熔模铸造模料的电脱水脱渣方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种熔模铸造模料的电脱水脱渣方法及其装置，通过高压电场产生的电场力，对熔化模料中的水滴产生电泳聚结、偶极聚结和振荡聚结等作用，使小水滴聚结成粒径较大的水滴，易于在模料中沉降分离下来，同时分散在水滴中或吸附在水滴表面的固体杂质或可溶性盐也随同一起沉降，从而实现模料的脱水脱渣。控制系统根据被处理模料的温度、压力、蜡水界面位、出料含水率等参数，控制加热功率，调节进出料流量和排水流量、以及电场参数，实现连续稳定运行。本发明克服了传统装置处理时间长、能耗高、效率低、设备占用空间大等缺点，实现了节能、高效、连续和稳定的模料脱水脱渣过程。
【专利说明】熔模铸造模料的电脱水脱渣方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于固一液和液一液分离【技术领域】，尤指一种熔模铸造模料回收过程中的电脱水脱渣处理方法及装置，适用于不同种类的熔模铸造模料的脱水脱渣处理，解决现有的脱水脱渣处理方法的处理时间长、能耗高、效率低、设备占用空间大的问题。
【背景技术】
[0002]在熔模铸造过程中，熔失蜡模(脱蜡)是主要工序之一。脱蜡的方法有多种，如有机溶剂法、热水脱蜡法、高压蒸汽脱蜡法、闪烧脱蜡法、微波脱蜡法、热砂脱蜡法等。现应用最广泛的为高压蒸汽法，也是当前熔模铸造主要的脱蜡方法，采用该方法具有型壳质量好、模料回收率高等优点。但是采用蒸汽脱蜡后的模料中常会含有质量分数为5-15%的水，同时也混进大约0.5%左右的各种固体杂质，如型壳表面脱落的颗粒、粉尘以及氧化铁等。要将模料加以回收利用，必须将其中的水分和杂质除去。国内目前绝大多数的精铸厂的回收处理方法有两种流程:第一种为静置脱水一搅拌蒸发脱水一静置脱渣；第二种为快速蒸发脱水一搅拌蒸发脱水一静置脱渣。为了使其中的水分和夹杂物最大限度地分离出去，通常需要在高温下长期滞留，因此模料容易氧化变质，使模料粘度和脆性增加、颜色变深、性能恶化，而且不能有效去除模料中的纳米氧化铁颗粒，灰分也会越积越多，以致最终无法正常使用。同时，现有的处理方法的处理效率低，处理时间长，而且耗能高，设备占用空间大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决上述模料回收技术存在的处理效率低、能耗高以及模料性能快速恶化等问题，提供了一种将熔化模料置于高压直流或交流电场中进行脱水脱渣的方法，其可实现节能、高效、连续性和高稳定性的模料脱水脱渣过程。
[0004]本发明的另一目的在于提供实现上述熔模铸造模料电脱水脱渣方法的连续式模料电脱水脱渣装置。
[0005]本发明的方法和装置是通过高压电场产生的电场力，对熔化模料中的水滴形成电泳聚结、偶极聚结和振荡聚结等作用，削弱水滴界面膜的强度，促进水滴碰撞，使小水滴聚结成粒径较大的水滴，易于在模料中沉降分离下来。同时因为模料中的固体杂质为硅酸盐或氧化物等亲水性颗粒，它们被包裹于水滴中或吸附于蜡水界面上，也随水滴一起沉降下来。该方法处理速度快、能耗低，可以减少模料的氧化变质程度。
[0006]本发明的目的是通过以下方式实现的:本熔模铸造模料的电脱水脱渣方法包括以下步骤:
(O向保温罐中加入一定液位的水，启动控制系统进行加热，将保温罐、管路、阀门、泵头等加热至1旲料融点以上，并在te内维持一定压力，保持水温在沸点以下；
(2)启动高压电源，将电源的各个参数调节到工作参数；
(3)启动进料控制阀和出料控制阀，将经预加热熔化的待处理模料输送到保温罐中，通过进液分布器稳流，模料经过组合电极间的高压电场进行电脱水脱渣处理后经出料口排出；处理过程中在te内维持一定压力，保持水温在沸点以下；
(4)罐内的含渣分离水通过分离水冷却器冷却，由排水控制阀排出，排水过程中保持罐内的蜡水界面位和压力恒定；
(5)控制系统根据压力、温度、蜡水界面位、出料含水率等参数控制加热功率，调节进料控制阀、出料控制阀和排水控制阀、以及罐内的电场参数，从而实现对模料的连续式电脱水脱渣处理。
[0007]为了更好的实现本发明，所述的处理工艺温度、压力和电场强度等参数根据模料自身的性质确定。
[0008]实现上述熔模铸造模料电脱水脱渣方法的装置，主要包括加热搅拌桶、保温罐、高压电源系统、输送泵、控制系统。加热搅拌桶用于储存回收模料，通过输送泵和进料控制阀与保温罐相连；保温罐内设有进液分布器和组合电极，组合电极与高压电源系统相连；保温罐的顶部出口设有出料控制阀，保温罐的底部与分离水冷却器相连，分离水冷却器的另一端与排水控制阀相连；所述控制系统与高压电源系统、进料控制阀、出料控制阀、排水控制阀连接，且与保温罐内设有的温度、压力、蜡水界面位、出料含水率传感器分别连接。通过控制系统，控制整个电脱水脱渣装置的运行，实现进料、出料和排水的平衡。
[0009]为了更好的实现本发明，所述的保温罐为立式罐或卧式罐；立式罐的进料口和含渣分离水的排放口位于罐的底部，出料口位于罐的顶部；卧式罐的进料口位于罐的一端，出料口位于罐的另一端的上部，罐的下部设有的水包与含渣分离水的排放口相连。
[0010]所述的高压电源系统的输出可以是高压直流电或高压交流电，并且可以调节电压强度以及相关的参数，以满足不同模料处理的需要。
[0011]所述的进液分布器为伞状孔板或平面孔板结构，以保证料液在罐内的均匀流动和水的沉降。
[0012]所述的组合电极为鼠笼形结构或金属孔板卷成的空心圆柱体结构，由至少2层横断面呈圆环形的电极组成，中心电极为棒状电极，相邻两层电极之间形成环形空间，在高压下形成多个环形的电场。
[0013]所述的输送泵、进料控制阀和出料控制阀、及其相连的管路等与模料接触的部件均设有加热保温装置，即在所述的输送泵、进料控制阀和出料控制阀、及其相连的管路上设有加热循环套管或电磁加热器，避免模料的温度降低冷凝堵塞。
[0014]所述的分离水冷却器可以采用水冷或空冷的方式将含渣水冷却后排放。
[0015]上述熔模铸造模料的电脱水脱渣的装置及方法，可应用于不同种类的熔模铸造模料的脱水和脱渣处理。
[0016]本发明与已有技术相比，具有如下优点和有益效果:
(1)本发明提供了一种连续式熔模铸造模料的电脱水脱渣方法及装置，由于采用高压电场脱水脱渣的方法，可以在较短的时间内将模料中的水分和固体杂质除去，提高了处理效率，并避免了长时间高温静置对模料性能的影响；
(2)在高压电场的作用下，模料中的水被分离出来的同时，可以将水中分散的固体杂质连带沉降下来，尤其是可以去除静置脱渣法不能去除的纳米氧化铁颗粒，有利于提高模料质量;
(3)通过控制系统的控制，可以实现自动化调节操作，有利于大规模连续生产； (4)整体结构简单紧凑，占用空间小，处理速度快，能耗低。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1本发明熔模铸造模料的电脱水脱渣立式罐装置的结构示意图图2本发明熔模铸造模料的电脱水脱渣卧式罐装置的结构示意图
图3组合电极与高压电源系统相连接的示意图
图中:1、保温罐2、进料控制阀3、进液分布器4、高压引入装置 5、高压电源系统6、压力传感器 7、出料控制阀8、组合电极9、视窗10、接地11、分离水冷却器
12、排水控制阀 13、水包
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图，对本发明作进一步地详细说明。
[0019]实施例一
如图1所示，本熔模铸造模料电脱水脱渣立式罐装置，包括保温罐1、高压电源系统5、控制系统，保温罐I的外壁接地10、内设有组合电极8通过高压引入装置4与高压电源系统5相连、进液分布器3位于组合电极8的下方；保温罐I的顶部与出料控制阀7相连，并设有压力传感器6 ;保温罐I的底部与分离水冷却器11相连，分离水冷却器11的出口设有排水控制阀12 ;在保温罐I下方蜡水界面处设有观察视窗9，视窗9处可放置蜡水界面位传感器；控制系统与高压电源系统5、进料控制阀2、出料控制阀7、排水控制阀12连接，且与保温罐I内设有的温度、压力、蜡水界面位传感器以及出料口处的出料含水率传感器分别连接。通过控制系统控制装置运行，实现进料、出料和排水的平衡。
[0020]其中，进料控制阀2的进口与输送泵相连，输送泵与回收模料储存加热搅拌桶相连。
[0021]保温罐I的外部可以均布安装有电磁加热器或向罐的夹层中通入热媒；采用热媒加热时，保温罐I的底部和顶部相应设有加热输入口和加热输出口与罐的夹层相连；采用电磁加热器时，保温罐I无需设加热输入口、输出口。
[0022]组合电极8为鼠笼形结构或金属孔板卷成的空心圆柱体结构，由至少2层横断面呈圆环形的电极组成，中心电极为棒状电极，相邻两层电极之间形成环形空间，其结构示意图如图3所示。
[0023]输送泵、进料控制阀2和出料控制阀7、及其相连的管路等与模料接触的部件均设有加热保温装置，即在所述的输送泵、进料控制阀2和出料控制阀7、及其相连的管路上设有加热循环套管或电磁加热器，避免模料的温度降低冷凝堵塞。
[0024]实施例二
如图2所示，本熔模铸造模料电脱水脱渣卧式罐装置，包括保温罐1、高压电源系统5、控制系统，保温罐I的一端与进料控制阀2连接，另一端从顶部与出料控制阀7相连；保温罐I内的进料口后设有进液分布器3 ;保温罐I的外壁接地10、内设有组合电极8通过高压引入装置4与高压电源系统5相连，并设有压力传感器6 ;保温罐I的底部设有水包13，水包13与分离水冷却器11相连，分离水冷却器11的出口设有排水控制阀12 ;在水包14上设有观察视窗9，视窗9处可放置蜡水界面位传感器；控制系统与高压电源系统5、进料控制阀2、出料控制阀7、排水控制阀12连接，且与保温罐I内设有的温度、压力、蜡水界面位传感器以及出料口处的出料含水率传感器分别连接。通过控制系统控制装置运行，实现进料、出料和排水的平衡。
[0025]其中，进料控制阀2的进口与输送泵相连，输送泵与回收模料储存加热搅拌桶相连。
[0026]保温罐I的外部可以均布安装有电磁加热器或向罐的夹层中通入热媒；采用热媒加热时，保温罐I的底部和顶部相应设有加热输入口和加热输出口与罐的夹层相连；采用电磁加热器时，保温罐I无需设加热输入口、输出口。
[0027]组合电极8为鼠笼形结构或金属孔板卷成的空心圆柱体结构，由至少2层横断面呈圆环形的电极组成，中心电极为棒状电极，相邻两层电极之间形成环形空间，其结构示意图如图3所示。
[0028]输送泵、进料控制阀2和出料控制阀7、及其相连的管路等与模料接触的部件均设有加热保温装置，即在所述的输送泵、进料控制阀2和出料控制阀7、及其相连的管路上设有加热循环套管或电磁加热器，避免模料的温度降低冷凝堵塞。
[0029]以上所述，实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明技术的精神的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.熔模铸造模料的电脱水脱渣方法，其特征是:所述方法包括以下步骤:(1)向保温罐中加入一定液位的水，启动控制系统进行加热，将保温罐、管路、阀门、泵头等加热至模料融点以上，并在罐内维持一定压力，保持水温在沸点以下；(2)启动高压电源，将电源的各个参数调节到工作参数；(3)启动进料控制阀和出料控制阀，将经预加热熔化的待处理模料输送到保温罐中，通过进液分布器稳流，模料经组合电极间的高压电场进行电脱水脱渣处理后由出料口排出；处理过程中在罐内维持一定压力，保持水温在沸点以下；(4)含渣分离水经冷却器冷却，通过排水控制阀排出，保持罐内的蜡水界面位和压力恒定；(5)控制系统根据温度、压力、蜡水界面位、出料含水率等参数控制加热功率，调节进料控制阀、出料控制阀和排水控制阀、以及罐内的电场参数，从而实现对模料的连续式电脱水脱渣处理。
2.根据权利要求1所述的熔模铸造模料的电脱水脱渣方法，其特征是:所述的处理工艺温度、压力和电场强度等参数根据模料自身的性质确定。
3.熔模铸造模料的电脱水脱渣装置，是实施权利要求1和2任一项所述方法的装置，主要包括加热搅拌桶、保温罐、高压电源系统、输送泵、控制系统组成，其特征是:加热搅拌桶通过输送泵和进料控制阀与保温罐相连；保温罐内设有进液分布器和组合电极，组合电极与高压电源系统相连；保温罐的顶部出口设有出料控制阀，保温罐的底部与分离水冷却器相连，分离水冷却器的另一端与排水控制阀相连；所述控制系统与高压电源系统、进料控制阀、出料控制阀、排水控制阀连接，且与保温罐内设有的温度、压力、蜡水界面位传感器以及出料含水率传感器分别连接。
4.根据权利要求3所述熔模铸造模料的电脱水脱渣装置，其特征是:所述的保温罐可以是立式罐，也可以是卧式罐。
5.根据权利要求3所述熔模铸造模料的电脱水脱渣装置，其特征是:所述的高压电源系统的输出可以是高压直流电或高压交流电，并且可以调节电压强度以及相关的参数。
6.根据权利要求3所述熔模铸造模料的电脱水脱渣装置，其特征是:所述的进液分布器为伞状孔板或平面孔板结构。
7.根据权利要求3所述熔模铸造模料的电脱水脱渣装置，其特征是:所述的组合电极为鼠笼形结构或金属孔板卷成的空心圆柱体结构，由至少2层横断面呈圆环形的电极组成，中心电极为棒状电极。
8.根据权利要求3所述熔模铸造模料的电脱水脱渣装置，其特征是:所述的输送泵、进料控制阀和出料控制阀、及其相连的管路等与模料接触的部件均设有加热保温装置。
9.根据权利要求3所述熔模铸造模料的电脱水脱渣装置，其特征是:所述的分离水冷却器可以采用水冷或空冷的方式将含渣分离水冷却后排放。
【文档编号】B22C5/00GK103447458SQ201310094042
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】曲险峰 申请人:曲险峰