CN100574931C - 造型砂的再生方法 - Google Patents

Abstract

给定的湿型砂是在短时间期内进行混合工序获得的。报废砂是作为补充砂供给至砂处理线，这样可以使造型砂重复使用。造型用的湿型砂可以用于面砂或袋囊砂。膨润土包覆砂的制造方法是混合再生砂、新砂和报废砂或它们中任何项或全部，膨润土包覆砂添加到收集砂中作为它的补充。此外，膨润土包覆砂与水混合，以及用于面砂或袋囊砂。

Description

造型砂的再生方法

技术领域

本发明涉及膨润土包覆砂的制造方法，它是将报废砂、再生砂或新砂，或它们的一部分或全部与膨润土混合。此外，本发明还涉及这种砂以及使用这种砂的铸型用造型砂的再生方法。

背景技术

图2示出一条现有技术的湿型砂的处理线。通常，如处理线所示，当砂被由型箱移出后，附带砂的型芯和铸型被传送至另一条处理线。当湿型砂被由型箱移出后，它的部分被传送至砂处理线，在这里它称为收集砂和重新作为湿型砂用于铸造。由型箱破碎而进入的砂通过收集器报废，通过收集器而报废砂的一部分被收集和重新使用(图中未示出)。

通常，在铸型上附着的型芯砂和湿型砂由型箱移出后由砂处理线排放。同样，一部分收集砂被撤出和报废，以防止由于混合了型芯的砂而使不需要的型芯砂与收集砂混合。因此，当收集砂被送往砂处理线时它的量减少。因此，再生砂和新砂或它们之一被供给至湿型砂处理线，以补充收集砂，以及与其混合，从而使它可以再次作为湿型砂用于造型。此外，在混合工序中还要补充由于烧损而不起作用的那部分膨润土用的膨润土。在此工序中还要添加水。

在铸型用湿型砂的混合工序中，通常，要补充活性的膨润土和水，这样使活性的膨润土可以是湿型砂的7～8％，以及水可以是湿型砂的3～4％。但是水的数量应小于活性膨润土的50％。再者，在湿型砂内水的数量绝不要大于上述数量。因此，希望的是造型用湿型砂的颗粒是被膨润土均匀地包覆，使每个颗粒能具有足够的膨润土厚度。

然而，对于现有技术方法的混合工序难以在规定的时间期限内用膨润土充分地包覆再生砂和新砂，或它们之一，而且，需要很长的时间来制造希望的湿型砂。再者，按照现有技术的方法，由造型用砂处理线输出的报废砂的一部分被重新用作型芯用砂，和因此返回至处理线。此外，一部分报废砂被用于路基。然而，大部分砂被报废用于填充地面或废品处理。现在，有时报废砂被处理成再生砂和返回造型线。然而，这却不普遍。在现有技术的湿型砂处理线上，湿型砂在由型箱移出后，几乎全部湿型砂被传送至砂处理线。这种砂称为收集砂和重新用作造型用湿型砂。在这种情况下，在铸型上附着的型芯砂和湿型砂也被报废。代替的方案是，一部分收集砂报废，这样当收集砂沿着湿型砂处理线传送时，收集砂减少。因此，再生砂和新砂，或它们之一添加到湿型砂处理线中的收集砂中。在混合工序中，还要补充由于烧损而不起作用的那部分膨润土用的活性的膨润土。此外，还要添加水。因此，使用一种湿型砂的再生方法，从而使收集砂可以重新作为湿型砂使用。

铸型用湿型砂的颗粒需要用膨润土均匀地包覆，从而使每个颗粒具有足够的膨润土厚度。然而，对于使用湿型砂处理线以再生湿型砂的现有技术方法，难以用膨润土包覆增加至收集砂内的补充砂，使其具有给定的厚度。因此，有可能制造的铸型不具有任何规定的尺寸或形状。这样一来，铸型的合格率降低。此外，这里还存在其它的缺点，例如需要很长时间来混合收集砂和补充砂以制造给定的湿型砂，以及例如来自造型用砂处理线，包括湿型砂处理线的报废砂不能充分地利用。不能有效地达到节约资源和环境保护的目的。

此外，对于普通的铸型，有许多点必须考虑，例如与铸型表面接触的湿型砂的性质，特别是表面稳定性、耐火性、压缩强度、砂颗粒尺寸等。实质上，对于隔离的部件需要相同的湿型砂性质。因此，有这样的情况，需要为面砂或与铸型或隔离的部件表面接触的袋囊用的砂(“袋囊砂”)使用特殊的砂。这些特殊的砂可能包括合成的莫来石砂、锆石砂、铬铁砂、橄榄石砂等。它们具有某些优点，例如热膨胀系数小，耐火性优良以及可以防止烧损。面砂和袋囊砂的混合和处理在与普通的湿型砂不同的处理线上进行。

然而，特殊砂比普通的湿型砂昂贵。此外，面砂和袋囊砂用的特殊砂与湿型砂不同，它是在一条线内循环，在此线内用混合再生砂或新砂的方法制造面砂和袋囊砂，它们中没有膨润土与膨润土的粘附。然而，它们很难包覆膨润土以具有给定的厚度。再者，需要较长的时间进行混合和处理工序以获得给定的湿型砂性质。

本发明设想克服上述的缺点。本发明的一个目的是提供膨润土包覆的砂以及制造膨润土包覆砂的方法，它是在较短的时间内添加补充砂到收集砂中以及混合和处理它们，从而可以制造出铸型用的给定的湿型砂。

本发明的另一个目的是提供造型砂的再生方法，它是混合由造型用砂处理线排放的报废砂与膨润土，以制造包覆膨润土的砂，以及作为补充砂供给至湿型砂处理线。这种方法允许提供给湿型砂处理线的砂在短期内具有给定的性质。此外，报废的砂可以再次有效地利用。

再者，本发明的另一个目的是提供膨润土包覆的砂，它具有面砂和袋囊砂用的给定的湿型砂性质以及制造砂的方法，它是在较短的时间内进行混合和处理工序。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的膨润土包覆砂的制造方法包括下列步骤：混合任何再生砂、新砂和报废砂或它们的任何部分或全部与膨润土以制造混合砂，以及烘干此混合砂。本发明的膨润土包覆砂的制造方法是混合再生砂和新砂，或它们之一与膨润土，以便将其作为补充砂用于收集砂中，此方法包括下列步骤：混合再生砂和新砂或它们之一与粉状的膨润土，以及与膨润土重量相同的或稍大的水以制造混合砂，以及烘干混合砂。在混合砂烘干后，混合砂具有的成分为膨润土4～8％和水2％或更少。

混合砂的烘干步骤可以包括加热工序或加热和降压工序。

本发明的膨润土包覆砂的制造是混合再生砂和新砂或它们之一与粉状的膨润土，以及与膨润土重量相同的或稍大的水以制造混合砂，这样使再生砂和新砂或它们之一被膨润土包覆。

本发明的方法和膨润土包覆砂具有下列优点：按照现有技术的处理方法，增加膨润土以补充在造型工序中烧损的膨润土。准备补充的膨润土的数量是根据准备供给混合工序的砂决定的。相反，按照本发明的处理收集砂的方法，再生砂和新砂或它们之一与至少膨润土混合，从而使补充砂可以预先制造用于集合砂。补充砂是加入集合砂中。因此，在较短时间内可以制造铸型用的给定的造型砂。

再者，为达到这些目的，本发明的用于再生造型砂的方法包括下列步骤：收集由造型用砂处理线排放的报废砂，再生上述收集的报废砂，以及使上述报废砂至少与膨润土进行混合，从而制造出膨润土包覆砂，以及供给膨润土包覆砂至由湿型砂处理线收集的砂中作为补充砂。

本发明的用于再生造型砂的另一种方法包括下列步骤：收集由造型用砂处理线排放的报废砂，混合报废砂与至少膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及供给膨润土包覆砂至由湿型砂处理线收集的砂中作为补充砂。

本发明的用于再生造型砂的另一种方法包括下列步骤：收集由造型用砂处理线排放的报废砂，混合报废砂与至少膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及供给膨润土包覆砂至由湿型砂处理线收集的砂中，作为补充砂。

本发明的用于再生造型砂的另一种方法包括下列步骤：收集由湿型砂处理线排放的报废砂，再生收集的报废砂，以及混合报废砂与至少膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及供给膨润土包覆砂至由湿型砂处理线收集的砂中，作为补充砂。

再者，本发明的用于再生造型砂的另一种方法包括下列步骤：收集由湿型砂处理线排放的报废砂，混合报废砂与至少膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及供给膨润土包覆砂至由湿型砂处理线收集的砂中，作为补充砂。

制造膨润土包覆砂的步骤可以包括混合再生砂、粉状的膨润土，以及与膨润土重量相同的或稍大的水以制造混合砂，以及烘干混合砂。

烘干混合砂的步骤可以包括加热工序或加热和减压工序。

本发明的用于再生造型砂的方法包括下列步骤：收集由砂处理线排放的报废砂，混合由铸型用造型砂排放的报废砂与至少膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及使用膨润土包覆砂作为补充砂用于铸型用的造型用砂处理线。

本发明的用于再生造型砂的方法包括下列步骤：混合报废砂，它使用至少膨润土而再生，从而制造出膨润土包覆砂，作为补充砂用于铸型用的造型用砂处理线。

再者，为了达到上述目的，膨润土包覆砂可以用于面砂或袋囊砂。它的制造方法是用膨润土包覆再生砂和新砂，或者它们之一，以及同时烘干此砂，或者用膨润土包覆再生砂和新砂，或者它们之一以及随后烘干此砂，从而制造出膨润土包覆砂，以及供给膨润土包覆砂至混合工序。

附图说明

图1是本发明的砂处理线的砂流程示意图。

图2是现有技术的砂处理线的砂流程示意图。

图3是本发明的一个实施例的示意图，示出造型砂再生时的砂的流程。

图4是本发明的另一个实施例的示意图，示出造型砂再生时的砂的流程。

图5是本发明的一个实施例的示意图，示出膨润土包覆砂与水混合和用于面砂或袋囊砂。

具体实施方式

在整篇说明书中“再生砂”是指所粘附的杂质已被砂再生装置清除的砂。“新砂”包括人造砂，例如石英砂，锆砂和陶瓷砂。砂的种类不成问题。在本说明书中如果说“至少膨润土”是指除膨润土外可能包括对于造型用湿型砂是必须的成分。“混合工序”是指混合再生砂等、膨润土以及水，从而使再生砂等和膨润土可以均匀地分散在水中。此混合工序允许带水的膨润土与砂的颗粒，例如再生砂等的颗粒粘接。希望进行混合工序时使用震动型搅拌器。但其它型搅拌器也可以使用。

此外，在整篇说明书中，“收集砂”是指在铸型移走后为再次使用收集的砂。“补充砂”是指混合工序前或工序中添加至砂处理线的砂。“膨润土包覆砂”是指用膨润土包覆的砂。膨润土包覆砂的制造方法是将报废砂或为了重复使用处理报废砂而获得的砂包覆膨润土。特殊的是，膨润土包覆砂的制造方法是将报废砂或为了重复使用处理极废砂而获得的砂放入容器可以被加热的震动型搅拌器内处理。随后，报废砂或砂和膨润土经预定时间的混合从而获得混合砂。水的重量比所含膨润土的重量大，在混合时水是一点一点地添加到混合砂内。随后容器被加热以烘干砂和膨润土的混合砂。

本发明的粉状的膨润土具有100％的活性。各种膨润土也可以使用。混合砂的烘干意味减少混合砂中的水含量。许多方法可用于减少水含量。膨润土包覆砂可以制造用于造型用砂处理线的补充砂，由制造商或采购商提供。

在本说明书中“造型用砂处理线”是指制造铸型用造型砂的砂处理线。任何砂，例如，湿型砂、自硬化砂、或壳型用砂都可以使用。“报废砂”是指在铸型移走后由造型用砂处理线排放的砂，例如，湿型砂或型芯用砂。此外，如果杂质已包含在报废砂内，一部分收集砂被移走，以防止型芯用砂不希望地附着在造型砂内。“砂再处理”是指使用砂再处理装置清除附着在砂上的杂质。已有许多种砂再处理装置，例如干型、湿型、烘烤型等。任何种类都可用于本发明。本发明的膨润土包覆砂的制造步骤使用与粉状的膨润土重量相同的或稍大的水，其理由如下：在现有技术的铸型用湿型砂的制造用混合步骤中，这样添加粉状的膨润土，使其活性的膨润土可以是7至8％，以及添加水量可以是3～4％。水与活性膨润土(它是由粉状的膨润土压成的)的比例以及保留的膨润土小于50％。当膨润土包覆砂用于铸型的湿型砂时，此比例不大于50％。相反，上述情况对于用膨润土均匀地包覆砂却是希望的。如果水与粉状的膨润土的重量比小于100％，则粉状的膨润土不能均匀地与再生砂等在短时间内混合。

如果水与粉状的膨润土的重量比过大，则混合和烘干工序都是困难的。因此，希望水与粉状膨润土的重量比为1～3比1。在本发明中，补充砂包括用膨润土包覆砂的方法制成的膨润土包覆砂。这就是说，这种砂是借助混合再生砂等，粉状的膨润土，以及与粉状的膨润土重量相同或稍大的水制造的，以及随后烘干混合砂。此混合砂具有4～8％膨润土和小于2％水。

考虑到混合工序的效率，希望，膨润土包覆砂具有5.5～7.0％膨润土。如果此含量小于5％，则随着此含量的降低抵压力的前缘也变低。如果此含量大于7％，则随着此含量的升高混合变得困难。水的含量小于2％，因为随后附着和硬化的缺点减少。更希望，水的含量为1.5％。

本发明的烘干步骤使用加热。因此，与不使用加热的情况比较，烘干步骤产生的效果是在短的时间内获得均匀包覆的砂。这种加热工序实现的方式为，例如，供给加热的空气，加热搅拌机的容器等。

在本发明的烘干步骤中，进行加热工序和降压，从而使空气由砂粒和膨润土之间的空隙排出。因此，与没有降压的情况比较，可以在短时间内获得均匀的和硬质的膨润土包覆砂。

实例1

图1示出本发明的砂处理线的一个实施例。在图1内砂处理线具有一个循环，它由混合工序和铸型破碎工序组成。搅拌机单独放置在砂处理线旁边用以制造膨润土包覆砂。搅拌机执行加热和降压的功能。

澳大利亚产新的和天然的石英砂以及美国产Na型粉状的膨润土供给至能加热的震动型搅拌机内，以及随后搅拌约1min以制造混合砂。然后在混合工序中与膨润土重量相同或稍大的水被一点一点地添加到混合砂中。再者，搅拌机的容器被加热至120℃以烘干天然的石英砂，膨润土和水的混合砂。其结果是获得具有6％膨润土和2％水的膨润土包覆砂。当混合砂与水混合时，转筒型搅拌机不能混合它们。

随后，重量为收集砂重量10％的膨润土包覆砂被添加到由湿型砂处理线撤出的收集砂中，作为补充砂。再者，粉状的膨润土和给定量的水被添加到收集砂中。它们被Simpson辊筒搅拌机混合。在混合工序开始时取一组混合砂料试样用以试验测定抵抗压力。

此外，按照现有技术方法添加天然的石英砂到收集砂中。此外，粉状的膨润土和给定量的水添加到收集砂中，随后，它们被供给至搅拌机进行混合。对按照现有技术方法获得的混合砂进行相同的工序和试验。

与现有技术方法的结果比较，可以发现，使用本发明的膨润土包覆砂作为补充砂可使混合工序迅速实现以及获得高的抵抗压力。当用扫描电子显微镜观察砂粒的表面时，发现表面由于使用膨润土包覆砂而被更均匀地包覆，优于使用现有技术的情况。

实例2

由砂处理线排放的大量湿型砂被供给至砂再生器，以清除砂粒表面上的附着物，从而制造出再生砂。随后再生砂可以用于代替实例1中上述的新的和天然的石英砂，以及按照实例1中的情况处理。其结果可以与实例1的结果不相上下。它们是有利的。

实例3

在用膨润土包覆砂的工序中不使用加热。与实例1相似，可以实现包覆工序，但所需时间比实例1长。

这些实例的制造膨润土包覆砂的方法包括混合再生砂和新砂或它们之一与膨润土，从而混合砂可用作补充砂，添加到收集砂中。按照本方法，再生砂和新砂或它们之一，粉状的膨润土，以及与粉状的膨润土重量相同的或稍大的水被混合和烘干，从而制造出补充砂。当补充砂被添加到收集砂中时，仅仅用在较短时间内混合它们的方法就可以制造出铸型用湿型砂。对于本工业这种效果是很有价值的。

根据图3和4说明本发明的实例4。

实例4

在图3内，当铸型破碎后，铸型的许多造型砂被收集和返回至混合工序。未收集的砂作为报废砂被传送至砂再生工序，从而被再生装置重新处理。被收集器收集的报废砂处于湿型砂处理线时它是细粉状的。因此，它不是用于本发明的膨润土包覆砂，而是用于路基材料等，或再循环，或最终报废。

粘附在报废砂粒上的杂质被砂再生装置清除。这种报废砂被送去处理，以制造膨润土包覆砂。膨润土包覆砂被送至湿型砂处理线进行混合处理。随后，膨润土包覆砂被送至进行混合工序的装置，以及在这里与收集砂一起用搅拌机混合，从而制造出铸型用的给定的造型砂。它被送至造型装置以制造具有希望性质的铸型。

如图4所示，收集和选择的报废砂可以直接供给至进行处理的装置，以制造膨润土包覆砂，而不必再生报废砂。这就是本发明的实施例之一。在这种情况下，不需要砂再生工序。因此，成本可以降低，处理报废砂所需时间可以缩短。然而，膨润土包覆砂的质量差于使用由报废砂处理成再生砂的情况。

本发明的用于再生铸型用造型砂的方法使用了膨润土包覆砂，这种砂是由再生报废砂的企业制造的。铸型制造厂与企业进行报废砂的商务。有可能由企业订购报废砂和制造膨润土包覆砂。相反，如果制造厂没有任何砂再生装置，当报废砂在铸型制造厂与任何企业之间在商务工序中流通时，湿型砂处理线的主人，铸型用材料的售方，以及制造厂可以提供报废砂给再生砂的企业，再者，制造厂可以用再生砂制造膨润土包覆砂。在这种情况下，如果需要，在包覆膨润土处理之前，报废砂可以用再生装置处理。

此外，也有可能由制造厂重新处理报废砂，以及随后出售处理的砂给膨润土包覆砂的制造厂，以便制造厂制造膨润土包覆砂。

按照本实施例，由铸型用的造型用砂处理线排放的报废砂，包括由湿型砂处理线排放的报废砂，与至少膨润土混合，以制造膨润土包覆砂。随后，膨润土包覆砂被供给至湿型砂处理线，作为补充砂。因此，湿型砂处理线用砂的性质可以在短时间内被控制。此外，以往仅能考虑报废的报废砂也可以有效地利用。

再者，具有膨润土包覆砂的混合砂可以用作面砂和袋囊砂。膨润土包覆砂的制造是借助用已知的搅拌机混合再生砂和新砂，或它们之一与粉状的膨润土和重量相同或稍大的水，以及随后烘干混合砂。混合砂具有4～8％膨润土和2％或更少的水。烘干工序在用膨润土包覆时或包覆后进行。

如果水含量大大超过膨润土含量，则混合和烘干工序变得困难。因此，希望水的重量为膨润土重量的1～3倍，再生砂是由任何种类的造型砂制造的，例如湿型砂、型芯砂、以及自硬化砂，以及由砂粒的表面清除杂质，如粘接剂。

实例5

澳大利亚产新的、天然的石英砂，以及美国产Na型粉状的膨润土在震动型搅拌机内混合约1min，以制造混合砂。随后，与膨润土重量相同或稍大的水在混合工序时一点一点地添加到混合砂中。此外，搅拌机的容器被加热至约100℃以烘干天然的石英砂和膨润土的混合砂。其结果是获得具有6％膨润土和2％水的膨润土包覆砂。随后给定量的水添加至膨润土包覆砂内。它们用已知的搅拌机混合，即使用Simpson型辊筒搅拌机。随后，在混合工序开始时取一组混合砂料试样用以试验测定抵抗压力。再者，天然的石英砂、粉状的膨润土和水在搅拌机内混合和按照上述处理。可以发现，使用膨润土包覆砂的混合砂可使混合工序迅速地实现和获得高的抵抗压力。

在图5内，由处理线收集的收集砂被用作背砂。此外，膨润土和水混合。可以发现，当砂混合被用作面砂或袋囊用砂(袋囊砂)时，可以获得有利的结果。

实例6

由砂处理线的筛网排放的湿型砂料被供给至辊筒型砂再生机，以清除砂粒表面上的附着物，这样制造出再生砂。随后，此再生砂可用于代替实例5中上述的新的，天然的石英砂，以及按实例5中的情况处理。其结果与实例5不相上下。它们是有利的。

实例7

用新硅砂代替实例5中上述的新的和天然的石英砂，以及按照实例5中的情况处理。其结果与实例5的不相上下。它们是有利的。

本实例中使用的膨润土包覆砂的制造方法仅仅借助用膨润土包覆再生砂和新砂，或它们之一，在包覆工序中或之后烘干，以及随后在短时间内制造膨润土包覆砂的混合砂。此混合砂可用于面砂或袋囊砂。因此，湿型砂的给定的性质可以简单地获得。

Claims (7)

1.一种造型砂的再生方法，包括下列步骤：

收集由造型用砂处理线排放的报废砂，

再生收集的报废砂和混合报废砂与膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及

将膨润土包覆砂供给至由湿型砂处理线收集的砂中，作为补充砂。

2.一种造型砂的再生方法，包括下列步骤：

收集由造型用砂处理线排放的报废砂，

混合报废砂与膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及

将膨润土包覆砂供给至由湿型砂处理线收集的砂中，作为补充砂。

3.一种造型砂的再生方法，包括下列步骤：

收集由湿型砂处理线排放的报废砂，

再生收集的报废砂以及混合报废砂与膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及

将膨润土包覆砂供给至由湿型砂处理线收集的砂中，作为补充砂。

4.一种造型砂的再生方法，包括下列步骤：

收集由湿型砂处理线排放的报废砂，

混合报废砂与膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及

将膨润土包覆砂供给至由湿型砂处理线收集的砂中，作为补充砂。

5.根据权利要求1至4中任一项的再生方法，其特征在于，制造膨润土包覆砂的步骤包括混合再生砂或报废砂、粉状的膨润土以及水以制造混合砂，其中水与粉状的膨润土的重量比为1～3比1，以及烘干混合砂。

6.根据权利要求5的再生方法，其特征在于，烘干混合砂的步骤包括加热工序或加热和降压工序。

7.一种造型砂的再生方法，它包括下列步骤：

收集由造型用砂处理线排放的报废砂，

混合由造型用砂处理线排放的报废砂与膨润土，从而制造出膨润土包覆砂，以及

使用膨润土包覆砂作为造型用砂处理线的补充砂。

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