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(jī)械摩擦或高溫燃盡的方法除去砂粒表面粘結(jié)物，達(dá)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(shí)施裝置。此處所言“砂?！卑ㄊ⑸啊t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(jī)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(jī)械摩擦和加熱。其中機(jī)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(jī)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(jī)械摩擦的加熱，這是現(xiàn)實(shí)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(qǐng)人:通過大量的實(shí)驗(yàn)研究得到如下認(rèn)識(shí):砂粒和粘結(jié)物在硬脆性能上差異極大，機(jī)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(jī)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(huì)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(huì)進(jìn)一步聚合粘結(jié)，而不是消解脫去，此為公知原理。
[0005]現(xiàn)實(shí)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(guó)鑄造協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，目前中國(guó)每年產(chǎn)生鑄造廢砂3000萬噸以上(文章編號(hào)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(jī)污染物(POPs)。
[0007]鑄型用砂是價(jià)格不菲的資源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)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(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是通過堿性溶液對(duì)砂粒表面的侵襲而不是依耐機(jī)械摩擦或高溫燃盡的方法實(shí)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(shí)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(shí)用系統(tǒng)，是工藝實(shí)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(jí)作業(yè)。
[0013]由上述作業(yè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的實(shí)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(shí)施結(jié)果(見表I)表明，再生砂的技術(shù)性能達(dá)到了新砂水平，既可用作面砂、芯砂，也可作單一砂使用，實(shí)現(xiàn)了鑄型砂完全的循環(huán)利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行(圖1)，也可在脫水干燥之后進(jìn)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(dòng)篩和離心機(jī)。砂粒的干燥采用烘干機(jī)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(jī)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(jí)、氣流分級(jí)、振動(dòng)分級(jí)和篩分的設(shè)備將砂粒分為不同粒徑的組別。

【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
采用工業(yè)級(jí)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(jī)脫水，自然晾干。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗(yàn)方法(GB/T 2684?)配合堿酚醛樹脂粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。
[0023]實(shí)施例2
采用工業(yè)級(jí)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(dòng)篩脫水，用烘干機(jī)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(yàn)方法(GB/T 2684?)配合堿酚醛樹脂粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。
[0024]實(shí)施例3
采用工業(yè)級(jí)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(jī)脫水，自然晾干。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗(yàn)方法(GB/T 2684?)配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。
[0025]實(shí)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(jī)脫水，采用烘干機(jī)將砂粒烘干。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗(yàn)方法(GB/T 2684)》配合堿酚醛樹脂粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。
[0026]實(shí)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(dòng)篩脫水，用烘干機(jī)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(yàn)方法(GB/T 2684)》配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。
[0027]實(shí)施例6
采用工業(yè)級(jí)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(jí)，將獲得的純凈砂用離心機(jī)脫水，自然晾干。用再生砂按《鑄造用砂及混合料試驗(yàn)方法(GB/T 2684)》配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。
[0028]上述實(shí)施例中含脫落物渣灰的水經(jīng)沉淀濃縮后用壓濾機(jī)過濾，濾液循環(huán)使用。
[0029]對(duì)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(yàn)方法(GB/T2684?)配合堿酚醛樹脂粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。該再生裝置包括回轉(zhuǎn)窯加熱、一級(jí)振動(dòng)摩擦機(jī)、兩級(jí)離心摩擦機(jī)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(duì)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(yàn)方法(GB/T 2684?)配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。該再生裝置包括豎窯加熱、一級(jí)振動(dòng)摩擦機(jī)、兩級(jí)離心摩擦機(jī)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(duì)比例3
取工廠所用新砂按《鑄造用砂及混合料試驗(yàn)方法(GB/T 2684)》配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。
[0032]對(duì)比例4
取工廠所用新砂按《鑄造用砂及混合料試驗(yàn)方法(GB/T 2684?)配合改性水玻璃粘結(jié)劑制成試樣做抗拉強(qiáng)度測(cè)試。
[0033]測(cè)試結(jié)果列于表I。測(cè)試條件:有機(jī)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(cè)試環(huán)境溫度21°C。
[0034]表 I
試樣 I粘結(jié)劑用量，％ |24h抗拉強(qiáng)度，MPa
實(shí)施例11.4_041_
實(shí)施例2_1.40.35
實(shí)施例~T 2.02756
實(shí)施例~Τ 1.4030
實(shí)施例5 2.02.41
實(shí)施例2.0ΣΤβ
對(duì)比例"Tl.4~1
對(duì)比#OL 05
對(duì)比例~Il.4038
對(duì)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(dá)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(shí)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(hào)】B22C5/00GK104162628SQ201310181826
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:雷士文