一种用水玻璃旧砂制备再生砂的方法与流程

本发明涉及水玻璃砂技术领域，特别涉及一种用水玻璃旧砂制备再生砂的方法

背景技术：

目前水玻璃旧砂再生的生产工艺主要分为干法再生和湿法再生两大类，具体可分为干法再生、湿法再生、干法-湿法联合再生、化学法再生等。国内开发研制出的水玻璃旧砂再生工艺绝大多数为干法再生工艺，一般是在常温或加热条件下，使砂子产生撞击、摩擦和研磨，去除砂粒表面的残留粘结物。水玻璃旧砂湿法再生工艺利用部分水玻璃可溶于水的基本原理，在常温或高温水洗的基础上，结合搓擦、搅拌等方法，以达到尽可能去除水玻璃旧砂中所含泥分及砂粒表面的水玻璃隋性膜，最后将再生砂从水中捞出，烘干使用。

水玻璃旧砂干法-湿法联合再生工艺，故名思义就是将干法处理工艺和湿法处理工艺结合起来处理水玻璃旧砂，希望能通过这样的方式提高再生砂的质量。目前衍生出热干法-湿法联合再生工艺、热湿法-干法联合再生工艺、干法-热湿法联全再生工艺等多种工艺。目前的水玻璃旧砂化学再生工艺是根据水玻璃具有固化-液化可逆性，即水玻璃可由失水或失碱固化，固化后的水玻璃又可复水、复碱而回复成液态的原理，通过调整加入水玻璃的模数和加水量，或加入naoh溶液降低旧砂表面水玻璃模数的方式，激活水玻璃旧砂表面的水玻璃隋性膜，使其具有粘结效果，可重新用于制造型砂或芯砂。

综上所述，目前针对水玻璃旧砂的再生工艺主要分为脱膜和活化膜两种再生路线。无论是干法再生、湿法再生还是干法-湿法联合再生工艺，都走的是脱膜的再生路线，脱膜的再生路线认为只要将水玻璃旧砂表面隋性膜尽可能地从砂粒表面去除，旧砂就能回复到和新砂一样的性能，但实际情况是由于包裹在水玻璃旧砂表面的含水玻璃惰性膜和砂粒附着强度高，具有较高韧性，水玻璃旧砂表面的隋性膜很难被完全脱除，并且脱膜过程不可避免地会对砂粒表面造成破坏，使得再生砂存在粒度变小、表面圆滑、不易粘结、耐火度下降等问题。化学再生工艺则属于活化膜再生路线，希望通过活化水玻璃旧砂表面的隋性膜中的水玻璃成分，使其部分或全部替代铸造过程中需要新加入的水玻璃。但实际情况是水玻璃旧砂表面的隋性膜成分十分复杂，除含有水玻璃成分外，往往含有碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐等杂质，这些杂质在旧砂循环再生的过程中不断累积，会恶化再生砂的耐火度，使再生砂的回用性越来越差，从而影响再生砂的质量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种可清除旧水玻璃砂中杂质，得到品质佳的再生砂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种用水玻璃旧砂制备再生砂的方法，包括以下步骤：

(1)一次破碎：将水玻璃旧砂放入破碎机中进行破碎，破碎后的水玻璃旧砂经过粗分筛进行筛选，将不能过粗分筛的水玻璃旧砂放入破碎机中重复破碎，直至可通过粗分筛；

(2)水洗除杂：将经过粗分筛的水玻璃旧砂放入水洗池中进行水洗，洗出沾附在水玻璃旧砂上的其他固体杂质；

(3)二次破碎：将水洗除杂后的水玻璃旧砂经过细分筛，将不能通过细分筛的水玻璃旧砂进行二次破碎；

(4)重选除杂：将通过细分筛的水玻璃旧砂进行除铁渣、铬铁砂等杂质；

(5)浸表面改性液：将经过重选除杂的水玻璃旧砂浸泡在表面改性液中一定时间，使表面改性液与旧砂表面的水玻璃反应生成硅凝胶；

(6)陈化、低温烘干：待硅凝胶沉积后，保持沉积状态一定时间，使其陈化形成膜，将陈化成膜的水玻璃砂进行低温烘干，得到再生砂。

作为一优选的实施方式，所述粗分筛的筛孔为5-30mm。

作为一优选的实施方式，所述细分筛的筛孔为10-200目。

作为一优选的实施方式，所述浸表面改性剂的时间为20-300min。

作为一优选的实施方式，所述陈化成膜的时间为1-7天。

作为一优选的实施方式，所述烘干温度为60-140℃。

本发明采用上述技术方案，由于将水玻璃旧砂浸没在含有表面改性剂的水溶液中一定的时间，旧砂表面的水玻璃就会与水溶液中的表面改性剂反应生成硅凝胶，大部分的硅凝胶会在旧砂表面沉积，将沉积硅凝胶的旧砂从水溶液中捞出，自然陈化一段时间后，硅凝胶便会硬化形成硅橡胶膜，包裹住其中的石英砂。由于这层硅橡胶膜与其中包裹的石英砂的主要成分是相同的，都是二氧化硅，并不会改变再生砂的主要成分，同时硅橡胶膜具有一定的柔韧性和很强的粘合性，可修复再生砂表面的各种因高温产生的瑕疵和裂纹，因此，这层硅橡胶膜作为再生砂的保护膜，可增加再生砂的耐火度、砂粒强度以及二氧化硅的含量等性能指标，使其接近于新砂的水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用水玻璃旧砂制备再生砂的工艺流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

一种用水玻璃旧砂制备再生砂的方法，包括以下步骤：

(1)一次破碎：将水玻璃旧砂放入破碎机中进行破碎，破碎后的水玻璃旧砂经过20mm的粗分筛进行筛选，将不能过20mm的粗分筛的水玻璃旧砂放入破碎机中重复破碎，直至可通过20mm的粗分筛；由于水玻璃旧砂往往以大小不同的粘结砂块为主，因此，需要进行粗破碎，以将其破碎成指定大小的小块，未被破碎为指定大小的旧砂砂块要返回破碎直至粒度达标为止；

(2)水洗除杂：将经过20mm的粗分筛的水玻璃旧砂放入水洗池中进行水洗，洗出沾附在水玻璃旧砂上的其他固体杂质；水洗除杂的目的是将水玻璃旧砂中含有的细粉及可悬浮于水中的物质去除，将水洗除杂步骤放在细破碎之前，是为了避免在细破碎过程中产生粉尘；

(3)二次破碎：将水洗除杂后的水玻璃旧砂经过50目的细分筛，将不能通过50目的细分筛的水玻璃旧砂进行二次破碎；

(4)重选除杂：将通过细分筛的水玻璃旧砂进行除铁渣、铬铁砂等杂质；重选除杂是为了将水玻璃旧砂中一些比重较重的杂质如铁渣、铬铁砂等杂质从水玻璃旧砂中分离出来，以提高旧砂中石英砂的含量；

(5)浸表面改性剂：将经过重选除杂的水玻璃旧砂浸泡在浓度为20％的氯化铵溶液中30min进行旧砂表面改性；浸泡氯化铵溶液是为了让水玻璃旧砂表面的水玻璃与氯化铵反应生成硅凝胶，生成的硅凝胶大部分沉积到旧砂表面；可以通过对水溶液加温来提高硅凝胶的沉积速度；

(6)陈化、低温烘干：待硅凝胶沉积后，将旧砂从氯化铵溶液中捞出自然堆放，保持沉积状态2天，使其陈化形成膜，陈化成膜是为了使砂表面沉积的硅凝胶经过一定的时间陈化后，在砂粒表面形成一层硅胶膜，使砂粒得以修复；将陈化成膜的水玻璃砂进行低温烘干，烘干温度保持在110-120℃得到再生砂。

实施例二

一种用水玻璃旧砂制备再生砂的方法，包括以下步骤：

(1)一次破碎：将水玻璃旧砂放入破碎机中进行破碎，破碎后的水玻璃旧砂经过5mm的粗分筛进行筛选，将不能过5mm的粗分筛的水玻璃旧砂放入破碎机中重复破碎，直至可通过5mm的粗分筛；由于水玻璃旧砂往往以大小不同的粘结砂块为主，因此，需要进行粗破碎，以将其破碎成指定大小的小块，未被破碎为指定大小的旧砂砂块要返回破碎直至粒度达标为止；

(2)水洗除杂：将经过5mm的粗分筛的水玻璃旧砂放入水洗池中进行水洗，洗出沾附在水玻璃旧砂上的其他固体杂质；水洗除杂的目的是将水玻璃旧砂中含有的细粉及可悬浮于水中的物质去除，将水洗除杂步骤放在细破碎之前，是为了避免在细破碎过程中产生粉尘；

(3)二次破碎：将水洗除杂后的水玻璃旧砂经过150目的细分筛，将不能通过150目的细分筛的水玻璃旧砂进行二次破碎；

(4)重选除杂：将通过细分筛的水玻璃旧砂进行除铁渣、铬铁砂等杂质；重选除杂是为了将水玻璃旧砂中一些比重较重的杂质如铁渣、铬铁砂等杂质从水玻璃旧砂中分离出来，以提高旧砂中石英砂的含量；

(5)浸表面改性剂：将经过重选除杂的水玻璃旧砂浸泡在15％的氯化铵溶液中60min进行旧砂表面改性；浸泡氯化铵溶液是为了让水玻璃旧砂表面的水玻璃与氯化铵反应生成硅凝胶，生成的硅凝胶大部分沉积到旧砂表面；可以通过对水溶液加温来提高旧砂表面改性的速度；

(6)陈化、烘干：待硅凝胶沉积后，将旧砂从氯化铵溶液中捞出自然堆放，保持沉积状态5天，使其陈化成膜，陈化成膜是为了使砂表面沉积的硅凝胶经过一定的时间陈化后，在砂粒表面形成一层硅胶膜，使砂粒得以修复；将陈化成膜的水玻璃砂进行低温烘干，烘干温度保持在70-80℃得到再生砂。

实施例三

一种用水玻璃旧砂制备再生砂的方法，包括以下步骤：

(1)一次破碎：将水玻璃旧砂放入破碎机中进行破碎，破碎后的水玻璃旧砂经过10mm的粗分筛进行筛选，将不能过10mm的粗分筛的水玻璃旧砂放入破碎机中重复破碎，直至可通过10mm的粗分筛；由于水玻璃旧砂往往以大小不同的粘结砂块为主，因此，需要进行粗破碎，以将其破碎成指定大小的小块，未被破碎为指定大小的旧砂砂块要返回破碎直至粒度达标为止；

(2)水洗除杂：将经过10mm的粗分筛的水玻璃旧砂放入水洗池中进行水洗，洗出沾附在水玻璃旧砂上的其他固体杂质；水洗除杂的目的是将水玻璃旧砂中含有的细粉及可悬浮于水中的物质去除，将水洗除杂步骤放在细破碎之前，是为了避免在细破碎过程中产生粉尘；

(3)二次破碎：将水洗除杂后的水玻璃旧砂经过80目的细分筛，将不能通过80目的细分筛的水玻璃旧砂进行二次破碎；

(4)重选除杂：将通过细分筛的水玻璃旧砂进行除铁渣、铬铁砂等杂质；重选除杂是为了将水玻璃旧砂中一些比重较重的杂质如铁渣、铬铁砂等杂质从水玻璃旧砂中分离出来，以提高旧砂中石英砂的含量；

(5)浸表面改性剂：将经过重选除杂的水玻璃旧砂浸泡在浓度为10％的氯化铵溶液中90min进行旧砂表面改性；浸泡氯化铝溶液是为了让水玻璃旧砂表面的水玻璃与氯化铵反应生成硅凝胶，生成的硅凝胶大部分沉积到旧砂表面；可以通过对水溶液加温来提高旧砂表面改性的速度；

(6)陈化、烘干：待硅凝胶沉积后，将旧砂从氯化铵溶液中捞出自然堆放，保持沉积状态3天，使其陈化成膜，陈化成膜是为了使砂表面沉积的硅凝胶经过一定的时间陈化后，在砂粒表面形成一层硅胶膜，使砂粒得以修复；将陈化成膜的水玻璃砂进行低温烘干，烘干温度保持在90-100℃得到再生砂。

以上实施例一至实施例三制得的再生砂，由于铸造用水玻璃旧砂表面包裹着一层难溶于水的高模数水玻璃，因此将水玻璃旧砂浸没在含有表面改性剂的水溶液中一定的时间，水玻璃会和表面改性剂反应生成硅凝胶，大部分硅凝胶便会在旧砂表面沉积，形成一层硅凝胶膜，将带有着这层硅凝胶膜的旧砂从表面改性液中捞出，自然陈化一段时间后，这层硅凝胶膜便会硬化形成硅橡胶膜，包裹住其中的再生砂。由于这层硅橡胶膜与其中包裹的石英砂的主要成分是相同的，都是二氧化硅，并不会改变再生砂的主要成分，同时硅橡胶膜具有一定的柔韧性和很强的粘合性，可修复再生砂表面的各种因高温产生的瑕疵和裂纹，因此，这层硅橡胶膜作为再生砂的保护膜，可增加再生砂的耐火度、砂粒强度以及二氧化硅的含量等性能指标，使其接近于新砂的水平。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。