本发明属于环保再生领域，特别是涉及一种降低再生砂酸耗值的废砂再生方法。
背景技术：
随着绿色铸造的理念深入人心，铸造厂面临着巨大的环保压力，其中以铸造厂生产的废砂数量多、占地面积广、处理难度大。目前铸造厂基本选用废砂再生设备对废砂进行重回收利用，但是由于现阶段设备参差不齐，再生砂的质量稳定性存在很大的问题。再生砂质量稳定性主要体现在酸耗值的不稳定，经常出现酸耗值过高的情况。
一般铸造厂在铸造生产过程中，产生的废砂主要以黏土砂与芯头废砂为主。黏土废砂和芯头废砂在再生过程中会出现残留膨润土、金属氧化物、微尘等杂质粘接在砂粒表面，导致再生砂的酸耗值升高。再生砂的酸耗值过高(一般再生砂的最高值要求7ml/50g)，在制芯的过程中会消耗大量的粘接剂，会干扰砂粒表面与树脂膜的接触，降低树脂的连续性，导致再生砂砂芯的强度降低，导致铸件产生缺陷。因此酸耗值是再生砂生产过程中的重要指标。
现阶段专门用来降低再生砂酸耗值的工艺较少，缺乏系统性的探讨和研究。目前降低酸耗的措施在热法再生上一般会通过改变碾磨设备的碾磨时间和强度，或者在碾磨设备中添加磨料辅助碾磨。这个过程会增加再生设备成本的进一步投入，设备耗能增加，以及为设备的后期维护带来较大的困难，造成铸造生产成本的急剧增加。在湿法再生过程中，虽然降低酸耗值的效果较好，但是没有对降低酸耗值进行系统的研究和阐述。湿法再生过程中设备投入大、需要的场地较大、耗水量高，对于湿法再生过程中产生的二次污染情况无法得到有效的控制。一种降低再生砂酸耗值的工艺能够有效的避免热法再生和湿法再生过程中的缺陷，能够有效的保证再生砂酸耗值在合理范围内。
综上所述，目前亟需一种可以降低降低再生砂的酸耗值，解决再生砂酸耗值不稳定问题的废砂再生工艺。
技术实现要素：
本发明是为了解决以上技术问题，而提供了一种操作简便、成本低、有效降低再生砂酸耗值的废砂再生方法。
本发明涉及一种降低再生砂酸耗值的废砂再生方法，所述方法包括以下步骤：
(1)废砂破碎：将废砂破碎成为细砂，便于进入焙烧炉；
(2)焙烧：将细砂置于焙烧炉中，先在340～360℃焙烧50～70min，去除无机覆膜砂表面的惰性膜，然后在640～660℃焙烧50～70min，将废砂中的有机物完全燃烧殆尽；
(3)湿法搅拌再生：将步骤(2)焙烧后的细砂在含有稀酸溶液的湿法搅拌池中进行搅拌，一方面为砂子降温，另外将砂子中的碱性物质中和处理；然后将细砂与稀酸溶液的混合物进入砂水分离器进行砂水分离，分离后的细砂在240～260℃条件下烘干70～90min；
(4)碾磨：经过步骤(3)烘干后的细砂用研磨机研磨，研磨时间10～30min；这是由于细砂表面依旧存在的惰性膜通过机械碾磨的方式去除，使得再生砂的质量进一步提高；
(5)风选磁选：将步骤(4)碾磨后的细砂通过风选去除200目以下砂子及粉尘，通过磁选将其中的磁性物质去除，即完成本发明降低再生砂酸耗值的废砂的再生；
所述步骤(1)中废砂为无机覆膜砂砂芯或有机树脂砂砂芯中的一种或两种。
优选地，所述步骤(1)中细砂目数为10～20目。
优选地，所述步骤(1)之后、步骤(2)之前还进行以下操作：将细砂进行磁选，去除其中的磁性物质。
优选地，所述步骤(3)中湿法搅拌的搅拌时长为25～35min。
优选地，所述步骤(3)中稀酸溶液为0.1mol/l的盐酸溶液。
优选地，所述步骤(5)中风选采用75kw功率的抽风机进行风选。
优选地，所述步骤(5)之后还对再生砂进行筛分、装袋；将不同细度的砂子通过筛机筛分出来并装袋。要求内袋为防潮的塑料袋密封，外袋为编织袋对再生砂进行包装。
本发明中废砂(铸造产生的废黏土砂和废芯头砂)经过破碎筛分后进入到磁选设备去除废砂中的磁性物质，经过磁选后的废砂进入焙烧炉中焙烧，焙烧后的废砂经过冷却后进入到碾磨设备中进行碾磨，在碾磨过程中产生的粉尘经过除尘设备去除。碾磨后的砂子进入到搅拌池中进行搅拌，根据再生砂废砂的实际情况决定是否添加改性液。搅拌池中的砂子进入到沉淀池中沉淀，沉淀池中的砂子进入到砂水分离器中进行砂水分离。分离出来的砂子进入到烘干设备烘干即可，烘干好的砂子包装完成成为可用的再生砂。
本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法与现有技术不同之处在于：
1、技术方面：本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法使用干法碾磨、磁选、酸性条件下再生等工艺过程降低酸耗值，通过以上工序能够很好的去除砂子中引起砂子酸耗值增高的杂质，稳定再生砂的酸耗值。提高再生砂的相关参数的稳定性。同时该套工艺过程中各个工序结构紧凑合理，生产效率更高。另外因为工序过程较为科学，使得本工艺对降低再生砂酸耗值具有很好的技术可行性和适用性。
2、环境保护方面：本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法的工艺技术使用干法碾磨和再生池降低酸耗值，再生池有完善的循环重利用系统。在降低酸耗值的过程中基本没有废水、废弃物、固废排放，降低了对周围环境的污染。降低酸耗值过程中，实现了再生废液的循环利用，实现了零排放的目标，进一步保护了周围的环境。
3、经济效益方面：使用本发明的工艺会提高再生砂的质量和生产效率，提高再生砂的产能；降低了再生活成中对于清水的需求和水资源的浪费；节省采购新砂的成本费用，同时降低了铸造企业的生产成本。实现了资源的循环利用，使得废砂再生获得了良好的经济效益。
4、资源保护方面：采用本发明的工艺生产的再生砂可以部分或者完全替代新砂重新使用在铸造上面，减少了日益匮乏的硅砂资源的消耗，再资源保护方面起到积极作用。
附图说明
图1为采用本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法处理前的粘土废砂的图片；
图2为采用本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法处理前的有机树脂废砂的图片；
图3为采用本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法得到的再生砂的图片。
具体实施方式
通过以下实施例和验证试验对本发明的降低再生砂酸耗值的废砂再生方法作进一步的说明。
实施例1
本实施例的降低再生砂酸耗值的废砂再生方法按以下步骤进行：
(1)废砂破碎：将废砂破碎成为细砂，便于进入焙烧炉；细砂目数为10～20目；
(2)焙烧：将细砂置于焙烧炉中，先在340℃焙烧60min，去除无机覆膜砂表面的惰性膜，然后在650℃焙烧60min，将废砂中的有机物完全燃烧殆尽；
(3)湿法搅拌再生：将步骤(2)焙烧后的细砂在含有稀酸溶液的湿法搅拌池中进行搅拌，搅拌时长为30min，一方面为砂子降温，另外将砂子中的碱性物质中和处理；然后将细砂与稀酸溶液的混合物进入砂水分离器进行砂水分离，分离后的细砂在250℃条件下烘干80min；稀酸溶液为0.1mol/l的盐酸溶液；
(4)碾磨：经过步骤(3)烘干后的细砂用研磨机研磨，研磨时间10min；这是由于细砂表面依旧存在的惰性膜通过机械碾磨的方式去除，使得再生砂的质量进一步提高；
(5)风选磁选：将步骤(4)碾磨后的细砂采用75kw功率的抽风机进行风选，去除200目以下砂子及粉尘，通过磁选将其中的磁性物质去除，即制得本实施例的低酸耗值的再生砂；
步骤(1)中废砂为无机覆膜砂砂芯。
实施例2
本实施例的降低再生砂酸耗值的废砂再生方法按以下步骤进行：
(1)废砂破碎：将废砂破碎成为细砂，便于进入焙烧炉；细砂目数为10～20目；
(2)焙烧：将细砂置于焙烧炉中，先在360℃焙烧50min，去除无机覆膜砂表面的惰性膜，然后在640℃焙烧60min，将废砂中的有机物完全燃烧殆尽；
(3)湿法搅拌再生：将步骤(2)焙烧后的细砂在含有稀酸溶液的湿法搅拌池中进行搅拌，搅拌时长为25min，一方面为砂子降温，另外将砂子中的碱性物质中和处理；然后将细砂与稀酸溶液的混合物进入砂水分离器进行砂水分离，分离后的细砂在240℃条件下烘干70min；稀酸溶液为0.1mol/l的盐酸溶液；
(4)碾磨：经过步骤(3)烘干后的细砂用研磨机研磨，研磨时间15min；这是由于细砂表面依旧存在的惰性膜通过机械碾磨的方式去除，使得再生砂的质量进一步提高；
(5)风选磁选：将步骤(4)碾磨后的细砂采用75kw功率的抽风机进行风选，去除200目以下砂子及粉尘，通过磁选将其中的磁性物质去除，即制得本实施例的低酸耗值的再生砂；
步骤(1)中废砂为无机覆膜砂砂芯。
实施例3
本实施例的降低再生砂酸耗值的废砂再生方法按以下步骤进行：
(1)废砂破碎：将废砂破碎成为细砂，便于进入焙烧炉；细砂目数为10～20目；
(2)焙烧：将细砂置于焙烧炉中，先在350℃焙烧70min，去除无机覆膜砂表面的惰性膜，然后在660℃焙烧70min，将废砂中的有机物完全燃烧殆尽；
(3)湿法搅拌再生：将步骤(2)焙烧后的细砂在含有稀酸溶液的湿法搅拌池中进行搅拌，搅拌时长为30min，一方面为砂子降温，另外将砂子中的碱性物质中和处理；然后将细砂与稀酸溶液的混合物进入砂水分离器进行砂水分离，分离后的细砂在250℃条件下烘干80min；稀酸溶液为0.1mol/l的盐酸溶液；
(4)碾磨：经过步骤(3)烘干后的细砂用研磨机研磨，研磨时间30min；这是由于细砂表面依旧存在的惰性膜通过机械碾磨的方式去除，使得再生砂的质量进一步提高；
(5)风选磁选：将步骤(4)碾磨后的细砂采用75kw功率的抽风机进行风选，去除200目以下砂子及粉尘，通过磁选将其中的磁性物质去除，即制得本实施例的低酸耗值的再生砂；
步骤(1)中废砂为无机覆膜砂砂芯。
实施例4
本实施例的降低再生砂酸耗值的废砂再生方法按以下步骤进行：
(1)废砂破碎：将废砂破碎成为细砂，便于进入焙烧炉；细砂目数为10～20目；将细砂进行磁选，去除其中的磁性物质；
(2)焙烧：将细砂置于焙烧炉中，先在340℃焙烧60min，去除无机覆膜砂表面的惰性膜，然后在650℃焙烧60min，将废砂中的有机物完全燃烧殆尽；
(3)湿法搅拌再生：将步骤(2)焙烧后的细砂在含有稀酸溶液的湿法搅拌池中进行搅拌，搅拌时长为35min，一方面为砂子降温，另外将砂子中的碱性物质中和处理；然后将细砂与稀酸溶液的混合物进入砂水分离器进行砂水分离，分离后的细砂在260℃条件下烘干90min；稀酸溶液为0.1mol/l的盐酸溶液；
(4)碾磨：经过步骤(3)烘干后的细砂用研磨机研磨，研磨时间20min；这是由于细砂表面依旧存在的惰性膜通过机械碾磨的方式去除，使得再生砂的质量进一步提高；
(5)风选磁选：将步骤(4)碾磨后的细砂采用75kw功率的抽风机进行风选，去除200目以下砂子及粉尘，通过磁选将其中的磁性物质去除，即制得本实施例的低酸耗值的再生砂；
步骤(1)中废砂为有机树脂砂砂芯。
实施例5
本实施例的降低再生砂酸耗值的废砂再生方法按以下步骤进行：
(1)废砂破碎：将废砂破碎成为细砂，便于进入焙烧炉；细砂目数为10～20目；
(2)焙烧：将细砂置于焙烧炉中，先在360℃焙烧60min，去除无机覆膜砂表面的惰性膜，然后在660℃焙烧50min，将废砂中的有机物完全燃烧殆尽；
(3)湿法搅拌再生：将步骤(2)焙烧后的细砂在含有稀酸溶液的湿法搅拌池中进行搅拌，搅拌时长为30min，一方面为砂子降温，另外将砂子中的碱性物质中和处理；然后将细砂与稀酸溶液的混合物进入砂水分离器进行砂水分离，分离后的细砂在240℃条件下烘干70min；稀酸溶液为0.1mol/l的盐酸溶液；
(4)碾磨：经过步骤(3)烘干后的细砂用研磨机研磨，研磨时间25min；这是由于细砂表面依旧存在的惰性膜通过机械碾磨的方式去除，使得再生砂的质量进一步提高；
(5)风选磁选：将步骤(4)碾磨后的细砂采用75kw功率的抽风机进行风选，去除200目以下砂子及粉尘，通过磁选将其中的磁性物质去除，即制得本实施例的低酸耗值的再生砂；
(6)筛分、装袋：将不同细度的砂子通过筛机筛分出来并装袋。要求内袋为防潮的塑料袋密封，外袋为编织袋对再生砂进行包装；
步骤(1)中废砂为无机覆膜砂砂芯和有机树脂砂砂芯的混合废砂。
验证试验
按照gb/t8583-2008的标准对本发明的再生法和普通再生工艺条件下的再生砂酸耗值进行检测，检测结果如下表1所示，普通再生工艺的如下：废砂破碎后进行焙烧，然后研磨分选去除粉尘杂质。
表1酸耗值测试结果
通过上述验证结果可知，本发明的降低再生砂酸耗值的废砂再生方法解决了再生砂酸耗值不稳定和偏高的难题，同时再生率高，再生砂的品质良好，再生砂的成本低廉。同时再生过程中节能环保，具有良好的经济效益，能为铸造企业带来可观的经济收益，充分证明了本发明工艺的优越性能。
图1为采用本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法处理前的粘土废砂的图片；图2为采用本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法处理前的有机树脂废砂的图片；图3为采用本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法得到的再生砂的图片，由三幅图可知，采用本发明的工艺处理后的废砂颗粒均匀、无显著着色。
综上所述，本发明降低再生砂酸耗值的废砂再生方法与现有技术相比有以下区别：
1、在降低酸耗值的工艺上有别于传统再生工艺：传统再生工艺中湿法再生是直接将废砂进入到再生池中，加入大量的清水，通过清水溶解沙粒表面的杂质和附着物。干法再生主要通过改变碾磨机工况条件或者添加辅助磨损材料进行。本发明中将常规干法再生后的砂子通过磁选设备去除磁性物质，进入到再生池中进行降低酸耗值处理，处理过程中的清水经过过滤后循环使用。
2、本发明在降低酸耗值的过程中会根据再生砂实际情况调整再生池中搅拌设备的搅拌速度，通过合理的搅拌速度控制砂粒和砂粒之间以及砂粒和搅拌设备之间的摩擦和碰撞作用去除砂粒表面的杂质。有选择性的添加改性剂，通过改性剂有针对性的降低再生砂的酸耗值。
3、本发明工艺中从再生池中出来的再生砂子选用“水从砂出”的模式有别于传统降低酸耗值的“砂从水出”。传统再生工艺中的“砂从水出”主要是使用大量的清水溶解和稀释废砂中的溶解物和泥分，后续过程中需要大量的水资源和污水处理设备。而“水从砂出”主要是通过将再生砂作为滤水层，再生池中的污水经过该滤水层过滤出去即可，而再生池自身就成为污水的处理设备。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。