱等離子體炬內，在高溫、熱震、表面熔融的作用下 除去其表面粘附的樹脂膜、無機膜、金屬氧化物和雜質，熱等離子發(fā)生器電壓為500-5000V， 熱等離子體炬平均溫度2000-4500°C，廢砂表面溫度1000-3000°C，廢砂加熱時間為5-60分 鐘；焙燒產生的尾氣和細粉經冷卻降溫由排風機引出；
[0017] (3)冷卻
[0018] 經熱等離子體焙燒的砂子，冷卻至室溫；
[0019] ⑷篩分
[0020] 經冷卻后的砂子進入粒度篩分機進行篩分獲得高性能的再生砂，并貯存于再生砂 成品罐；
[0021] 以上步驟（2)氣流通入等離子發(fā)生器內的氣流為空氣或惰性氣體，例如氮氣、氬 氣、氦氣等。
[0022]以上步驟（2)熱等離子發(fā)生器的功率為103-106W。這樣高的功率足夠產生2000-4500 °C的高溫。
[0023]本實用新型所述的鑄造廢砂熱等離子體的再生方法，可以在處理鑄造樹脂廢砂、 濕型廢砂、水玻璃廢砂、無機樹脂廢砂和以上兩種或多種廢砂混合鑄造廢砂的再生的應用。 [0024]本實用新型所述的熱等離子體，是由電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組合 成的電中性集合體，是部分或全部電離的氣體。是在高電壓(500-5000伏特)的作用下將氣 體電離成等離子狀態(tài)，溫度高達2000-5000°C以上。
[0025]等離子體中的離子、電子、激發(fā)態(tài)原子、分子及自由基都是極活潑的反應性物種， 使通常條件下難以進行或速度很慢的反應變得十分迅速，尤其適合于污染物的處理。
[0026]熱等離子體高溫焚燒熔融處理技術是近十多年發(fā)展起來的一項新技術，因熱等離 子體弧溫度極高、能量集中的特性，對污染物有很高的處理效率，尤其適合難處理的污物和 有特殊要求的污染物，如低中放廢物、PCBs、石棉廢物等等。美國、俄羅斯、日本、韓國等國家 的研究和初步應用表明等離子體高溫焚燒熔融處理技術因其設備體積小，處理速度快，能 夠處理各種各樣的廢物，減容比高且熔融產物穩(wěn)定，投資運行費用相對較低等優(yōu)勢成為低 放廢物處理領域最有發(fā)展前途的技術之一。
[0027]本實用新型優(yōu)點是：
[0028] 1、鑄造廢砂含有樹脂膜、無機膜和鈉、鉀等金屬氧化物等有害物質，廢砂在熱等離 子體高溫、熱震和熔融揮發(fā)的共同作用下，無論廢砂表面的有機雜質還是無機雜質都能去 除較為徹底，再生砂表面更加圓整，活性更高，綜合性能更為優(yōu)異，回收率高達85 %以上，這 是目前所有再生方法和設備所不能比的；
[0029] 2、再生過程產生的氣體在高溫和離子化作用下，二噁英前驅體等極毒物質全部被 裂解破壞，尾氣排放指標遠低于中國及歐美最嚴標準，不需要增加繁瑣的尾氣后處理系統(tǒng)， 降低了投資和運行成本；
[0030] 3、再生過程產生的細粉數量同比其它再生方法大幅減少，而且經高溫和離子化作 用，是無污染的和對環(huán)境安全的，可直接作為建筑材料的填充料等進行再利用，降低了鑄 造廢砂資源化綜合利用成本；
[0031 ] 4、本實用新型的鑄造廢砂再生設備比其它再生設備更為簡約，再生效率更高；
[0032] 5、本實用新型的鑄造廢砂再生設備再生回收率多85% (占廢砂總量），再生砂技術 指標好于同源新砂和其它再生方法，完全能被鑄造廠循環(huán)再利用，尾氣排放指標遠低于中 國和歐美等國最嚴排放標準，所產生的細粉數量大幅減少，而且經高溫和離子化作用，是無 污染的和對環(huán)境安全的，可直接作為建筑材料再利用，使得鑄造廢砂再生具有較高的資源 化利用率。
[0033] 6、本實用新型的鑄造廢砂再生設備適用于但不僅限于鑄造樹脂廢砂、濕型廢砂、 水玻璃廢砂、無機樹脂廢砂和以上兩種或多種廢砂混合鑄造廢砂的再生。
【附圖說明】
[0034]圖1為本實用新型的設備流程圖。
[0035] 圖2是熱等離子加熱焙燒廢砂過程的等離子發(fā)生器結構圖。
[0036] 圖中序號相對的部件：1、落砂床，2、篩分機，3、磁選機，4、除塵器(1 )，5、粉碎機，6、 廢砂罐，7、熱等離子焙燒室，8、細粉收集器，9、除塵器(2 )，10、沸騰流化冷卻床，11、再生砂 成品罐，12、再生砂篩分機；13、整流器；14、穩(wěn)壓器，15、壓縮氣體罐，16、熱等離子發(fā)生器， 17、水冷夾套，18、引風機。
[0037] 圖1所示，鑄造廢砂熱等離子體的再生方法采用的設備包括落砂床1、篩分機2、粉 碎機5、磁選機3、除塵器(1)、廢砂罐6、熱等離子發(fā)生裝置、沸騰流化冷卻床10以及再生砂成 品罐11;落砂床1接篩分機2、粉碎機5和磁選機3后連到廢砂罐6，細小的粉塵接除塵器，廢砂 罐6接熱等離子發(fā)生裝置的進料口，熱等離子發(fā)生裝置出口接沸騰流化冷卻床10，然后接再 生篩分機12進入再生砂成品罐11提供鑄造廠重新使用;熱等離子發(fā)生器入口接有空氣或惰 性氣體輸送管。
[0038]圖2所示，所述的熱等離子發(fā)生裝置包括整流器13、穩(wěn)壓器14、熱等離子發(fā)生器16 和熱等離子燃燒室;所述的熱等離子發(fā)生器的進口有壓縮空氣或惰性氣體入口、熱等離子 發(fā)生器的出口是熱等離子焙燒室，廢砂料斗安裝在熱等離子發(fā)生器16的出口和熱等離子焙 燒室7之間；熱等離子焙燒室7上出口有引風機18,將細灰塵抽出處理，熱等離子焙燒室7下 出口接篩分機;熱等離子焙燒室7的周圍有水冷夾套17。
[0039] 附表說明
[0040]表1為本實用新型的混合型濕型廢砂再生技術指標對比表。
[0041 ]表2為本實用新型的堿性酚醛樹脂廢砂再生技術指標對比表。
[0042] 表3為本實用新型的覆膜砂廢砂再生技術指標對比表。
[0043] 表4為本實用新型的鑄造廢砂再生尾氣排放指標表。
【具體實施方式】
[0044] 下面結合【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細描述，但不應將此理解為本 實用新型上述主題的范圍僅限于以下實施例，凡基于本【實用新型內容】所實現的技術均屬于 本實用新型的范圍。
[0045] 實施例1
[0046] 混合型濕型廢砂熱等離子體的再生，包括以下工藝步驟：
[0047] (1)預處理
[0048] 滲入樹脂砂芯的濕型廢砂(簡稱"混合型濕型廢砂"）經篩分、破碎、磁選、除塵等預 處理工序，得到粒徑1.5mm的預處理廢砂，預處理廢砂貯存于廢砂罐。
[0049] (2)熱等尚子體焙燒
[0050]預處理廢砂通過定量給料進入熱等離子發(fā)生器進行焙燒，熱等離子發(fā)生器電壓為 800V，熱等離子體炬溫度2500°C，廢砂表面溫度1500°C，廢砂加熱時間為15分鐘，焙燒產生 的尾氣和細粉經冷卻降溫直接通過脈沖除塵器處理即可達標排放，無須做尾氣濃縮二次燃 燒等后處理，具體尾氣排放情況詳見表4。
[0051 ] (3)冷卻
[0052]經熱等離子發(fā)生器焙燒的砂子，進入沸騰流化床冷卻至33°C，沸騰流化床排氣通 過脈沖除塵器處理達標排放。
[0053] (4)篩分
[0054]經冷卻后的砂子進入粒度篩分機進行篩分得到再生砂，再生砂貯存于再生砂成品 罐。
[0055]具體再生技術指標見表1。
[0056] 對比例1
[0057] 混合型濕型廢砂濕法再生，包括以下工藝步驟：
[0058] (1)預處理：同實施例1。
[0059] (2)濕法再生
[0060] 預處理廢砂通過定量給料進入濕法連續(xù)擦洗缸組進行機械擦洗，擦洗時間為40分 鐘，產生污水經水處理系統(tǒng)處理后循環(huán)使用，產生的污泥壓成濾餅進行綜合利用。
[0061] ⑶烘干、冷卻
[0062]濕砂進入天然氣三回程烘干滾筒，在300 °C下烘烤5分鐘，然后按實施例1方法進行 冷卻。
[0063] (4)篩分：同實施例1。
[0064]具體再生技術指標見表1。
[0065] 實施例2
[0066] 堿性酚醛樹脂廢砂熱等離子體的再生，包括以下工藝步驟：
[0067] (1)預處理：同實施例1。
[0068] (2)熱等尚子體焙燒
[0069]預處理廢砂通過定量給料進入熱等離子發(fā)生器進行焙燒，熱等離子發(fā)生器電壓為 2000V，熱等離子體炬溫度3500°C，廢砂表面溫度1800°C，廢砂加熱時間為15分鐘，焙燒產生 的尾氣和細粉經冷卻降溫直接通過脈沖除塵器處理即可達標排放，無須做尾氣濃縮二次燃 燒等后處理，具體尾氣排放情況詳見表4。
[0070] (3)冷卻：同實施例1。
[0071] (4)篩分:同實施例1。
[0072]具體再生技術指標見表2。
[0073] 對比例2
[0074] 堿性酚醛樹脂廢砂天然氣熱法結合機械再生，包括以下工藝步驟：
[0075] (1)預處理：同實施例1。
[0076] (2)天然氣(LNG)熱法焙燒
[0077]預處理廢砂通過定量給料進入天然氣流化床焙燒爐進行焙燒，爐溫750°C，廢砂表 面溫度700°C，廢砂加熱時間為45分鐘，焙燒產生的尾氣經濃縮二次燃燒處理(RT0/R⑶)后 經冷卻降溫連同細粉一起再通過脈沖除塵器處理達標排放。
[0078] (3)冷卻：同實施例1。
[0079] (4)干法機械再生
[0080] 經冷卻的砂子進入離心再生機進行機械再生，離心線速度為3000r/min。
[0081] (5)篩分:同實施例1。
[0082]具體再生技術指標見表2。
[0083] 實施例3
[0084] 覆膜砂廢砂熱等離子體的再生，包括以下工藝步驟：
[0085] (1)預處理：同實施例1。
[0086] (2)熱等尚子體焙燒
[0087]預處理廢砂通過定量給料進入熱等離子發(fā)生器進行焙燒，熱等離子發(fā)生器電壓為 5000V，熱等離子體炬溫度3000°C，廢砂表面溫度1200°C，廢砂加熱時間為10分鐘，焙燒產生 的尾氣和細粉經冷卻降溫直接通過脈沖除塵器處理即可達標排放，無須做尾氣濃縮二次燃 燒等后處理，具體尾氣排放情況詳見表4。
[0088] (3)冷卻：同實施例1。
[0089] (4)篩分：同實施例1。
[0090]具體再生技術指標見表3。
[0091] 對比例3
[0092] 覆膜砂廢砂天然氣熱法再生，包括以下工藝步驟： [0093] (1)預處理：同實施例1。
[0094] (2)天然氣(LNG)熱法焙燒：同對比例2。
[0095] (3)冷卻：同實施例1。
[0096] (4)篩分：同實施例1。
[0097]具體再生技術指標見表3。
[0098] 表1:混合型濕型廢砂再生技術指標對比表
[0099]
[0100] 注:分析方法按國家標準GB/T7143-2010 [0101 ]表2:堿性酚醛樹脂廢砂再生技術指標對比表
[0102]
[0103] 注:分析方法按國家標準GB/T7143-2010
[0104] 表3:覆膜砂廢砂再生技術指標對比表
[0105]
[0106] 注:分析方法按國家標準GB/T7143-2010
[0107]表4:鑄造廢砂再生尾氣排放指標表
[0108]
[0109]注:標有(荷蘭XX)表示歐美國家最嚴排放標準上限值，未標項與歐美國家標準一 致。
【主權項】
1. 一種鑄造廢砂熱等離子體的再生設備，其特征在于:包括落砂床、篩分機、粉碎機、磁 選機、除塵器、廢砂罐、熱等離子發(fā)生裝置、沸騰流化冷卻器以及再生砂成品罐;落砂床接篩 分機、粉碎機和磁選機后連到廢砂罐，細小的粉塵接除塵器，廢砂罐接熱等離子發(fā)生裝置的 進料口，熱等離子發(fā)生裝置出口接沸騰流化冷卻器，然后接篩分機進入再生砂成品罐提供 鑄造廠重新使用;熱等離子發(fā)生器入口接有空氣或惰性氣體輸送管。2. 根據權利要求1所述的鑄造廢砂熱等離子體的再生設備，其特征在于:所述的沸騰流 化冷卻器設有沸騰流化冷卻床，沸騰流化冷卻床的下部有鼓風機，將廢砂鼓吹沸騰，沸騰流 化冷卻床上方有排氣管通到脈沖除塵器。3. 根據權利要求1所述的鑄造廢砂熱等離子體的再生設備，其特征在于:所述的熱等離 子發(fā)生裝置包括整流器、穩(wěn)壓器、熱等離子發(fā)生器和熱等離子燃燒室;所述的熱等離子發(fā)生 器的進口有壓縮空氣或惰性氣體入口、熱等離子發(fā)生器的出口是熱等離子燃燒室，廢砂料 斗安裝在熱等離子發(fā)生器的出口和熱等離子燃燒室之間；熱等離子燃燒室上出口有引風 機，將細灰塵抽出處理，熱等離子燃燒室下出口接篩分機;熱等離子燃燒室的周圍有水冷夾 套。
【文檔編號】B22C5/00GK205702298SQ201520806196
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2015年10月19日
【發(fā)明人】戴偉平, 朱瑜, 羅桂猛
【申請人】戴偉平
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