CN113245506A - 一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，属于铸造废砂再生技术领域，包括水玻璃铸造废砂、电石渣清液和电石渣原料，再生方法具体包括制备电石渣粉、水玻璃铸造废砂破筛、磁选、浸泡、再生、脱水、冲洗、烘干等步骤。本发明利用制备乙炔的排放的废弃物电石渣及电石渣清液进行水玻璃砂高效再生，利用其电石渣与水玻璃的化学反应，在不消耗淡水资源的时候同时完成水玻璃砂的再生，节约资源的同时将现有的废弃工业产物资源化，且由于该再生过程属于物理化学协同反应，再生速度较淡水更高，能耗更低，创造了良好的经济收益。

Description

一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法
技术领域
本发明涉及铸造废砂再生技术领域，尤其是一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法。
背景技术
铸造技术是制造业的重要技术支撑之一，其在机械行业，特别是复杂机械制造上具备独特的优势，近年来随着制造业精度以及环保要求的提高，水玻璃砂由于其无毒无害，粘结强度高，制造精度好，用砂量小等特点逐渐受到广泛的关注。采用水玻璃砂铸造工艺的企业越来越多，与此同时也排放了大量的强碱性铸造废砂，水玻璃砂所用砂都是各种优质砂，一次性使用就丢弃是一种巨大的资源浪费，同时会对环境造成极大的影响。因此水玻璃砂再生技术一早就受到人们的关注，再生砂的质量好坏主要取决于水玻璃砂表面的Na2O去除率。
但是目前的的水玻璃砂再生技术由于其技术路线本身的限制，将耗费大量的淡水及电力资源，经济效益较低，这大大限制了水玻璃砂再生技术的广泛推广与技术迭代；同时多元固废的协同资源化的思路已经得到广泛认同，随着我国环保事业的不断推进，利用多固废协同开发一种新型的对淡水资源消耗低、再生速度快、且经济收益高的水玻璃砂再生技术显得十分必要。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，是利用乙炔制备工业排放的电石渣及电石渣清液废弃物进行水玻璃砂再生，在不消耗淡水资源的情况下利用了废弃碱性电石渣完成对水玻璃砂的高效再生；此方法极大地提高了水玻璃砂再生过程的经济收益，为水玻璃砂的再生提供一种全新的技术路线，且再生砂质量完全满足现有铸造行业的技术指标要求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，利用制备乙炔排放的废弃物电石渣及电石渣清液对水玻璃铸造废砂进行再生，利用电石渣与水玻璃的化学反应，在不消耗淡水资源的时候同时完成水玻璃砂的高效再生；所述电石渣在再生过程中主要有效成分是Ga(OH)2。
本发明技术方案的进一步改进在于：再生方法具体包括以下步骤：
步骤1、制备电石渣粉：将制备乙炔排放的废弃物电石渣及电石渣清液进行沉淀分离，收集电石渣清液和电石渣泥，将电石渣泥烘干磨粉制得电石渣粉；
步骤2、破筛：将水玻璃铸造废砂利用机械振动破碎，过筛，除去水玻璃铸造废砂中较大的石块和木块；
步骤3，磁选：利用电磁铁针对破筛后的水玻璃铸造废砂进行翻滚磁选，去除其中的铁渣；
步骤4，浸泡：将磁选后得到的水玻璃铸造废砂倒入洗砂机中，加入步骤1中收集的电石渣清液，浸泡；
步骤5，再生：在浸泡后的水玻璃铸造废砂和电石渣清液的混合液中加入步骤1中制得的电石渣粉，洗砂机匀速搅拌，控制再生温度；
步骤6，脱水：经过步骤5中再生过程后，洗砂机排出再生废水后高速旋转使再生砂脱水；将排出的再生废水收集并进行沉淀，收集澄清废水；
步骤7，冲洗：取步骤6中沉淀后的澄清废水，再加入洗砂机中与再生砂混合搅拌，洗出再生砂中残留物质，洗砂机再次脱水，制得再生砂；
步骤8，烘干：将步骤7中所制得的再生砂置于烘箱中烘干，得到干燥的再生水玻璃砂。
本发明技术方案的进一步改进在于：所用原料的质量份数比为水玻璃铸造废砂:电石渣清液:电石渣为100:70～80:1～2。
本发明技术方案的进一步改进在于：所用原料的质量份数比为水玻璃铸造废砂:电石渣清液:电石渣为100:70:1。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1中，电石渣泥烘干磨粉的目数为200～300目。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤4中，浸泡时间为5分钟。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤5中，洗砂机匀速搅拌的速度为70～90r/min，搅拌时间为15min，再生温度为20℃。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤6中，洗砂机高速旋转的速度为600～650r/min，脱水时间为2min。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤7中，加入澄清废水的量为步骤4中加入电石渣清液的量的三分之二，混合搅拌时间为30s，洗砂机再次脱水时间为2min。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤8中，烘干温度为105℃，烘干时间为2h。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明利用制备乙炔的排放的废弃物电石渣及电石渣清液进行水玻璃砂高效再生，利用其电石渣与水玻璃的化学反应，在不消耗淡水资源的时候同时完成水玻璃砂的再生，节约资源的同时将现有的废弃工业产物资源化，且由于该再生过程属于化学反应，再生速度较淡水更高，能耗更低，创造了良好的经济收益。
2、本发明利用乙炔工业的废弃物电石渣及电石渣清液进行水玻璃砂再生，节约了淡水资源、再生速度快、且经济收益高，同时为电石渣的资源化利用开辟了一条新的途径，实现了多固废协同资源化，有效的推进了环保产业的发展。
3、本发明利用乙炔工业的废弃物电石渣及电石渣清液进行水玻璃砂再生，其再生过程从现有技术路线中的纯物理再生变成“物理+化学”复合再生，再生速率高，再生过程能耗更低。
附图说明
图1是本发明工艺框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，利用制备乙炔排放的废弃物电石渣及电石渣清液对水玻璃铸造废砂进行再生，利用电石渣与水玻璃的化学反应，在不消耗淡水资源的时候同时完成水玻璃砂的高效再生；
所述水玻璃铸造废砂采用XnSiO2，其中X为碱金属氧化物；所述电石渣在再生过程中主要有效成分是Ga(OH)2。
所用原料的质量份数比为水玻璃铸造废砂:电石渣清液:电石渣为100:70～80:1～2。
优选的：所用原料的质量份数比为水玻璃铸造废砂:电石渣清液:电石渣为100:70:1。本发明中的水玻璃铸造废砂为在水玻璃掺量4％、采用CO2硬化工艺时产生的水玻璃铸造废砂时，效果更佳。
再生方法具体包括以下步骤：
步骤1、制备电石渣粉：将制备乙炔排放的废弃物电石渣及电石渣清液进行沉淀分离，收集电石渣清液和电石渣泥，将电石渣泥烘干磨粉200～300目制得电石渣粉；
步骤2、破筛：将水玻璃铸造废砂利用机械振动破碎，过筛，除去水玻璃铸造废砂中较大的石块和木块；
步骤3，磁选：利用电磁铁针对破筛后的水玻璃铸造废砂进行翻滚磁选，去除其中的铁渣；
步骤4，浸泡：将磁选后得到的水玻璃铸造废砂倒入洗砂机中，加入步骤1中收集的电石渣清液，浸泡5分钟；
步骤5，再生：在浸泡后的水玻璃铸造废砂和电石渣清液的混合液中加入步骤1中制得的电石渣粉，洗砂机以70～90r/min的速度匀速搅拌15min，控制再生温度为20℃；
步骤6，脱水：经过步骤5中再生过程后，洗砂机排出再生废水后以600～650r/min的速度高速旋转使再生砂脱水2min；将排出的再生废水收集并进行自然或离心沉淀，收集澄清废水；
步骤7，冲洗：取步骤6中沉淀后的澄清废水，再加入洗砂机中与再生砂混合搅拌30s，洗出再生砂中残留物质，洗砂机再次脱水2min，制得再生砂；加入澄清废水的量为步骤4中加入电石渣清液的量的三分之二；此步骤可重复进行若干次，依据实际冲洗情况进行选择重复的次数；冲洗加入澄清废水的量可依据实际情况进行添加；
步骤8，烘干：将步骤7中所制得的再生砂置于105℃烘箱中烘干2h，得到干燥的再生水玻璃砂。
工作原理：
传统的水玻璃砂湿法再生方法中，一般选择加入NaOH、KOH、草酸之类等物质，用来去除水玻璃砂表面的膜，其中主要是去除膜中的碱性氧化物Na2O、Na2CO3和一些外加剂。
水玻璃膜是脱水后的高模数水玻璃，不易溶于水，但是在高碱性环境下比较容易溶解，如果直接加试剂去除，会增加再生成本，不如使用新砂。
当水玻璃砂在铸造过程中硬化成型的时候采用CO2硬化时，表面会产生很多Na2CO3，因为表面有CO2与溶解在水中的NaOH生成的Na2CO3，反应式为：2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O；因此利用工业废料电石渣里边的Ga(OH)2与Na2CO3反应生成NaOH，反应式如下：
Ga(OH)2+Na2CO3＝GaCO3↓+2NaOH
这样利用电石渣本身自带的化学成分生成碱性环境，再加上机械搅拌产生的摩擦力，完成水玻璃砂的再生。
如果不是采用CO2硬化产生的水玻璃铸造废砂，比如酯硬化等，产生的化学反应和再生效果会与以上分析有不同之处；但采用本发明方法均能实现水玻璃砂的再生。
实施例1：
一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，所述方法采用原料的质量份数为：水玻璃铸造废砂100份、电石渣清液70份、电石渣1份；再生方法包括以下步骤：
步骤1、制备电石渣粉：将制备乙炔排放的废弃物电石渣及电石渣清液进行沉淀分离，收集电石渣清液和电石渣泥，将电石渣泥烘干磨粉200目制得电石渣粉；
步骤2、破筛：将水玻璃铸造废砂利用机械振动破碎，过筛，除去水玻璃铸造废砂中较大的石块和木块；
步骤3，磁选：利用电磁铁针对破筛后的水玻璃铸造废砂进行翻滚磁选，去除其中的铁渣；
步骤4，浸泡：将磁选后得到的水玻璃铸造废砂倒入洗砂机中，加入步骤1中收集的电石渣清液，浸泡5分钟；
步骤5，再生：在浸泡后的水玻璃铸造废砂和电石渣清液的混合液中加入步骤1中制得的电石渣粉，洗砂机以70r/min的速度匀速搅拌15min，控制再生温度为20℃；
步骤6，脱水：经过步骤5中再生过程后，洗砂机排出再生废水后以600r/min的速度高速旋转使再生砂脱水2min；将排出的再生废水收集并进行自然或离心沉淀，收集澄清废水；
步骤7，冲洗：取步骤6中沉淀后的质量份数为约50份的澄清废水，再加入洗砂机中与再生砂混合搅拌30s，洗出再生砂中残留物质，洗砂机再次脱水2min，制得再生砂；
步骤8，烘干：将步骤7中所制得的再生砂置于105℃烘箱中烘干2h，得到干燥的再生水玻璃砂。
实施例2：
一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，所述方法采用原料的质量份数为：水玻璃铸造废砂100份、电石渣清液80份、电石渣1.5份；所述方法包括以下步骤：
步骤1、制备电石渣粉：将制备乙炔排放的废弃物电石渣及电石渣清液进行沉淀分离，收集电石渣清液和电石渣泥，将电石渣泥烘干磨粉250目制得电石渣粉；
步骤2、破筛：将水玻璃铸造废砂利用机械振动破碎，过筛，除去水玻璃铸造废砂中较大的石块和木块；
步骤3，磁选：利用电磁铁针对破筛后的水玻璃铸造废砂进行翻滚磁选，去除其中的铁渣；
步骤4，浸泡：将磁选后得到的水玻璃铸造废砂倒入洗砂机中，加入步骤1中收集的电石渣清液，浸泡5分钟；
步骤5，再生：在浸泡后的水玻璃铸造废砂和电石渣清液的混合液中加入步骤1中制得的电石渣粉，洗砂机以80r/min的速度匀速搅拌15min，控制再生温度为20℃；
步骤6，脱水：经过步骤5中再生过程后，洗砂机排出再生废水后以650r/min的速度高速旋转使再生砂脱水2min；将排出的再生废水收集并进行自然或离心沉淀，收集澄清废水；
步骤7，冲洗：取步骤6中沉淀后的质量份数约为50份的澄清废水，再加入洗砂机中与再生砂混合搅拌30s，洗出再生砂中残留物质，洗砂机再次脱水2min，制得再生砂；
步骤8，烘干：将步骤7中所制得的再生砂置于105℃烘箱中烘干2h，得到干燥的再生水玻璃砂。
实施例3：
一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，所述方法采用原料的质量份数为：水玻璃铸造废砂100份、电石渣清液75份、电石渣1.25份；所述方法包括以下步骤：
步骤1、制备电石渣粉：将制备乙炔排放的废弃物电石渣及电石渣清液进行沉淀分离，收集电石渣清液和电石渣泥，将电石渣泥烘干磨粉300目制得电石渣粉；
步骤2、破筛：将水玻璃铸造废砂利用机械振动破碎，过筛，除去水玻璃铸造废砂中较大的石块和木块；
步骤3，磁选：利用电磁铁针对破筛后的水玻璃铸造废砂进行翻滚磁选，去除其中的铁渣；
步骤4，浸泡：将磁选后得到的水玻璃铸造废砂倒入洗砂机中，加入步骤1中收集的电石渣清液，浸泡5分钟；
步骤5，再生：在浸泡后的水玻璃铸造废砂和电石渣清液的混合液中加入步骤1中制得的电石渣粉，洗砂机以90r/min的速度匀速搅拌15min，控制再生温度为20℃；
步骤6，脱水：经过步骤5中再生过程后，洗砂机排出再生废水后以650r/min的速度高速旋转使再生砂脱水2min；将排出的再生废水收集并进行自然或离心沉淀，收集澄清废水；
步骤7，冲洗：取步骤6中沉淀后的质量份数约为50份的澄清废水，再加入洗砂机中与再生砂混合搅拌30s，洗出再生砂中残留物质，洗砂机再次脱水2min，制得再生砂；
步骤8，烘干：将步骤7中所制得的再生砂置于105℃烘箱中烘干2h，得到干燥的再生水玻璃砂。
对照例
采用现有技术中湿法对水玻璃铸造废砂采用清水进行清洗，不加入电石渣。
对实施例1-3及对照例制得的再生水玻璃砂进行数据检测，如表一所示：
表一：再生效果
Figure BDA0003037765740000111
由表一可知，本发明方法中再生水玻璃砂的碱去除率与比Na2O去除率低，这是由于利用电石渣再生水玻璃砂过程中引入了大量Ga(OH)2并在碱性环境下发生沉淀，并与部分剩余致密硅酸膜在砂子表面生成了GaSiO3晶体，这部分晶体对水玻璃砂的粘结性能没有负面影响，在同等实验条件下电石渣及电石渣清液再生水玻璃砂较清水再生水玻璃砂效率提高了10％-20％，具备较高的经济价值。
在本发明中，电石渣清液用量及电石渣添加量对再生效果均有影响，实施例1的再生效果最好。
综上所述，本发明提出一种利用电石渣及电石渣清液进行水玻璃砂高效再生方法，利用其化学反应加快水玻璃砂再生过程，降低能耗的同时为其他固废提供一种新的资源化途径。

Claims (10)

1.一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：利用制备乙炔排放的废弃物电石渣及电石渣清液对水玻璃铸造废砂进行再生，利用电石渣与水玻璃的化学反应，配合搅拌工艺在不消耗淡水资源的时候同时完成水玻璃砂的再生；所述电石渣在再生过程中主要有效成分是Ga(OH)2。
2.根据权利要求1所述的一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：再生方法具体包括以下步骤：
步骤1、制备电石渣粉：将制备乙炔排放的废弃物电石渣及电石渣清液进行沉淀分离，收集电石渣清液和电石渣泥，将电石渣泥烘干磨粉制得电石渣粉；
步骤2、破筛：将水玻璃铸造废砂利用机械振动破碎，过筛，除去水玻璃铸造废砂中较大的石块和木块；
步骤3，磁选：利用电磁铁针对破筛后的水玻璃铸造废砂进行翻滚磁选，去除其中的铁渣；
步骤4，浸泡：将磁选后得到的水玻璃铸造废砂倒入洗砂机中，加入步骤1中收集的电石渣清液，浸泡；
步骤5，再生：在浸泡后的水玻璃铸造废砂和电石渣清液的混合液中加入步骤1中制得的电石渣粉，洗砂机匀速搅拌，控制再生温度；
步骤6，脱水：经过步骤5中再生过程后，洗砂机排出再生废水后高速旋转使再生砂脱水；将排出的再生废水收集并进行沉淀，收集澄清废水；
步骤7，冲洗：取步骤6中沉淀后的澄清废水，再加入洗砂机中与再生砂混合搅拌，洗出再生砂中残留物质，洗砂机再次脱水，制得再生砂；
步骤8，烘干：将步骤7中所制得的再生砂置于烘箱中烘干，得到干燥的再生水玻璃砂。
3.根据权利要求2所述的一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：所用原料的质量份数比为水玻璃铸造废砂:电石渣清液:电石渣为100:70～80:1～2。
4.根据权利要求2所述的一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：所用原料的质量份数比为水玻璃铸造废砂:电石渣清液:电石渣为100:70:1。
5.根据权利要求2所述的一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：步骤1中，电石渣泥烘干磨粉的目数为200～300目。
6.根据权利要求2所述的一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：步骤4中，浸泡时间为5分钟。
7.根据权利要求2所述的一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：步骤5中，洗砂机匀速搅拌的速度为70～90r/min，搅拌时间为15min，再生温度为20℃。
8.根据权利要求2所述的一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：步骤6中，洗砂机高速旋转的速度为600～650r/min，脱水时间为2min。
9.根据权利要求2所述的一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：步骤7中，加入澄清废水的量为步骤4中加入电石渣清液的量的三分之二，混合搅拌时间为30s，洗砂机再次脱水时间为2min。
10.根据权利要求2所述的一种利用电石渣进行水玻璃砂再生的方法，其特征在于：步骤8中，烘干温度为105℃，烘干时间为2h。
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