JP5126721B2 - 鋳物砂の再生方法及び該方法に用いるバッチ式遠心研磨機並びにバッチ式混練機 - Google Patents

Description

本発明は、解枠により分離された鋳物砂の再生方法に関し、バインダーとして、例えば、水溶性アルカリフェノール樹脂を用いる鋳物砂の再生方法に関する。

一般に、バインダダーを用いる鋳物砂は、使用後に回収し、再利用することが行われている。これにより資源再利用を図ると共に廃棄物を減少させることができる。こうした鋳物砂の再利用には、鋳物砂の表面に付着した残留物、即ち、微粉、粘結剤、残留金属（カリウム、ナトリウム）等を除去してやる必要がある。

このために、回収した鋳物砂を各種の方法、例えば、湿式、加熱式、乾式方法で処理する。設備等が比較的簡便にすむ方法として、遠心式研磨機を用い、砂に摩擦を与えて表面処理を行うことが知られているが、処理に当たって砂の破砕、微粒化が起こり、再生歩留まりが悪くなるという問題がある。
勿論、最近導入されている耐久性のある人工セラミック砂についても、再生におけるその表面処理のために、再生機を多段としているのが現状である。

こうした問題解決のために、研磨機を用いた再生において、効率よく残留物を除去するべく、水を添加して研磨処理を行う方法が提案されている。この種の鋳物砂再生技術としては、次の文献が挙げられる。
特開２００８−３０１２０

上述した従来技術の水添加による研磨方法は、それまでの単純な機械的研磨に比べ、効率よく残留物を除去できるという利点があるか、水添加による研磨工程と、乾式研磨とを別工程で行うことが提案されているように、少なくとも２基の研磨機を備える必要がある。そして、その乾式研磨に先行して、乾燥装置乃至自然乾燥による砂を乾燥させる工程が加わる。

従って、残留物除去のための工程が複数段階になると共に湿式研磨と乾式研磨のための個別の研磨機を備える必要がある。
また、水添加によって砂破砕による廃棄微粉の発生は減少するが、単純な機械的摩擦による残留物の除去であるため、一般に球形でない砂粒表面の強い摩擦接触が期待できない部分では、残留金属等（カリウム、ナトリウムなど）の付着が強固で容易に剥離でき難いという問題も残っている。

加えて、再生された鋳物砂は、次工程で、バインダー、例えば、アルカリフェノール等により混練されるが、こうした混練時に、残留金属がバインダーの機能を阻害してしまうという事態も生じる。

本発明は、かかる問題点に鑑み、一つの研磨機（バッチ式遠心研磨機、バッチ式混練機）でもって鋳物砂の付着残留物、特に残留金属等を効率よく除去し、乾燥させ、以って、研磨に伴う廃棄分発生を抑制できながら、再生におけるバインダー、例えば、水溶性アルカリフェノール樹脂との混練に際して粘結機能が十分に発揮できるようにすることを目的とする。

本発明にかかる鋳物砂の再生方法は、上記目的を達成するために、バインダーを用いる鋳物砂の再生方法であって、
再生機としてのバッチ式乾式研磨機又はバッチ式混練機を用いて、回収された鋳物砂を先ず乾式研磨する、
次いで、対水重量比で０．０５％〜０．２％の界面活性剤を使用した界面活性剤水溶液を、前記鋳物砂に対する使用を、対砂重量比で０．５％〜２．０％とし て添加して、この界面活性剤水溶液の添加による６０〜３００秒の研磨と乾燥を行い、
この工程を通し、前記鋳物砂に界面活性剤が残留するようにした、
ことを特徴とする。

更に、本発明にかかるバッチ式乾式研磨機は、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の鋳物砂の再生方法の実施に際して用いるバッチ式乾式研磨機であって、該研磨機は、集塵口を備えており、該研磨機の研磨室内部に対して送風を行う送風管を設けてある。

更に、本発明にかかるバッチ式混練機は、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の鋳物砂の再生方法の実施に際して用いるバッチ式混練機であって、該混練機の研磨室内部に対して送風を行う送風管と集塵口とを設けてある。

本発明によれば、研磨に際して対水重量比で０．０５％〜０．２％の界面活性剤を使用した面活性剤水溶液を、対砂重量比で０．５％〜２．０％用いることによって、一つの研磨機（バッチ式乾式研磨機、バッチ式混練機）でもって、回収された鋳物砂の付着残留物、特に残留金属等（カリウム、ナトリウム等）を結晶化させて剥離し易くし、６０〜３００秒間、効率よく除去し、乾燥させ、以って、研磨に伴う廃棄分発生を抑制できながら、前記界面活性剤が残留された状態の再生された鋳物砂に対するバインダー、例えば、水溶性アルカリフェノール樹脂の添加による混練に際して、前記残留された界面活性剤により、水溶性アルカリフェノール樹脂の粘結機能を十分に発揮させて鋳物砂の強度アップを図ることできる。

また、上記方法に用いるバッチ式遠心研磨機について、その研磨室内部に対する送風を行い得るように送風管を設けることで、内部の研磨残渣の排出を助長することができて、研磨効果を高めることができる。
更に、上記方法に用いるバッチ式混練機に、送風を行う送風管と集塵口とを設けることで、内部の研磨残渣の排出を助長することができて、研磨効果を高めることができる。

発明を実施するための好適形態

本発明の実施に際しては、前記界面活性剤水溶液を添加して、研磨と乾燥とを行う際に、送風と換気とを行い、鋳物砂の残留物の除去を助長することが好ましい。
このようにすることで、研磨残渣の排出がなされて、研磨の効果が高まり、再生の効率が向上する。

また、前記界面活性剤水溶液は、対水重量比で０．０５％〜０．２％使用したものであり、前記鋳物砂に対する使用は、対砂重量比で０．５％〜２．０％であることが好ましい。
このような界面活性剤水溶液の濃度と、鋳物砂に対する使用量が、最も研磨の効果を高めることが分かった。

更に、前記乾式研磨は、３０〜９０秒行い、前記界面活性剤水溶液の添加による研磨は、６０〜３００秒行うことが好ましい。
このような処理時間で処理することが、界面活性剤水溶液の添加による研磨を効率よく行い得る。

また、前記バインダーとしては水溶性アルカリフェノール樹脂を用い、前記界面活性剤水溶液の界面活性剤としては、陰イオン系、非イオン系、或いは陽イオン系の何れか一つ又はそれらの組み合わせからなるものを用いることが好ましい。
このような界面活性剤を用いることが、鋳物砂の研磨にさいして残留金属除去の上で最も効果的であった。

本発明の鋳物砂の再生プロセスを示すフローチャートである。 本発明の鋳物砂の再生機の一例を示すバッチ式遠心研磨機の縦断面図である。 本発明の鋳物砂の再生機の一例を示すバッチ式混練機の縦断面図である。

以下、本発明にかかる鋳物砂の再生方法と該方法に用いるバッチ式遠心研磨機並びにバッチ式混練機について、ここでは、バッチ式遠心研磨機を用いた形態について、図面を参照して詳述する。
図１は、再生方法のプロセスを示すフローチャートであり、解枠作業で回収された鋳物砂、ここでは、水溶性アルカリフェノール樹脂をバインダーとして用いていた鋳物砂を、バッチ式遠心研磨機１に投入される。

先ず、所定量の鋳物砂（ここでは、３５ｋｇ）がバッチ式遠心研磨機１に投入される。この状態において、ここでは乾式研磨を６０秒行う。従って、水等の添加物はない。尚、この乾式研磨は、３０秒から９０秒程度が適切である。
このバッチ式遠心研磨機１とは、図２に示すように、既存の研磨装置であって、研磨室１Ａの底部に設けられた回転体１Ｂによって、鋳物砂に遠心力を付与し、鋳物砂相互が摩擦されることで、その表面を研磨する構成のものである。この回転数は、２７００ｒｐｍである。

次いで、そのまま、バッチ式遠心研磨機１に、供給管１０を介して界面活性剤水溶液を投入（注入）して、ここでは２１０秒研磨、乾燥を行う。この研磨時間は、６０秒から３００秒が適切である。図１の研磨室１Ａの内部のメッシュ表示は、遠心力で周部に偏った鋳物砂を表す。
この界面活性剤水溶液は、対砂重量比で、０．５％から２．０％が適切である。
ここでは、水５２５ｇと活性剤１０．５ｇからなる。そして、界面活性剤の使用量は、対水重量比で、０．０５％から０．２％が適切である。ここに用いた界面活性剤は、陰イオン系、アルキルベンゼンスルホン酸塩であるが、その他に、非イオン系、陽イオン系等を単独または組み合わせて用いてよい。

この研磨作業中に、バッチ式遠心研磨機１の研磨室内部２に送風を行い、研磨残渣を排出管１２から排出させる。この送風については、処理時間を短縮するために、温風（６０℃）を送るようにしてもよい。この排出は、既存の集塵口３が使用され、外部の集塵機（図外）に吸引排出される。このために、バッチ式遠心研磨機１の研磨室内部２に送風するための送風管４が設けられている。

このような２１０秒の研磨、乾燥を通じて、鋳物砂の表面に付着した残留金属等（カリウム、ナトリウム等）が、機械的な相互摩擦と、水と、界面活性の作用を通じて、効率よく剥離作用を受け、結晶化されて除去されることになる。そして、送風により、水の蒸発が促進される。
その後、微粉分級機にかけて、微粉を分離し、粒度を調節して再生砂として、次の工程のバインダーとの混練のために貯蔵される。

上記再生された鋳物砂の表面には、界面活性剤水溶液の界面活性剤が微量残留することになる。残留界面活性剤は、次のバインダー（水溶性アルカリフェノール樹脂）との混練において、その界面活性作用が、水溶性アルカリフェノール樹脂の鋳物砂の表面に対する拡散混合に好相性を発揮していることが推測され、結果として、強度アップに繋がることが分かっている。

そして、鋳物砂に界面活性剤が残留している場合と、通常の水添加による研磨の場合とで、再生のための次のバインダー（水溶性アルカリフェノール樹脂）との混練の結果、その鋳物砂の粘結強度に差異が生じることが分かっている。

図３に示すのは、再生機としてバッチ式混練機６を用いた場合の実施形態である。
このバッチ式混練機６は、研磨室内部６Ａの底部に、回転翼７が設けられ、その回転によって投入された鋳物砂を撹拌し、回転翼７により、或いは相互に摩擦させて表面の残留金属等を剥離させるものである。この回転数は、３７５ｒｐｍである。この研磨室内部６Ａに、送風管８が延設され、また、集塵口９が設けられている。尚、ここでは、界面活性剤水溶液を供給する供給管は、便宜上、図示省略されている。

ここに鋳物砂（２５ｋｇ）を投入し、先ず、乾式研磨を９０秒行う。上記実施例と同様に、この乾式研磨は、３０秒から９０秒が適切である。
次いで、界面活性剤水溶液（水３１３ｇ：１．２５％相当と活性剤１．８ｇ：０．５％相当）を投入することで、更に、３００秒間、研磨と乾燥とを行う。この研磨についても、６０秒から３００秒が適切である。場合によっては、６００秒でもよい。
また、鋳物砂２５．４ｋｇについて、界面活性剤水溶液（水３８１ｇ：１．５％相当と活性剤７．８ｇ：２％相当）を用い、４５０ｒｐｍで湿式研磨を行った。
これらの湿式研磨に際、前記送風管８からの送風で、研磨残渣の排気、水分の排出が助長される。この送風についても、上述したように、温風を送り込むことができる。

上記のバッチ式混練機６を用いた場合でも、鋳物砂の残留金属の除去が極めて良好であり、また、鋳物砂の粒度が平均していることで、表面残留物が歪に付着しておらず、十分な研磨と残留物除去が行われたことがわかる。

１：バッチ式遠心研磨機
２：研磨室内部
３：集塵口
４：送風管（バッチ式遠心研磨機）
６：バッチ式混練機
８：送風管（バッチ式混練機）
９：集塵口

Claims (5)

1. バインダーを用いる鋳物砂の再生方法であって、
   再生機としてのバッチ式乾式研磨機又はバッチ式混練機を用いて、回収された鋳物砂を先ず乾式研磨する、
   次いで、対水重量比で０．０５％〜０．２％の界面活性剤を使用した界面活性剤水溶液を、前記鋳物砂に対する使用を、対砂重量比で０．５％〜２．０％として添加して、この界面活性剤水溶液の添加による６０〜３００秒の研磨と乾燥を行い、
   この工程を通し、前記鋳物砂に界面活性剤が残留するようにした、
   ことを特徴とする鋳物砂の再生方法。
2. 前記界面活性剤水溶液を添加して、研磨と乾燥とを行う際に、送風と換気とを行い、鋳物砂の残留物の除去を助長することを特徴とする請求項１に記載の鋳物砂の再生方法。
3. 前記バインダーとしては水溶性アルカリフェノール樹脂を用い、前記界面活性剤水溶液の界面活性剤としては、陰イオン系、非イオン系、或いは陽イオン系の何れか一つ又はそれらの組み合わせからなるものを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋳物砂の再生方法。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の鋳物砂の再生方法の実施に際して用いるバッチ式乾式研磨機であって、該研磨機は、集塵口を備えており、該研磨機の研磨室内部に対して送風を行う送風管を設けてあることを特徴とするバッチ式乾式研磨機。
5. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の鋳物砂の再生方法の実施に際して用いるバッチ式混練機であって、該混練機の研磨室内部に対して送風を行う送風管と集塵口とを設けてあることを特徴とするバッチ式混練機。

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