CN107414021A - 一种铸造旧砂制备再生型砂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于型砂再回收技术领域，具体涉及一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，包括铸造旧砂处理、在乙醇中超声波分散、热循环风干燥和热处理、再生型砂制备。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过对磁选后的铸造旧砂与碳纳米管和聚乙烯醇混合，使有机成分进入碳纳米管内部，再经高温焙烧后能够去除，再重新加入相应量的新砂以及其他配料，使所得再生型砂具有较好的通气性、紧实度和可塑性，其耐火性和退让性较好，检测有机物去除率高，相比现有技术进一步减小再次使用时的污染，完善节能环保技术方案，适于推广使用。

Description

一种铸造旧砂制备再生型砂的方法
技术领域
本发明属于型砂再回收技术领域，具体涉及一种铸造旧砂制备再生型砂的方法。
背景技术
目前，用型砂铸造生产的铸件占总铸件的80%，砂型铸造的造型材料在生产中占有重要地位，直接影响铸造生产的能源消耗、环境污染，以及铸件的质量、生产效率和成本，每年消耗新砂达到2000万吨以上，同时还要排出大量的废弃砂，废弃砂在砂型铸造过程中，与水玻璃混合粘结而形成一种结块物，其中掺杂着铁杂质，如果不能对旧砂进行再生处理，使其达到接近于原砂品质的回收利用，则容易被废弃，不仅会对周围环境造成严重影响，还会造成资源浪费，使新砂资源紧缺，目前逐渐出现了废弃型砂再利用的方法，比如专利申请号为201410450869.6，提出了通过破碎磁选、焙烧处理、冷却处理、制作成品型砂几个步骤提高再生砂的品质，减少了废弃的污染，减轻了炉膛和炉芯的损害，但其两次焙烧后，并不能完全将水玻璃粘结膜或有机物去除，会有一定的残留，因此，虽然减小了再次使用时的污染，但还存在污染，因此，我们需要在此基础上对型砂的再回收方法进一步研究。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种铸造旧砂制备再生型砂的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，包括以下步骤：
（1）将铸造旧砂破碎、磁选后再经筛分分选处理；
（2）将上述处理后的铸造旧砂与相当于其重量6.5-8.2%碳纳米管、1.4-2.2%聚乙烯醇，在质量浓度为8-10%的乙醇溶液中超声分散1.5-2小时，固液质量比为4:1；
（3）在循环热风条件下干燥，然后在温度为450-550℃的条件下热处理3-4小时，得到混合料备用；
（4）上述热处理后的混合料经冷却、除尘后，加入相当于其重量6-8%的新砂、2-3%的熟石灰、2-3%的膨润土、1-2%的煤粉和8-12%的水，在混砂机中搅拌混制，得到再生型砂。
作为对上述方案的进一步改进，所述碳纳米管为石墨化羟基多壁碳纳米管，长度为30-50nm。
作为对上述方案的进一步改进，所述循环热风温度为65-70℃，热风穿过物料的速度为10-15m/s。
作为对上述方案的进一步改进，所述超声分散频率为53-57kHz，超声分散时的温度为42-47℃。
作为对上述方案的进一步改进，所述铸造旧砂来源于为二氧化硅/氧化铝类型砂、二氧化硅/氧化镁类型砂、合成莫来石砂中的任意一种。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过对磁选后的铸造旧砂与碳纳米管和聚乙烯醇混合，使有机成分进入碳纳米管内部，再经高温焙烧后能够去除，再重新加入相应量的新砂以及其他配料，使所得再生型砂具有较好的通气性、紧实度和可塑性，其耐火性和退让性较好，检测有机物去除率高，相比现有技术进一步减小再次使用时的污染，完善节能环保技术方案，适于推广使用。
具体实施方式
实施例1
一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，包括以下步骤：
（1）将铸造旧砂破碎、磁选后再经筛分分选处理；
（2）将上述处理后的铸造旧砂与相当于其重量7.4%碳纳米管、1.8%聚乙烯醇，在质量浓度为9%的乙醇溶液中超声分散1.8小时，所述超声分散频率为55kHz，超声分散时的温度为45℃，固液质量比为4:1；
（3）在循环热风条件下干燥，所述循环热风温度为68℃，热风穿过物料的速度为13m/s，然后在温度为480℃的条件下热处理3.5小时，得到混合料备用；
（4）上述热处理后的混合料经冷却、除尘后，加入相当于其重量7%的新砂、2%的熟石灰、3%的膨润土、1%的煤粉和10%的水，在混砂机中搅拌混制，得到再生型砂。
铸造旧砂来源于为二氧化硅/氧化铝类型砂，再生型砂通气性达到128，紧实率达到46%，相比新砂通气性和紧实率有一定提高。
实施例2
一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，包括以下步骤：
（1）将铸造旧砂破碎、磁选后再经筛分分选处理；
（2）将上述处理后的铸造旧砂与相当于其重量6.5%碳纳米管、2.2%聚乙烯醇，在质量浓度为8%的乙醇溶液中超声分散2小时，所述超声分散频率为53kHz，超声分散时的温度为42℃，固液质量比为4:1；
（3）在循环热风条件下干燥，所述循环热风温度为70℃，热风穿过物料的速度为10m/s，然后在温度为450℃的条件下热处理4小时，得到混合料备用；
（4）上述热处理后的混合料经冷却、除尘后，加入相当于其重量6%的新砂、2%的熟石灰、3%的膨润土、1%的煤粉和8%的水，在混砂机中搅拌混制，得到再生型砂。
铸造旧砂来源于为二氧化硅/氧化镁类型砂，再生型砂通气性达到129，紧实率达到44%，相比新砂通气性和紧实率有一定提高。
实施例3
一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，包括以下步骤：
（1）将铸造旧砂破碎、磁选后再经筛分分选处理；
（2）将上述处理后的铸造旧砂与相当于其重量8.2%碳纳米管、1.4%聚乙烯醇，在质量浓度为10%的乙醇溶液中超声分散1.5小时，所述超声分散频率为57kHz，超声分散时的温度为47℃，固液质量比为4:1；
（3）在循环热风条件下干燥，所述循环热风温度为65℃，热风穿过物料的速度为15m/s，然后在温度为550℃的条件下热处理3小时，得到混合料备用；
（4）上述热处理后的混合料经冷却、除尘后，加入相当于其重量8%的新砂、3%的熟石灰、2%的膨润土、2%的煤粉和12%的水，在混砂机中搅拌混制，得到再生型砂。
铸造旧砂来源于为合成莫来石砂，再生型砂通气性达到131，紧实率达到45%，相比新砂通气性和紧实率有一定提高。
设置对照组，按照专利申请号为201410450869.6中技术内容对二氧化硅/氧化铝类型砂旧砂进行相应处理；设置空白组，对二氧化硅/氧化铝类型砂旧砂未处理；对各组相关性能进行检测，测试标准如下：
LOI及LOI除去率给予JACT试验法S-2测定型砂中的灼烧减量，LOI表示型砂中的有机物量，铸型强度为在25℃、55%RH的条件下，给予JACT试验法HM-1，用岛津制强度试验机AD-5000测定混炼1日后的抗压强度；测试结果如下：
表1
组别 LOI（wt%） LOI除去率（%） 铸型强度（MPa）
实施例1 0.08 83.0 3.24
实施例2 0.09 80.9 3.27
实施例3 0.08 83.1 3.26
对照组 0.16 66.1 2.35
空白组 0.47 / 1.28
表1中数据可以看出，本发明中再生型砂在保证型砂基本性能的基础上进一步提高了对LOI除去率，即提高了有机物的去除，避免环境污染，铸型强度有一定提高，适于推广使用。

Claims (5)

1.一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将铸造旧砂破碎、磁选后再经筛分分选处理；
（2）将上述处理后的铸造旧砂与相当于其重量6.5-8.2%碳纳米管、1.4-2.2%聚乙烯醇，在质量浓度为8-10%的乙醇溶液中超声分散1.5-2小时，固液质量比为4:1；
（3）在循环热风条件下干燥，然后在温度为450-550℃的条件下热处理3-4小时，得到混合料备用；
（4）上述热处理后的混合料经冷却、除尘后，加入相当于其重量6-8%的新砂、2-3%的熟石灰、2-3%的膨润土、1-2%的煤粉和8-12%的水，在混砂机中搅拌混制，得到再生型砂。
2.如权利要求1所述一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，其特征在于，所述碳纳米管为石墨化羟基多壁碳纳米管，长度为30-50nm。
3.如权利要求1所述一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，其特征在于，所述循环热风温度为65-70℃，热风穿过物料的速度为10-15m/s。
4.如权利要求1所述一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，其特征在于，所述超声分散频率为53-57kHz，超声分散时的温度为42-47℃。
5.如权利要求1所述一种铸造旧砂制备再生型砂的方法，其特征在于，所述铸造旧砂来源于为二氧化硅/氧化铝类型砂、二氧化硅/氧化镁类型砂、合成莫来石砂中的任意一种。
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