剥离铸型废旧砂表面粘结物的方法和装置制造方法
【专利摘要】剥离铸型废旧砂表面粘结物的方法和装置，特征是采用一定碱度的水溶液浸泡砂粒，使粘结物从砂粒表面脱落，不依耐机械摩擦或高温燃尽的方法除去砂粒表面粘结物，达到废旧砂完全再生循环利用，不再产生废弃。其工艺装置基本作业环节包括浸脱粘结物、分离渣灰、脱水干燥、循环水过滤。
【专利说明】剥离铸型废旧砂表面粘结物的方法和装置
【技术领域】
[0001]剥离铸型废旧砂砂粒表面粘结物的方法及其实施装置。此处所言“砂粒”包括石英砂、铬铁矿砂、陶瓷颗粒和其他矿石颗粒。此处所言“粘着物”包括固化(硬化)的树脂、脱水水玻璃、无机盐矿物和金属氧化物。
【背景技术】
[0002]现有的铸型砂再生处理装置种类繁多，但采用的方法可归为机械摩擦和加热。其中机械摩擦类型包括:直接摩擦，例如专利公告CN 101868310 B ;在气流中摩擦，例如专利公告CN 102655964 A ;在水流中摩擦，例如专利公告CN 102615243 A。其中加热类型包括:将有机成分燃尽的高温加热，例如专利公告CN 2859431 Y ;先加热然后采用机械摩擦的加热，这是现实中最为普遍采用的办法，此类加热装置例如专利公告CN 2751938 Y。
[0003]本专利 申请人:通过大量的实验研究得到如下认识:砂粒和粘结物在硬脆性能上差异极大，机械摩擦方法在充分除去粘结物之前，砂粒已经显著磨损粉碎。采用高温加热可以燃尽有机物(尽管也不容易)，但留下来的碱金属氧化物、碱金属盐、硅酸盐通过熔融会更加致密均匀地将沙粒表面包覆。
[0004]CN 102615243 A还提出了酸洗的方法。无论树脂粘结剂还是水玻璃，在酸性条件下都会进一步聚合粘结，而不是消解脱去，此为公知原理。
[0005]现实中情况是，现有旧砂处理手段获得的再生砂不能满足铸型内表面、型芯等部位的使用要求，在这些部位需使用新砂；或者，需总体上添加部分新砂才能使用。由此而产生了比例不等但数量巨大的废弃。据中国铸造协会数据，目前中国每年产生铸造废砂3000万吨以上(文章编号100028365 (2009) 0320399205)，占全球同类废弃物的50%。
[0006]铸型废砂尤其树脂砂是环境有害物，含醛、酚、呋喃、二噁英(加热产生)。其中呋喃、二噁英是斯德哥尔摩公约列出的持久性有机污染物(POPs)。
[0007]铸型用砂是价格不菲的资源。
【发明内容】
[0008]针对铸型砂处理技术的现状，本工艺另辟蹊径，旨在有效地剥离废旧砂粘结物使其获得能够用于铸型任意部位、也能单一使用的表面性能。
[0009]本工艺的特征是采用一定碱度的水溶液浸泡砂粒使粘结物脱落，其实质性特点是通过碱性溶液对砂粒表面的侵袭而不是依耐机械摩擦或高温燃尽的方法实现废旧砂的再生。
[0010]水溶液游离碱度，用于碱酚醛树脂废旧砂再生为彡0.lmol/L，用于水玻璃废旧砂再生为 > 0.4mol/L。
[0011]实施上述工艺的基本作业环节包括浸脱粘结物、分离渣灰、脱水干燥、循环水过滤。基本作业环节构成功能上相互依耐的实用系统，是工艺实现的必要条件。
[0012]在上述环节中可以选择性地添加磁选、分级作业。
[0013]由上述作业环节构成的实施装置与现有铸型砂处理装置是不同的，现有装置通常由破碎、加热、摩擦、风选等环节组成。
[0014]采用本技术获得的再生砂，恢复了砂粒的本来面目，也恢复了砂粒的表面性能。实施结果(见表I)表明，再生砂的技术性能达到了新砂水平，既可用作面砂、芯砂，也可作单一砂使用，实现了铸型砂完全的循环利用，具有显著的经济效益和环境效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]分离粘结物渣灰可以在脱水干燥之前进行(图1)，也可在脱水干燥之后进行(图2)。
[0016]浸脱粘结物的设备由配制溶液、容纳砂粒的容器组成。
[0017]分离粘结物渣灰采用水流分选、气流分选或筛分设备。
[0018]砂粒脱水的设备采用螺旋分离器、振动筛和离心机。砂粒的干燥采用烘干机或者自然晾干。
[0019]循环水过滤除渣由沉淀浓缩容器和过滤机组成。
[0020]在上述作业流程中，可以插入磁力分选设备以便除去砂中的钢铁杂物和将铬铁矿砂分离出来。
[0021]在上述作业流程中，可以包含水流分级、气流分级、振动分级和筛分的设备将砂粒分为不同粒径的组别。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
采用工业级氢氧化钠配制游离碱度0.lmol/L的水溶液,浸泡碱酚醛树脂废砂后用水流旋流器分离脱落的渣灰，将获得的纯净砂粒用离心机脱水，自然晾干。用再生砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T 2684?)配合碱酚醛树脂粘结剂制成试样做抗拉强度测试。
[0023]实施例2
采用工业级氢氧化钾配制游离碱度0.2mol/L的水溶液,浸泡碱酚醛树脂废砂后用高频振动筛脱水，用烘干机将砂粒烘干，然后用风选设备分离脱落的渣灰。用再生砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T 2684?)配合碱酚醛树脂粘结剂制成试样做抗拉强度测试。
[0024]实施例3
采用工业级氢氧化钠配制游离碱度0.4mol/L的水溶液,浸泡水玻璃废砂后用水流旋流器分离脱落的渣灰，将获得的纯净砂粒用离心机脱水，自然晾干。用再生砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T 2684?)配合改性水玻璃粘结剂制成试样做抗拉强度测试。
[0025]实施例4
采用钢铁厂碱性废水，将其游离碱度用氧化钙调整到0.2mol/L，浸泡碱酚醛树脂废砂后用滚筒筛分离脱落的渣灰，将获得的纯净砂粒用离心机脱水，采用烘干机将砂粒烘干。用再生砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T 2684)》配合碱酚醛树脂粘结剂制成试样做抗拉强度测试。
[0026]实施例5
采用钢铁厂碱性废水，将其游离碱度用氧化钙调整到0.5mol/L，浸泡水玻璃废砂后用高频振动筛脱水，用烘干机将砂粒烘干，然后用旋风分离器分离脱落的渣灰。用再生砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T 2684)》配合改性水玻璃粘结剂制成试样做抗拉强度测试。
[0027]实施例6
采用工业级氢氧化钠配制游离碱度0.4mol/L的水溶液,浸泡水玻璃废砂后用螺旋溜槽分离脱落的渣灰并将砂粒分级，将获得的纯净砂用离心机脱水，自然晾干。用再生砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T 2684)》配合改性水玻璃粘结剂制成试样做抗拉强度测试。
[0028]上述实施例中含脱落物渣灰的水经沉淀浓缩后用压滤机过滤，滤液循环使用。
[0029]对比例I
用工厂现有再生装置加工的碱酚醛再生砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T2684?)配合碱酚醛树脂粘结剂制成试样做抗拉强度测试。该再生装置包括回转窑加热、一级振动摩擦机、两级离心摩擦机和风选分离装置。该再生砂在采样所在工厂做背砂使用，需购新砂作面砂，因而有18%旧砂废弃。
[0030]对比例2
用现有再生装置加工的水玻璃再生砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T 2684?)配合改性水玻璃粘结剂制成试样做抗拉强度测试。该再生装置包括竖窑加热、一级振动摩擦机、两级离心摩擦机和风选分离装置。该再生砂在采样所在工厂作背砂使用，需购新砂作面砂，因而有26%旧砂废弃。
[0031]对比例3
取工厂所用新砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T 2684)》配合改性水玻璃粘结剂制成试样做抗拉强度测试。
[0032]对比例4
取工厂所用新砂按《铸造用砂及混合料试验方法(GB/T 2684?)配合改性水玻璃粘结剂制成试样做抗拉强度测试。
[0033]测试结果列于表I。测试条件:有机脂固化剂用量，碱酚醛树脂砂为树脂用量的20%，改性水玻璃砂为水玻璃用量的10%。测试环境温度21°C。
[0034]表 I
试样 I粘结剂用量，％ |24h抗拉强度，MPa
实施例11.4_041_
实施例2_1.40.35
实施例~T 2.02756
实施例~Τ 1.4030
实施例5 2.02.41
实施例2.0ΣΤβ
对比例"Tl.4~1
对比#OL 05
对比例~Il.4038
对比例4丨2.0\2.53
上述结果表明，本技术处理获得的再生砂性能达到了新砂水平，可以直接作面砂或单一砂使用，不再废弃旧砂。
【权利要求】
1.剥离铸型废旧砂表面粘结物的工艺方法，其特征是采用一定游离碱度的水溶液浸泡废旧砂，使粘着物从砂粒表面脱落。
2.根据权利要求1所述的水溶液游离碱度，用于碱酚醛树脂废旧砂再生为>0.1mol/L，用于水玻璃废旧砂再生为彡0.4mol/L。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其实施装置基本作业环节由浸脱粘结物、分离渣灰、脱水干燥、循环水过滤构成。
【文档编号】B22C5/00GK104162628SQ201310181826
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】雷士文 申请人:雷士文