CN103394638A - 一种逆洗再生铸造旧砂的方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种逆洗再生铸造旧砂的方法与装置，借助摩擦和清洗进行脱膜，并通过旧砂和水流的相向运动实现水对旧砂的反复淋洗，使铸造旧砂连续再生。其装置由一根装有螺旋叶片的转轴和洗砂槽组成。转轴通过轴承安装在洗砂槽两端轴承座上，转轴一端的轴头与驱动装置相联，驱动装置一般是电动机和减速器。洗砂槽开有进砂口、出砂口及进水口、出液口。旧砂从进料斗加入，当转轴转动时，旧砂在螺旋叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着洗砂槽轴向出液砂移动，从进水口来的清水在重力作用下向出液口运动，与砂形成逆向流动，对砂进行清洗，清洗干净的砂从出砂口排出，洗砂污水从出液口排出。为了提高清洗再生效果，可以采用热水和保温材料。

Description

一种逆洗再生铸造旧砂的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种铸造旧砂的再生方法和装置。特别是一种逆洗式旧砂再生方法与装置，可以用于水玻璃旧砂、碱酚醛树脂旧砂和粘土旧砂的再生。

背景技术

铸造旧砂再生的主要目是去除废旧砂粒上包裹着的残留粘结剂膜及杂物，恢复近于新砂的物理和化学性能，以重复使用。目前，除了干法再生和化学法再生外。铸造旧砂湿法再生脱膜效果特别好，再生砂的质量高，基本性能指标接近于新砂，可以作面砂使用，再生砂的回收率也很高(可达95%以上)。但以往的湿法再生***结构较复杂庞大，耗水量大，湿法再生成本较高，污水量大，处理困难。降低湿法再生用水量和干燥能耗是应用湿法再生的关键。例如，对水玻璃旧砂进行湿式再生，可去除旧砂粒表面70%~90%的残留物，但用水量大，处理一吨砂耗水2~3吨，导致再生成本高，再生污水处理困难。由于运费攀升等因素的影响，新砂的价格有不断上升趋势；此外，随着土地减少和资源、环境压力不断增加，旧砂排放费不断上涨。在欧洲，再生费用已占到新砂购置费的85%～400%；所以，继续排放旧砂既浪费有限的硅砂资源，增加了成本，又污染了环境（包括碱污染及Pb、Ni、Cu、Hg等重金属污染）。可见，实现旧砂的再生和循环利用，已迫在眉睫。

公开号CN1274627A和公开号 CN101209485A公开了一种热流旧砂再生机，主要由桶体、叶轮搅拌装置、加热装置、投药装置、机架等部分组成。桶体上部设有投药装置，桶体下部设有加热装置。由于机械搅拌、高温洗涤及化学药品的共同作用，以增加旧砂表面惰性膜在水中的脱落速度和溶解量，然后让污水透过再生砂层，并提出了搜集污水多次重复回用于清洗旧砂的构想。从而达到提高再生砂质量，减少污水产生之目的。

公开号CN2412680Y（专利200910060572.8）和公开号CN201423427Y（申请号CN200920083465）专利公开了一种浸泡渗漉的再生方法和装置。采用浸泡渗漉方法再将容器内的水玻璃砂振实后，向容器内加水，使水淹没砂的上表面，浸泡2-4小时后，打开容器底部的阀门将水缓慢排出；最后，把容器内的水玻璃砂放出、烘干即可再利用。这种水玻璃旧砂再生处理方法，用的水量少。但由于水玻璃旧砂形成的凝胶膜在常温态下难溶于水，凝胶膜包裹部分残留物并没有真正去除。所以，实际上达不到所宣称的效果，且处理时间长，再生效率低，实际应用难。

专利200910310570.X提出了干法回收，湿法再生的构想，采用综合利用和面背砂造型工艺技术，使水玻璃旧砂再生。

公开号CN102527929A（申请号201210012373.1）公开了一种水玻璃旧砂的蒸淋再生方法，向所述容器中破碎和筛分好的水玻璃旧砂通入100℃及以上高温水蒸汽对所述水玻璃旧砂进行蒸淋，能够有效清除水玻璃旧砂中的氧化钠，氧化钠含量低于0.25%，脱膜率达90%以上。处理过程用水量少，只有处理砂量的1/10～1/5。但该方法能耗较高，不利于推广应用。

CN201210084186  公开号CN102615243A  公开了一种铸造旧砂湿法间歇式再生方法及其设备，该生方法包括一次擦洗步骤、二次擦洗步骤、三次擦洗步骤和检验步骤。再生设备包括搅拌机和砂水分离装置，搅拌机由支撑架、擦洗筒、驱动汽缸、电机和主轴构成，擦洗筒具有进砂口和进水口，并具有排水阀门和排砂阀门。该再生方法综合机械搅拌、清水洗涤和酸洗的共同作用，耗水量小、残留粘结剂去除率高、再生砂质量好；再生设备结构简单、能耗低、便于控制，容易实现自动化。但该方法采用间歇式再生方法，再生过程不能实现输送功能。

CN201110056006 公开号CN102133616A提供了一种铸造混合废旧砂的再生回用方法，该方法首先将废旧砂分类、筛分、干燥去湿和干法再生，其次将适于湿法再生的再生砂进行湿法再生和脱水处理，将适于热法再生的再生砂进行热法再生，再次将两部分再生砂按照一定比例混合，利用热法再生砂的热量加热烘干湿法再生砂，最后经调湿、调温，得到再生回用砂。该方法有机结合了湿法再生工艺和热法再生工艺的优点，对混合废旧砂进行同步再生，避免了单一的湿法再生工艺的再生砂后期烘干的大能源消耗和单一的热法再生工艺的再生砂冷却时的热量浪费，降低了能源消耗和旧砂再生成本。

CN201010170597公开号CN101829759A和  CN201020188262  公开号CN201669371U公开了水玻璃旧砂回转振动研磨湿式再生机，包括钢螺旋橡胶复合弹簧、机架、外筒体、内筒体、筒体侧板、陶瓷磨球和振动电机，陶瓷磨球置于外筒体与内筒体之间形成的腔体内，所述振动电机有两只，两只振动电机一左一右固定连接于外筒体左右两边的机架上。该再生机采用回转振动研磨方法对水玻璃旧砂进行湿法再生，部件较多，结构相对复杂。

公开（公告）号CN103056291A发明公开了一种水玻璃旧砂热湿法-干法联合再生的方法。将水玻璃旧砂振动破碎，除去杂质后，高温水洗，去除沙粒表面的粘结剂膜；将水洗之后的水玻璃颗粒以300-350℃的高温烘干，实施干法再生，除去旧砂中的氧化钠、粉尘以及残余的烧结物。该联合湿法-干法再生方法过程复杂，能耗高。

公开（公告）号CN102756073A发明涉及一种水玻璃旧砂翻新的设备，采用破碎设备、筛分设备、剥离设备、分级设备进行水玻璃旧砂再生，包括进料装置，该翻新设备还包括细碎机、筛分机、剥离机、分级机、带式收尘器，所述的进料装置与细碎机对接，该细碎机通过斗式提升机与筛分机连通，筛分机与溜槽连通，筛分机同时又与剥离机连通，该剥离机与分级机连通，分级机底部设置有重力式锁风卸料阀，所述的分级机又与带式收尘器连通，该生产工艺比较传统的湿法水洗翻新的生产工艺有占地面积小、受气候影响也小，同时也没有造成对水源的污染。比较另一种先进的水玻璃旧砂干法翻新的生产工艺有工艺流程简单、投资少、占地面积少的优点。

  CN101780521A公开了一种强擦洗水玻璃旧砂湿法再生工艺，其主要特征是：磁选后的砂粒先后经过一级螺旋砂水分离器、一级湿法再生机和二级螺旋砂水分离器对旧砂进行砂水分离；再经过中和沉淀池对分离后的砂再进行中和；再经过二级湿法再生机、三级螺旋砂水分离器进行二次砂水分离，保证旧砂中存在的水玻璃能彻底去除干净；但步骤繁复，设备复杂。

发明内容

本发明提出一种铸造旧砂逆洗再生方法，以减少铸造旧砂湿法再生用水量，并实现再生砂的输送，以达到旧砂充分利用及绿色环保的效果；同时提供用于该方法的设备，解决现有再生设备结构较复杂的问题，用于粘土旧砂、碱酚醛树脂旧砂和水玻璃旧砂的湿法再生。再生方法和再生装置主要有以下特征。

1、本发明提及的再生方法借助擦洗作用脱膜，并通过旧砂和水流的相向运动实现水对旧砂的反复淋洗作用，达到铸造旧砂连续再生，再生方法工艺和设备简单易行、使用范围广。

2、逆洗再生铸造旧砂装置的进砂口和清水进水口分别处于再生机的两端，旧砂在再生机的推动下朝出砂口运动；进水口的水压大于出水口的水压，从进水口进入的清水在压力或重力作用下朝出液口与旧砂相向运动，实现水对旧砂的反复淋洗作用。

3、旧砂再生装置主要由一根装有螺旋叶片的转轴和洗砂槽组成。转轴通过轴承安装在料槽两端轴承座上，转轴一端的轴头与驱动装置相联，驱动装置一般是电动机和减速器。洗砂槽开有进、出砂口及进水口、出液口。逆洗再生铸造旧砂装置的清水进水口和出砂口留有一段距离，实现砂水分离，按到进砂口的距离计，与进水口比，出砂口远离进砂口，出砂口砂水分离后的湿砂从出砂口排出，再经脱水、烘干后，检验其质量合格后备用。

4、旧砂再生过程如下：将砂斗中的旧砂从再生装置进砂口加入再生料槽，从再生机的进水口加入清水，开动再生机进行再生。当转轴转动时，物料受到螺旋叶片推力的作用，旧砂在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向出砂口移动，从进水口来的清水在重力作用下向出液口运动，与砂形成逆向流动，对砂进行清洗，最后，洗干净的砂从出砂口排出，洗砂污水从出液口排出。由于砂在排出之前，受到擦洗和清水的反复冲洗作用而更加清洁。

5、为了提高清洗再生效果，清洗水可以采用热水，可以在进水口安装热水装置，也可以另行安装热水锅炉，或者利用熔炼过程等冷却产生的热水，以节约能源。采用热水时，洗砂槽外包覆一层保温材料为佳。

6、根据再生砂质量的要求，可以通过加长再生装置工作部分的长度和调整螺旋转速等工作参数来实现。

7、再生装置可以按一定角度安装，安装角度在0-90°之间。

逆洗再生铸造旧砂的方法与装置的特点如下。

一、连续再生旧砂，再生后的旧砂砂粒均匀。

二、结构简单，操作维修方便。

三、体积小，造价低，制造材料易得。

四、在相同生产率条件下，比现有同类设备节水50-100%。

五、可以在再生的同时实现输送，减少了动力消耗，节能50％。

六、可根据砂的种类和再生旧砂产量和脱膜率的不同要求，通过适当改变再生装备结构尺寸和工作参数来实现。

附图说明

图1为本发明铸造旧砂再生装置总体结构示意图

图中附图标记：l-槽体；2-螺旋轴；3-保温层；4-出砂口；5-轴承座；6-联轴器；7-驱动装置(电动机和减速器)；8-进水口；9-进水阀；10-出液口；11-砂斗和进砂口；12-轴承座；13-轴承。

具体实施例

旧砂再生装置的洗砂槽、进砂管、出砂管、螺旋轴、螺旋叶片、进水管、出液管均采用304不锈钢；保温材料采用玻璃纤维布。

实施例一，再生装置一洗砂槽与地面夹角为90°；洗砂槽、进砂管和出砂管外径均为100 mm，厚均为5 mm，长度分别为2000 mm、200 mm、1800 mm；螺旋轴直径20 mm，螺旋叶片直径88 mm；进砂管的弯头焊接在洗砂槽下端左侧，出砂管焊接在洗砂槽上端右侧，进砂口上用法兰联接进砂斗；进水管和出液管外径均为30 mm，厚为5 mm，进水管焊接在洗砂槽上端左侧，进水管与洗砂槽焊接处的上沿低于出砂管下沿10 mm；出液管焊接在进砂管上端左侧，出液管焊接处的上端低于进砂口10 mm；驱动装置采用无级调速电动机，功率为0.25-1.5 KW，转速范围40-200 rpm；保温层厚6 mm，实验数据见表1。

表1 实施例一的试验参数与效果

实施例二，再生装置二的螺旋轴直径25 mm，螺旋叶片直径140 mm，洗砂槽与地面夹角45 °；洗砂槽、进砂管和出砂管外径分别为168 mm、150 mm、150 mm，厚均为10 mm，长度分别为2000 mm、150 mm、150 mm；进砂管和出砂管分别焊接在洗砂槽下端上方和上端下方，其中心分别离洗砂槽下端和上端各125 mm；进砂口上用法兰联接进砂斗。驱动电动机采用三相异步电动机，功率为5.5 KW，减速器采用R同轴式斜齿轮减速机，转速范围40-200 rpm；保温层厚10 mm，实验数据见表2。

表2 实施例二的试验参数与效果

实施例三，旧砂再生装置三的洗砂槽与地面夹角0°；洗砂槽、进砂管和出砂管外径均为100 mm，厚均为5 mm，长度分别为2000 mm、200 mm、1800 mm；螺旋轴直径20 mm，螺旋叶片直径88 mm；进砂管焊接在洗砂槽左侧上端，出砂管的弯头焊接在洗砂槽右侧上端，出砂管的中轴线与洗砂槽中轴线为异面垂直关系；进砂口上用法兰联接进砂斗；进水管和出液管 的外径均为30 mm，厚为5 mm，进水管焊接在洗砂槽上端左侧，与洗砂槽焊接处的上沿低于出砂管下沿10 mm；出液管焊接在进砂管上端左侧，出液管焊接处的上端低于进砂口10 mm；驱动装置采用无级调速电动机，功率为0.25-1.5 KW，转速范围40-200 rpm；保温层厚6 mm，实验数据见表3。

表3 实施例三的试验参数与效果

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种逆洗再生铸造旧砂的方法与装置，其特征在于，包括如下步骤：

将铸造旧砂通过砂斗和进砂口置入旧砂再生装置；同时将洗砂水通过进水口放入旧砂再生装置，在再生装置中水与砂进行混合；

所述再生方法借助再生装置对砂水混合物进行搅拌，通过摩擦和洗涤双重作用脱膜；

所述再生方法通过旧砂和水流的相向运动实现水对旧砂的反复淋洗，将粘结剂与砂粒分离，粘结剂溶解后随水流从排水口排出，洗净的砂粒从排砂口排出，实现铸造旧砂再生。

2.权利要求1所述的逆洗再生铸造旧砂的方法与装置，其特征在于：旧砂再生装置主要由一根装有螺旋叶片的转轴和洗砂槽组成；转轴通过轴承安装在洗砂槽两端轴承座上，转轴一端的轴头与驱动装置相联，驱动装置是电动机和减速器组成。

3.权利要求2所述的逆洗再生铸造旧砂的方法与装置，其特征在于：旧砂再生装置的洗砂槽开有进砂口、出砂口及进水口、出液口；进砂口和进水口分别处于再生机的两端，进水口和出砂口隔开一段距离，以防止进水未经过洗砂槽而直接从出砂口流出。

4.权利要求2所述的逆洗再生铸造旧砂的方法与装置，其特征在于：根据再生砂质量的要求，可以通过加长再生装置工作部件的长度和调整螺旋转速的工作参数来实现。

5.权利要求1所述的逆洗再生铸造旧砂的方法与装置，其特征在于：再生旧砂由再生装置螺旋叶片推动作用而向出砂口运动而排出；再生液在压力或重力作用下向出液口与砂粒相向运动而流出。

6.权利要求1所述的逆洗再生铸造旧砂的方法与装置，其特征在于：清洗水可以采用冷水、热水；采用热水时，在进水口前安装热水装置或另行安装热水锅炉，或利用再生液浓缩过程中产生的蒸汽加热水，以节约能源。

7.权利要求5所述的逆洗再生铸造旧砂的方法与装置，其特征在于：清洗水采用热水时，权利要求3所述的洗砂槽外包覆一层保温材料为佳。

8.权利要求1所述的逆洗再生铸造旧砂的方法与装置，其特征在于：再生装置可以按一定角度安装，安装角度在0-90°之间。

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