CN108817312B - 一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法 - Google Patents

一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于模具铸造砂芯材料技术领域，具体公开了一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，包括以下步骤：(1)将硅酸盐废砂破碎、筛分，将破碎后的废砂粒径控制在小于4目，含水量控制在低于1.5‰；(2)对筛分后的废砂进行碾磨处理，加砂速度控制在15‑50Kg/s，转速控制在50‑200r/min，时间30‑90s；(3)对废砂进行多级擦洗；(4)将废砂风选除尘后与清洗液混合搅拌形成水砂体，对水砂体进行超声处理，处理时间为10‑30min；(5)将废砂与废液分离，烘干废砂；(6)将废砂进行碾磨和多级擦洗，碾磨时间为10‑60s，擦洗级数为3‑9级；采用本申请方案的再生方法对硅酸盐类废砂再生处理后，废砂可重复使用，降低废砂排放量，减少资源浪费。

Description

一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法
技术领域
本发明属于模具铸造砂芯材料技术领域，尤其涉及一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法。
背景技术
硅酸盐作为一种无机化学粘结剂，来源广泛、价格低廉、无毒无味，目前广泛应用于铸造行业。与有机树脂粘结剂相比，硅酸盐粘结剂在应用过程中没有有毒气体产生，在环保标准日益严格的今天，硅酸盐类型砂被认为是最有可能实现绿色铸造的型砂类型。但是，硅酸盐类型砂存在难以再生回用的问题，导致硅酸盐废砂的大量排放，这不仅给环境带来严重污染，也造成了极大的资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，可使硅酸盐类废砂经再生后重复使用，以达到降低废砂排放量，减少资源浪费的环保效果。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，包括以下步骤：
(1)将硅酸盐废砂经磁选后破碎、筛分，将破碎后的废砂粒径控制在小于4目，含水量控制在低于1.5‰；
(2)对经步骤(1)处理后的废砂进行碾磨处理，碾磨采用三摆轮碾磨机进行，加砂速度控制在15-50Kg/s，碾磨处理的转速控制在50-200r/min，碾磨时间30-90s；碾磨过程通入风，通风量控制在0-10000m3/min之间，且通风量大于0m3/min；
(3)对经步骤(2)处理后的废砂进行多级擦洗，擦洗级数3-12级，擦洗处理的加砂量为30-140Kg/min，擦洗处理的转速控制在1000-3000r/min；
(4)将经步骤(3)中擦洗后的废砂风选除尘后与清洗液混合搅拌形成水砂体，废砂与清洗液的质量份数比为废砂：清洗液＝1:1-2，对水砂体进行超声处理，处理时间为10-30min；
(5)将经步骤(4)中超声处理后的废砂与废液分离，废砂进入焙烧炉烘干，废液进入处理池循环使用；
(6)将经步骤(5)中烘干后的废砂进行碾磨和多级擦洗，碾磨时间为10-60s，擦洗级数为3-9级；
(7)将步骤(6)中擦洗后的砂风选除尘后送入成品仓。
本基础方案的有益效果在于：
1.实现了硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的再生回用，用水量少，废水可经简单的沉降处理后循环使用；再生砂回收利用率高达90％，远高于普通再生方法，且处理效果较好，适合工业大批量生产，再生砂可完全或部分代替新砂做覆膜砂、树脂砂等使用。
2、废砂中的含水量过高不利于去除粘结膜，含水量控制在低于1.5‰，碾磨的效果更好。通过碾磨去除砂粒表面残留的硅酸盐和粘附的细粉，控制粒径能够更有效的碾磨，吹风有利于砂粒流动，尽可能使每一颗砂都能研磨充分。将碾磨处理过程中的参数控制在上述范围内能够使废砂的残留粘结膜得到充分碾磨的同时，避免砂粒本身受到过量磨削。
3、对废砂进行超声处理，一方面可破坏硅酸盐与砂粒表面的吸附作用，另一方面使硅酸盐表面产生裂纹，气泡钻入裂纹，到达砂粒表面，通过振动使硅酸盐脱离，保证硅酸盐类无机废砂再生的效果。
进一步，所述步骤(2)中，加砂速度控制在20-30Kg/s，碾磨处理的转速控制在80-160r/min，碾磨时间40-60s；碾磨过程通入风，通风量控制在1000-6000m3/min。申请人经过多次试验发现，将碾磨的参数控制在上述范围内，废砂回收再生的效果较好。
进一步，所述步骤(3)中，擦洗级数3-9级，擦洗处理的加砂量为35-100Kg/min，擦洗处理的转速控制在1000-2000r/min。申请人经过多次试验发现，将擦洗的参数控制在上述范围内，废砂回收再生的效果较好。
进一步，所述步骤(4)中清洗液为酸性溶液。
进一步，所述酸性溶液为草酸。草酸作为中强酸，在中和残留的硅酸盐同时，能减少对设备的腐蚀。
进一步，所述步骤(5)中的烘干温度为100-500℃，时间为30-120min。烘干的目的是降低废砂中水分，使废砂表面的粘结膜由韧性变为脆性，同时使粘结膜膜中的不同物质有不同的膨胀行为，便于除去该粘结膜。
进一步，所述步骤(3)中废砂的擦洗采用再生擦洗机。
进一步，所述的步骤(5)中的废砂与废液的分离选用螺旋砂水分离器。
进一步，所述步骤(2)中采用的三摆轮碾磨机包括碾磨筒，碾磨筒内设有将碾磨筒分隔为碾磨室和气室的分隔板，碾磨室位于分隔板的上方，分隔板上设有多个风帽；碾磨室的上部设有加砂口和排风口；碾磨筒内转动连接有传动轴，传动轴上固定有连接杆，连接杆上固定有与分隔板之间形成夹角的刮板；传动轴上固定有传动杆，传动杆上转动连接有位于刮板上方的研磨轮，研磨轮到碾磨筒的内壁之间存在0.2-1cm的距离。
传动轴转动时，研磨轮、刮板以传动轴为转动中心发生转动，刮板转动时可以将分隔板上的砂粒铲起、向上抛，随着通入的气流在碾磨室内跳跃，部分砂粒撞击在碾磨筒的内壁，部分砂粒落在研磨轮与碾磨筒之间缝隙中，部分砂粒落在研磨轮的表面后又被研磨轮甩出，砂粒与砂粒之间、砂粒与碾磨筒之间和砂粒与研磨轮之间的碰撞和磨擦作用，可除去砂粒表面残留的硅酸盐和粘附的细粉。研磨轮以传动轴为中心发生转动的同时会发生自转，研磨轮对废砂进行碾磨、搓擦，可有效擦除废砂表面的粘结膜，并提高砂粒圆整度。在研磨轮公转以及自转的过程中，研磨轮会向前推挤废砂，在研磨轮的作用下，废砂也会向上抛起。采用本三摆轮碾磨机对废砂进行碾磨，废砂受到立体三维的机械作用力，碾磨效果十分显著，可有效除去废砂表面的粘结膜并提高砂粒的圆整度。
进一步，连接杆设有三根，三根连接杆沿传动轴周向均匀分布；传动杆设有三根，三根传动杆沿传动轴周向均匀分布。
附图说明
图1是本发明实施例中使用到的三摆轮碾磨机的主视图；
图2是图1中的俯视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图1-2中的附图标记包括：碾磨筒10、气室11、碾磨室12、加砂口13、排风口14、分隔板20、风帽21、连接杆30、刮板31、传动轴40、传动杆50、研磨轮51。
实施例1
一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，包括以下步骤：
(1)将硅酸盐废砂经磁选后破碎、筛分，将破碎后的废砂粒径控制在小于4目，含水量控制在低于1‰；
(2)对经步骤(1)处理后的废砂进行碾磨处理，碾磨采用三摆轮碾磨机进行，加砂速度控制在25Kg/s，碾磨处理的转速控制在100r/min，碾磨时间60s；碾磨过程通入风，通风量控制在3000m3/min；
(3)选用再生擦洗机对经步骤(2)处理后的废砂进行多级擦洗，擦洗级数6级，擦洗处理的加砂量为40Kg/min，擦洗处理的转速控制在1300r/min；
(4)将经步骤(3)中擦洗后的废砂风选除尘后与清洗液混合搅拌形成水砂体，废砂与清洗液的质量份数比为废砂：清洗液＝1:1.2，对水砂体进行超声处理，处理时间为30min；所用的清洗液为草酸；
(5)选用螺旋砂水分离器将步经骤(4)中超声处理后的废砂与废液分离，废砂进入焙烧炉烘干，烘干温度为300-400℃，时间为60min；废液进入处理池循环使用；
(6)将经步骤(5)中烘干后的废砂进行碾磨和多级擦洗，碾磨时间为40s，擦洗级数为6级；
(7)将步骤(6)中擦洗后的砂风选除尘后送入成品仓。
步骤(2)所用的三摆轮碾磨机包括碾磨筒10，碾磨筒10内固定有将碾磨筒10分隔为碾磨室12和气室11的分隔板20，碾磨室12位于分隔板20的上方，分隔板20上设有多个风帽21，往气室11通入的气体能够通过风帽21进入碾磨室12内。碾磨室12的上部设有加砂口13和排风口14，碾磨室12的侧壁开有出砂口。碾磨筒10底部的中心处转动连接有穿过分隔板20且位于碾磨室12内的传动轴40，传动轴40上固定有三根沿传动轴40周向均匀分布的连接杆30，连接杆30上固定有下端与分隔板20接触的刮板31，刮板31倾斜设置，刮板31与分隔板20之间形成30-60度的夹角，在本实施例中刮板31与分隔板20之间形成50度的夹角。传动轴40上固定有三根沿传动轴40周向均匀分布的传动杆50，传动杆50上转动连接有位于刮板31上方的研磨轮51，研磨轮51到碾磨筒10的内壁之间存在0.2-1cm的距离，优选0.2-0.6cm，而在本实施例中，研磨轮51到碾磨筒10的内壁之间存在0.5cm的距离。
对废砂进行碾磨时，使传动轴40发生转动，转动的速度控制在50-200r/min(本实施例中将转动速度控制在100r/min)，往加砂口13加入待碾磨的废砂，加砂速度控制在15-50Kg/s(本实施例中将加砂速度控制在25Kg/s，)，往气室11通入风，通风量控制在3000m3/min，通入的风能够通过风帽21进入碾磨室12中。传动轴40转动时，首先带动研磨轮51、刮板31以传动轴40为转动中心发生转动，刮板31转动时可以将分隔板20上的砂粒铲起、向上抛，随着气流在碾磨室12内跳跃，部分砂粒撞击在碾磨筒10的内壁，部分砂粒落在研磨轮51与碾磨筒10之间缝隙中，部分砂粒落在研磨轮51的表面后又被研磨轮51甩出，砂粒与砂粒之间、砂粒与碾磨筒10之间和砂粒与研磨轮51之间的碰撞和磨擦作用，可除去砂粒表面残留的硅酸盐和粘附的细粉。由于研磨轮51与碾磨筒10之间会填充有砂粒，在摩擦力的作用下，研磨轮51以传动轴40为中心发生转动的同时会发生自转，研磨轮51对废砂进行碾磨、搓擦，可有效擦除废砂表面的粘结膜，并提高砂粒圆整度。在研磨轮51公转以及自转的过程中，研磨轮51会向前推挤废砂，在研磨轮51的作用下，废砂也会向上抛起。在这个过程中，通入的气体除了对废砂施加向上的作用力外，还能带走碾磨搓擦过程中产生的粉尘，粉尘最后会随气体一同从排风口14排出。
实施例2
一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，包括以下步骤：
(1)将硅酸盐废砂经磁选后破碎、筛分，将破碎后的废砂粒径控制在小于6目，含水量控制在低于1‰；
(2)对经步骤(1)处理后的废砂进行碾磨处理，碾磨采用三摆轮碾磨机进行，加砂速度
控制在28Kg/s，碾磨处理的转速控制在140r/min，碾磨时间60s；碾磨过程通入风，通风量控制在4000m3/min；
(3)选用再生擦洗机对经步骤(2)处理后的废砂进行多级擦洗，擦洗级数9级，擦洗处理的加砂量为50Kg/min，擦洗处理的转速控制在1600r/min；
(4)将经步骤(3)中擦洗后的废砂风选除尘后与清洗液混合搅拌形成水砂体，废砂与清洗液的质量份数比为废砂：清洗液＝1:1.5，对水砂体进行超声处理，处理时间为30min；所用的清洗液为草酸；
(5)选用螺旋砂水分离器将步经骤(4)中超声处理后的废砂与废液分离，废砂进入焙烧炉烘干，烘干温度为320-380℃，时间为60min；废液进入处理池循环使用；
(6)将经步骤(5)中烘干后的废砂进行碾磨和多级擦洗，碾磨时间为40s，擦洗级数为6级；
(7)将步骤(6)中擦洗后的砂风选除尘后送入成品仓。
实施例3
一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，包括以下步骤：
(1)将硅酸盐废砂经磁选后破碎、筛分，将破碎后的废砂粒径控制在小于6目，含水量控制在低于1‰；
(2)对经步骤(1)处理后的废砂进行碾磨处理，碾磨采用三摆轮碾磨机进行，加砂速度
控制在35Kg/s，碾磨处理的转速控制在160r/min，碾磨时间68s；碾磨过程通入风，通风量控制在6000m3/min；
(3)选用再生擦洗机对经步骤(2)处理后的废砂进行多级擦洗，擦洗级数6级，擦洗处理的加砂量为70Kg/min，擦洗处理的转速控制在2000r/min；
(4)将经步骤(3)中擦洗后的废砂风选除尘后与清洗液混合搅拌形成水砂体，废砂与清洗液的质量份数比为废砂：清洗液＝1:1.6，对水砂体进行超声处理，处理时间为30min；所用的清洗液为草酸；
(5)选用螺旋砂水分离器将步经骤(4)中超声处理后的废砂与废液分离，废砂进入焙烧炉烘干，烘干温度为300-400℃，时间为60min；废液进入处理池循环使用；
(6)将经步骤(5)中烘干后的废砂进行碾磨和多级擦洗，碾磨时间为40s，擦洗级数为8级；
(7)将步骤(6)中擦洗后的砂风选除尘后送入成品仓。
分别对经实施例1-3处理后的再生砂和未经过任何加工处理的硅酸盐类无机覆膜砂湿态废砂的酸耗值、含泥量、PH值进行检测，得到表1：
表1
分析结论：
根据表1的数据可知，经过本发明申请技术方案处理的硅酸盐类无机覆膜砂湿态废砂，其酸耗值、含泥量、PH值远远低于未经过任何加工处理的硅酸盐类无机覆膜砂湿态废砂，能够符合硅酸盐类无机覆膜砂湿态废砂再生后的使用标准，可投入再次使用，有效降低成本。

Claims (10)

1.一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将硅酸盐废砂经磁选后破碎、筛分，将破碎后的废砂粒径控制在小于4目，含水量控制在低于1.5‰；
(2)对经步骤(1)处理后的废砂进行碾磨处理，碾磨采用三摆轮碾磨机进行，加砂速度控制在15-50Kg/s，碾磨处理的转速控制在50-200r/min，碾磨时间30-90s；碾磨过程通入风，通风量控制在0-10000m3/min之间，且通风量大于0m3/min；
(3)对经步骤(2)处理后的废砂进行多级擦洗，擦洗级数3-12级，擦洗处理的加砂量为30-140Kg/min，擦洗处理的转速控制在1000-3000r/min；
(4)将经步骤(3)中擦洗后的废砂风选除尘后与清洗液混合搅拌形成水砂体，废砂与清洗液的质量份数比为废砂：清洗液＝1:1-2，对水砂体进行超声处理，处理时间为10-30min；
(5)将经步骤(4)中超声处理后的废砂与废液分离，废砂进入焙烧炉烘干，废液进入处理池循环使用；
(6)将经步骤(5)中烘干后的废砂进行碾磨和多级擦洗，碾磨时间为10-60s，擦洗级数为3-9级；
(7)将步骤(6)中擦洗后的砂风选除尘后送入成品仓。
2.根据权利要求1所述的一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加砂速度控制在20-30Kg/s，碾磨处理的转速控制在80-160r/min，碾磨时间40-60s；碾磨过程通入风，通风量控制在1000-6000m3/min。
3.根据权利要求1所述的一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：所述步骤(3)中，擦洗级数3-9级，擦洗处理的加砂量为35-100Kg/min，擦洗处理的转速控制在1000-2000r/min。
4.根据权利要求1所述的一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：所述步骤(4)中清洗液为酸性溶液。
5.根据权利要求4所述的一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：所述酸性溶液为草酸。
6.根据权利要求1所述的一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：所述步骤(5)中的烘干温度为100-500℃，时间为30-120min。
7.根据权利要求1所述的一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：所述步骤(3)中废砂的擦洗采用再生擦洗机。
8.根据权利要求1所述的一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：所述的步骤(5)中的废砂与废液的分离选用螺旋砂水分离器。
9.根据权利要求1所述的一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：所述步骤(2)中采用的三摆轮碾磨机包括碾磨筒，碾磨筒内设有将碾磨筒分隔为碾磨室和气室的分隔板，碾磨室位于分隔板的上方，分隔板上设有多个风帽；碾磨室的上部设有加砂口和排风口；碾磨筒内转动连接有传动轴，传动轴上固定有连接杆，连接杆上固定有与分隔板之间形成夹角的刮板；传动轴上固定有传动杆，传动杆上转动连接有位于刮板上方的研磨轮，研磨轮到碾磨筒的内壁之间存在0.2-1cm的距离。
10.根据权利要求9所述的一种硅酸盐类无机覆膜湿态废砂的机械再生方法，其特征在于：连接杆设有三根，三根连接杆沿传动轴周向均匀分布；传动杆设有三根，三根传动杆沿传动轴周向均匀分布。
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