專利名稱：一種粘土舊砂完全再生用成套設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液態(tài)金屬成型技術領域，尤其涉及一種粘土舊砂完全再生用成套設備。
背景技術：
機械制造業(yè)是我國的支柱產業(yè)，而鑄造又是機械制造業(yè)的基礎行業(yè)。鑄造生產中使用的鑄型主要由砂型、陶瓷型、金屬型、石膏型等，其中采用砂型鑄造生產的鑄件占到鑄件總產量的90%以上。砂型鑄造按所使用的粘結劑不同可分為粘土砂鑄造、樹脂砂鑄造和水玻璃砂鑄造。粘土砂生產工藝由于具有原材料價廉易得，易于處理，復用性強，適應造型方式的能力強，儲存運輸方便等優(yōu)點，成為鑄造領域中最常用的鑄造生產工藝。
我國是鑄件生產大國，2011年鑄件產量達到3900多萬噸，初步估計其中約有60%的鑄件為采用粘土砂工藝生產，用粘土砂工藝生產的鑄件約為2340多萬噸。按照我國鑄造行業(yè)的統(tǒng)計，每生產I噸鑄件，將排出I噸的廢砂，每年將排出粘土廢砂2340多萬噸。這不僅造成資源的巨大浪費，而且對環(huán)境也造成了極大的污染。我國在鑄造生產中，材料和能源的投入量約占其產值的55-70%，鑄造行業(yè)面臨著環(huán)境和能源的巨大壓力。鑄造生產中，大量的資源、能源的投入，過重的環(huán)境污染對我國鑄造行業(yè)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，發(fā)展綠色鑄造技術，嚴格控制生產過程中的三廢排放，提高舊砂的復用性，節(jié)約有限的硅砂資源，降低生產成本，成為今天鑄造業(yè)緊迫而艱巨的任務。而對舊砂進行再生利用是實現(xiàn)綠色鑄造的重要內容之一，開展粘土舊砂完全再生技術的研究，是降低鑄件成本、減少環(huán)境污染和節(jié)約資源的一項重要措施。
粘土型砂主要由原砂、粘結劑(膨潤土等)及煤粉等按照一定的配比混制而成。粘土砂鑄型經澆注、打箱后所得型砂稱為粘土舊砂。型砂中靠近型腔表面的部分粘土由于澆注時高溫金屬液的熱作用，受到高溫烘烤失去結晶水從而喪失粘結能力，成為死粘土。這些粘土一部分以粉狀混于型砂之中，另一部分以類似陶瓷薄膜狀牢固地包裹在砂粒表面，嚴重地影響到型砂的性能，使其透氣性、可塑性降低，脆性增加；其次，在鑄造生產過程中，由于受到高溫金屬的重復熱作用，少部分砂子破碎，其破碎后的小砂粒也混于舊砂之中，成為舊砂中泥分的一部分，從而影響到型砂的性能；另外，在現(xiàn)代鑄造生產中大量應用有機及無機粘結劑芯砂，這些芯砂及化學粘結劑的分解產物也部分混入舊砂中；煤粉及其代用品高溫分解產物的混入，進一步降低了粘土舊砂的活性，使型砂的性能惡化。各生產企業(yè)為了生產出合格的鑄件，通過定期或不定期排放部分舊砂，同時加入新砂的方式來穩(wěn)定型砂的性能。這部分排出的粘土舊砂不經再生處理將無法再次用于鑄造生產，只能作為固體廢棄物處理，這不僅造成自然資源的浪費，同時造成了環(huán)境污染。
目前，我國的粘土舊砂處理技術和設備相對成熟，而粘土舊砂再生技術和設備仍處于不斷探索和研究之中。最早應用于實際生產的粘土舊砂再生方法是濕法再生，屬于粘土舊砂完全再生的一種。濕法再生存在設備龐大、污水污泥處理比較麻煩和再生成本高等問題，現(xiàn)在已經很少被采用。后期又出現(xiàn)了機械再生和氣流再生方法，通過機械或氣流的作用使砂子和設備之間、砂子和砂子之間產生碰撞和搓擦，砂子得到再生。單純機械或氣流再生僅可獲得不完全再生砂。目前，用于粘土舊砂完全再生的設備很少，而且沒有適合用于粘土舊砂完全再生的成套設備，且通過現(xiàn)有技術的再生裝置得到的粘土完全再生砂存在耗酸值高和粘土完全再生砂的鑄造工藝適應差等問題。發(fā)明內容
為了實現(xiàn)粘土舊砂的完全再生，并進一步提高粘土完全再生砂對鑄造工藝的適應性，本發(fā)明提供了一種粘土舊砂完全再生用成套設備。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種粘土舊砂完全再生用成套設備，依次包括用于高溫焙燒舊砂的高溫脆化裝置、用于冷卻高溫脆化舊砂的脆化舊砂冷卻裝置、用于冷卻后舊砂再生的多排磨輪再生機、用于分離再生砂中微粉的微粉分離裝置、用于改善再生砂性能的再生砂改性裝置和用于烘干改性砂的三回程滾筒，所述高溫脆化裝置、所述脆化舊砂冷卻裝置、所述多排磨輪再生機、所述微粉分離裝置、所述再生砂改性裝置和所述三回程滾筒之間直接銜接或通過給料設備和/或運輸設備和/或砂儲存裝置連接起來形成粘土舊砂完全再生用成套設備。
其中，所述給料設備可優(yōu)選為振動給料機或螺旋給料機或星形給料機或圓盤給料機。
所述輸送設備可優(yōu)選為斗式提升機或皮帶輸送機或螺旋輸送機或氣力輸送裝置。
所述砂存儲裝置優(yōu)選為存儲料斗。
所述高溫脆化裝置包括爐體，所述爐體內設置有流化床板，位于所述流化床板上方所述爐體縱向相對的兩個側壁上分別設置有進料口一和出料口一，靠近所述出料口一一端所述爐體上端設置有排煙口，所述爐體底部設置有若干個進風口一，靠近所述出料口一一側所述爐體的側壁上設置有燃燒器。
所述排煙口上設置有換熱器，所述換熱器包括高溫煙氣進口、低溫煙氣出口、冷風進口和熱風出口，所述高溫煙氣進口與所述爐體的排煙口連通，所述低溫煙氣出口設置在所述換熱器的上端，所述冷風進口與一風機一連接，所述熱風出口與所述燃燒器的進氣口連通。
所述換熱器的熱風出口還與所述爐體的進風口一連通。
所述脆化舊砂冷卻裝置包括機架，所述機架上設置有機體，所述機體內部設置有流化床板二，所述機體上端面的左右兩端分別設置有進料口 二和排風口，位于所述排風口一側所述機體的側壁上設置有出料口二，所述機體的底部設置有若干個進風口二，所述進風口二與一風機二連接。
所述機體內均勻設置有若干個換熱排管，所述換熱排管通過水泵與一冷卻水池連接。
所述換熱排管的上端連接有排水分配管，所述換熱排管的下端連接有進水分配管，所述進水分配管的進水口設置有截止閥。
所述微粉分離裝置包括支架，所述支架上設置有下床體和上床體，所述上床體和所述下床體之間設置有流化床板三，所述上床體縱向相對的兩個側壁上分別設置有進料口三和出料口三，靠近所述出料口 一端所述上床體的上端設置有排塵口，所述下床體的底部均勻設置有若干個進風口三，所述進風口三與一風機三連接。
所述再生砂改性裝置包括攪拌筒，所述攪拌筒縱向后端的上方設置有進料口四，所述攪拌筒縱向前端的下方設置有出料口四，所述攪拌筒內設置有攪拌軸，所述攪拌軸上設置有攪拌葉片和輸送葉片，所述攪拌軸的一端連接有電機，靠近所述進料口四一端所述攪拌筒的側壁上設置有改性劑注入裝置。
所述改性劑注入裝置包括改性劑注入閥，所述改性劑注入閥包括改性劑進口、改性劑出口和壓縮空氣進口，位于所述改性劑進口和所述改性劑出口之間所述改性劑注入閥內設置有橡膠片，所述橡膠片與一活塞連接，所述改性劑進口與一改性劑注入泵連接，所述改性劑出口與所述攪拌筒連接，所述壓縮空氣進口通過一單向閥與壓縮空氣輸送管道連接。
本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:本發(fā)明為粘土舊砂完全再生提供了一套完整的設備，不僅可以實現(xiàn)粘土舊砂的完全再生，而且可將再生砂用于各種有機粘結劑制芯，提高了再生砂對鑄造工藝的適應性能，減少了鑄造生產過程中廢砂的排放，保護了環(huán)境和自然資源；其中，高溫脆化裝置與現(xiàn)有的焙燒爐相比，減少了有機廢氣的排放，節(jié)能減排；本發(fā)明選用多排磨輪再生機，提高了舊砂再生效率，舊砂再生效果好；微分分離裝置降低了再生砂微粉含量，提高再生砂的鑄造性能；再生砂改性裝置，降低再生砂的耗酸值；三回程滾筒用于烘干改性后的再生砂。


圖1為本發(fā)明實施例的結構框圖。
圖2為本發(fā)明實施例中高溫脆化裝置的結構示意圖。
圖3為圖1的右視圖。
圖4為圖1的俯視圖。
圖5為本發(fā)明實施例中脆化舊砂冷卻裝置的結構示意圖。
圖6為圖5的左視圖。
圖7為圖5的俯視圖。
圖8為本發(fā)明實施例中微粉分離裝置的結構示意圖。
圖9為圖8的左視圖。
圖10為圖8的俯視圖。
圖11為本發(fā)明實施例中再生砂改性裝置的結構示意圖。
圖12為圖11中改性劑注入裝置的結構示意圖。
圖中，1、爐體；2、進料口一；3、換熱器；4、低溫煙氣出口 ；5、熱風出風管；6、燃燒器進氣管；7、燃燒器；8、出料口一 ；9、風機一 ；10、流化床板一 ；11、冷風進風管；12、底部進風管一 ；13、四通管；14、防爆三通管；15、機架；16、截止閥；17、進水分配管；18、流化床板二 ；19、機體；20、換熱排管；21、進料口二 ；22、觀察窗一 ；23、排風口 ；24、排水分配管；25、出料口二 ；26、風機二 ；27、三通管一 ；28、底部進風管二 ；29、支架；30、下床體；31、流化床板三；32、上床體；33、進料口三；34、觀察窗二 ；35、排塵口 ；36、出料口三；37、風機三；38、三通管二 ；39、底部進風管三；40、電機；41、進料口四；42、改性劑注入裝置；43、攪拌軸；44、攪拌筒；45、出料口四；46、單向閥；47、壓縮空氣輸送管道；48、壓縮空氣進口 ；49、改性劑注入 閥；50、改性劑進口 ；51、橡膠片；52、活塞；53、改性劑出口。
具體實施方式
對粘土舊砂進行完全再生的目的就是要使粘土再生砂能夠達到用于有機粘結劑制芯用砂的要求，如粒度分布、耗酸值、殘留水含量、含泥量、角形系數(shù)等。
本發(fā)明實施例提供了一種粘土舊砂完全再生成套設備，依次包括用于高溫焙燒舊砂的高溫脆化裝置、用于冷卻高溫脆化舊砂的脆化舊砂冷卻裝置、用于冷卻后舊砂再生的多排磨輪再生機、用于分離再生砂中微粉的微粉分離裝置、用于改善再生砂性能的再生砂改性裝置和用于烘干改性砂的三回程滾筒，高溫脆化裝置、脆化舊砂冷卻裝置、多排磨輪再生機、微粉分離裝置、再生砂改性裝置和三回程滾筒之間可直接銜接或通過給料設備和/或運輸設備和/或砂儲存裝置連接起來形成粘土舊砂完全再生用成套設備。給料設備為振動給料機或螺旋給料機或星形給料機或圓盤給料機等；輸送設備為斗式提升機或皮帶輸送機或螺旋輸送機或氣力輸送裝置；砂存儲裝置為存儲料斗。
參見圖1，本實施例中，高溫脆化脆化裝置和脆化舊砂冷卻裝置之間直接連接，脆化舊砂冷卻裝置和多排磨輪再生機之間依次通過斗式提升機、存儲料斗和圓盤給料機連接，多排磨輪再生機和微粉分離裝置之間直接連接，微粉分離裝置和再生砂改性裝置之間依次通過斗式提升機和存儲料斗連接，再生砂改性裝置和三回程滾筒之間直接連接。其中，各個裝置之間的連接形式復雜，方案多樣，如何選取給料設備和/或運輸設備和/或砂存儲裝置，本領域技術人員能夠結合常規(guī)知識根據(jù)各個裝置的擺放位置關系進行確定，因此，各部件之間具體的連接關系不在詳細贅述。
參見圖2、圖3和圖4，高溫脆化裝置包括爐體1，爐體I內設置有流化床板一 10，位于流化床板一 10上方爐體I縱向相對的兩個側壁上分別設置有進料口一 2和出料口一8，靠近出料口一 8 —端爐體I上端設置有排煙口，爐體I底部設置有進風口一，進風口一連接有底部進風管12，靠近出料口一 8 一側爐體I的側壁上設置有燃燒器7。
排煙口上設置有換熱器3，換熱器3包括高溫煙氣進口、低溫煙氣出口 4、冷風進口和熱風出口，高溫煙氣進口與爐體I的排煙口連通，低溫煙氣出口 4設置在換熱器3的上端，冷風進口通過冷風進風管11與一風機一 9連接，熱風出口連接有熱風出風管5，熱風出風管5通過一防爆三通管14與燃燒器進氣管6和一四通管13連接，四通管13其中的兩個端口與爐體I底部進風管一 12連接，另一端口封閉。
粘土舊砂由進料口一 2進入爐體I內，爐體I的底部進風口使得粘土舊砂形成流化狀態(tài)，使舊砂受熱更加均勻，燃燒器7提供的熱量使舊砂表面的粘結劑脆化，高溫焙燒后的舊砂由出料口一 8排出；舊砂加熱后產生的有機揮發(fā)成分到達高溫區(qū)經過再次燃燒后由排煙口進入換熱器3內，高溫氣體經過換熱器3降溫后由低溫煙氣出口 4排出。這樣，不僅減少了有機揮發(fā)成分的排放量，而且換熱器3還預熱了鼓入流化床板10下方的空氣和進入燃燒器7的空氣，降低了排放煙氣的溫度，高溫脆化的熱效率進一步得到了提高。
參見圖5、圖6和圖7，脆化舊砂冷卻裝置包括機架15，機架15上設置有機體19，機體19內部設置有流化床板二 18，機體19上部前后分別設置有進料口二 21和排風口 23，位于排風口 23 —側機體19的側壁上設置有出料口二 25，機體19的底部設置有兩個進風口二，進風口二連接有底部進風管二 28，底部進風管二 28通過一三通管一 27與一風機二 26連接。
機體19內均勻設置有若干個換熱排管20，換熱排管20通過水泵與一冷卻水池連接。
換熱排管20的上端連接有排水分配管24，換熱排管20的下端連接有進水分配管17，進水分配管17的進水口設置有截止閥16。
機體19的側壁上還設置有觀察窗一 22。
高溫舊砂(彡700°C)由進料口二 21進入機體19內，流化床板二 18底部連接有風機二 26，使高溫舊砂呈流態(tài)化狀，舊砂在床體內由進料口二 21向出料口二 25流動過程中，和機體19底部的工作氣流以及機體19內密排的換熱排管20進行熱交換，使得高溫舊砂得到充分冷卻，冷卻后的舊砂由出料口 25排出。
參見圖8、圖9和圖10，微粉分離裝置包括支架29，支架29上設置有下床體30和上床體32，上床體32和下床體30之間設置有流化床板三31，上床體32縱向相對的兩個側壁上分別設置有進料口三33和出料口三36，靠近出料口三36 —端上床體32的上端設置有排塵口 35，下床體30的底部均勻設置有若干個進風口三，進風口三連接有底部進風管三39，底部進風管三39通過一三通管二 38與一風機三37連接；上床體32的側壁上還設置有觀察窗二 34。
舊砂由進料口三33進入床體內，下床體30的底部設置與一風機三37連接的進風口三39，使進入上床體內的舊砂呈流態(tài)化狀，通過合理控制流態(tài)化速度將微粉從再生砂中分離，獲得微粉含量低于同種新砂的再生砂。
參見圖11，再生砂改性裝置包括攪拌筒44，攪拌筒44后端的上部設置有進料口四41，攪拌筒44前端的下部設置有出料口四45，攪拌筒44內設置有輸送及攪拌物料的攪拌軸43，攪拌軸43上設置有攪拌葉片和推進葉片，攪拌軸43的一端連接有電機40，靠近進料口四41 一端攪拌筒44的側壁上設置有改性劑注入裝置42。再生砂改型裝置可以直接懸掛在存儲料斗的下方。
其中，改性劑注入裝置42包括改性劑注入閥49，改性劑注入閥49包括改性劑進口50、改性劑出口 53和壓縮空氣進口 48，位于改性劑進口 50和改性劑出口 53之間改性劑注入閥49內設置有橡膠片51，橡膠片51與一活塞52連接，改性劑進口 50與一改性劑注入泵連接，改性劑出口 53與攪拌筒44連接，壓縮空氣進口 48通過一單向閥46與壓縮空氣輸送管道47連接。
啟動電機40時，攪拌軸43開始攪拌，再生砂由進料口四41進入攪拌筒44內，同時改性劑進口 50與改性劑出口 53連通，改性劑注入泵將改性劑注入攪拌筒44內，隨著攪拌軸43的轉動將改性劑與再生砂充分混合均勻并將改性砂推出出料口四45 ;當改性工作即將結束時，改性劑進口 50與改性劑出口 53斷開，同時單向閥開啟，壓縮空氣將存留在改性劑注入閥49內殘余的改性劑吹入攪拌筒44內，電機40延時一定時間停止工作。這樣，避免殘存的改性劑影響改性劑定量的準確性。
其中，多排磨輪再生機為現(xiàn)有技術，其技術方案已被申請?zhí)枮?00920281035.1的實用新型專利公開，其申請日為2009.12.14，授權公告號為CN201552486U，授權公告日為2010.08.18 ;三回程滾筒同為現(xiàn)有技術，其技術方案已被申請?zhí)枮?00910224346.9的發(fā)明專利公開，其申請日為2009.11.26，授權公告號為CN101706199B，授權公告日為2012.07.18 ;因此，本發(fā)明中不再贅述多排磨輪再生機和三回程滾筒的結構。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種粘土舊砂完全再生用成套設備，其特征在于，包括用于高溫焙燒舊砂的高溫脆化裝置、用于冷卻高溫脆化舊砂的脆化舊砂冷卻裝置、用于冷卻后舊砂再生的多排磨輪再生機、用于分離再生砂中微粉的微粉分離裝置、用于改善再生砂性能的再生砂改性裝置和用于烘干改性砂的三回程滾筒，所述高溫脆化裝置、所述脆化舊砂冷卻裝置、所述多排磨輪再生機、所述微粉分離裝置、所述再生砂改性裝置和所述三回程滾筒之間直接銜接或通過給料設備和/或運輸設備和/或砂儲存裝置連接起來形成粘土舊砂完全再生砂成套設備。
2.根據(jù)權利要求1所述的粘土舊砂完全再生成套設備，其特征在于，所述高溫脆化裝置包括爐體，所述爐體內設置有流化床板一，位于所述流化床板一上方所述爐體縱向相對的兩個側壁上分別設置有進料口一和出料口一，靠近所述出料口一一端所述爐體上端設置有排煙口，所述爐體底部設置有若干個進風口一，靠近所述出料口一一側所述爐體的側壁上設置有燃燒器。
3.根據(jù)權利要求2所述的粘土舊砂完全再生成套設備，其特征在于，所述排煙口上設置有換熱器，所述換熱器包括高溫煙氣進口、低溫煙氣出口、冷風進口和熱風出口，所述高溫煙氣進口與所述爐體的排煙口連通，所述低溫煙氣出口設置在所述換熱器的上端，所述冷風進口與一風機一連接，所述熱風出口與所述燃燒器的進氣口連通。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的粘土舊砂完全再生成套設備，其特征在于，所述換熱器的熱風出口還與所述爐體的進風口一連通。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的粘土舊砂完全再生成套設備，其特征在于，所述脆化舊砂冷卻裝置包括機架，所述機架上設置有機體，所述機體內部設置有流化床板二，所述機體上部的縱向前后設置有進料口二和排風口，位于所述排風口一側所述機體的側壁上設置有出料口二，所述機體的底部設置有若干個進風口二，所述進風口二與一風機二連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的粘土舊砂完全再生成套設備，其特征在于，所述機體內均勻設置有若干個換熱排管，所述換熱排管通過水泵與一冷卻水池連接。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的粘土舊砂完全再生成套設備，其特征在于，所述換熱排管的上端連接有排水分配管，所述換熱排管的下端連接有進水分配管，所述進水分配管的進水口設置有截止閥。
8.根據(jù)權利要求1-7任一項所述的粘土舊砂完全再生成套設備，其特征在于，所述微粉分離裝置包括支架，所述支架上設置有下床體和上床體，所述上床體和所述下床體之間設置有流化床板三，所述上 床體縱向相對的兩個側壁上分別設置有進料口三和出料口三，靠近所述出料口一端所述上床體的上端設置有排塵口，所述下床體的底部均勻設置有若干個進風口三，所述進風口三與一風機三連接。
9.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的粘土舊砂完全再生成套設備，其特征在于，所述再生砂改性裝置包括攪拌筒，所述攪拌筒縱向后端的上方設置有進料口四，所述攪拌筒縱向前端的下方設置有出料口四，所述攪拌筒內設置有攪拌軸，所述攪拌軸上設置有攪拌葉片和輸送葉片，所述攪拌軸的一端連接有電機，靠近所述進料口四一端所述攪拌筒的側壁上設置有改性劑注入裝置。
10.根據(jù)權利要求9所述的粘土舊砂完全再生成套設備，其特征在于，所述改性劑注入裝置包括改性劑注入閥，所述改性劑注入閥包括改性劑進口、改性劑出口和壓縮空氣進口，位于所述改性劑進口和所述改性劑出口之間所述改性劑注入閥內設置有橡膠片，所述橡膠片與一活塞連接，所述改性劑進口與一改性劑注入泵連接，所述改性劑出口與所述攪拌筒連接，所述壓縮空氣進 口通過一單向閥與壓縮空氣輸送管道連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粘土舊砂完全再生用成套設備，包括用于高溫焙燒舊砂的高溫脆化裝置、用于冷卻高溫脆化舊砂的脆化舊砂冷卻裝置、用于冷卻后舊砂機械再生的多排磨輪再生機、用于分離再生砂中微粉的微粉分離裝置、用于降低再生砂耗酸值的再生砂改性裝置和用于烘干改性后再生砂的三回程滾筒。本發(fā)明的有益效果是實現(xiàn)了粘土舊砂的完全再生，并且可將再生砂用于各種有機粘結劑制芯，從而減少了舊砂排放對環(huán)境的污染，保護了環(huán)境和自然資源。
文檔編號B22C5/08GK103170575SQ201310101100
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權日2013年3月27日
發(fā)明者孫清洲, 張普慶, 王健, 韓勇 申請人:山東建筑大學