CN101209485B - 一种旧砂再生方法及其旧砂再生系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旧砂再生方法及其旧砂再生系统。把水玻璃旧砂置于热流旧砂再生机1中加热清洗，溶解掉旧砂表面的惰性膜，然后让污水透过再生砂层，污水中的细粉被截留在再生砂中，水玻璃随水流入储水箱。把再生砂送入烘干机10中烘干后再送入干法再生机18中去除粉尘即得到干净的再生砂。储水箱中的液体可多次重复回用于清洗旧砂。当溶液中水玻璃含量高到不能回用时，可将溶液进行浓缩、回收。本发明既可生产出高质量再生砂，又实现污水零排放。

Description

一种旧砂再生方法及其旧砂再生系统

技术领域

本发明涉及铸造生产中所使用的旧砂再生方法及旧砂再生设备。 

背景技术

铸造生产中广泛使用水玻璃砂造型。水玻璃砂具有无毒无味、成本低廉、使用简便等许多优点，是公认的最不影响人体健康的铸造方法。目前由于水玻璃旧砂再生困难，生产上一般用一次就废弃了。大量旧砂的废弃既严重污染了环境又浪费了资源，几十年来一直没有很好的解决方法和比较理想的再生设备。 

利用水玻璃溶于水的特点，采用湿法再生此类旧砂效果比较显著，但传统的湿法再生方法及所用设备都存在着二个习惯性偏见：即“砂从水出”和“湿法去泥”，也就是无论用什么方法再生水玻璃旧砂，最后都是把洗好的再生砂从洗砂水中取出，再把水中的粉尘分离出去。由于再生砂直接出自污水，为了保证再生砂表面的洁净度就必须增大洗砂用水以尽量稀释水中粘结剂、粉尘等污染物的浓度。每再生一吨砂耗水量可高达二十吨并产生同样多的污水。这种含有大量粉尘(其中许多粉尘是铸造过程中特意加入的粘性很大粒度很细在水中悬浮能力强的膨润土或耐火粘土)和水玻璃的混合污水，要将它们彻底无害化处理非常困难，若直接排放则严重污染环境，若进行处理则需另设庞大复杂的污水处理系统，并投入高昂的运行费用，在经济上得不偿失。申请人在专利《ZL99127564.0》中披露了二种热流旧砂再生机可以大幅度减少污水产生，从而降低污水处理费用。但由于最终又进入了“砂从水出”和“湿法去泥”的误区，因此未能从根本上彻底解决问题。 

为了避开旧砂再生污水处理这一难题，目前旧砂再生多转向采用干法再生。由于水玻璃旧砂具有较强的吸湿性，包裹在旧砂表面的惰性膜韧性较高，所以干法再生此类旧砂效果较差，再生砂中氧化钠去除率一般只有30～50％，其质量远比不上湿法再生砂，在生产中通常只作填充砂用。另外干法再生过程中产生的大量含水玻璃的粉尘，很难被重新利用，废弃后仍会对环境造成二次污染。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供了一种旧砂再生方法及实现该方法的旧砂再生系统。其目的在于一方面能生产高质量再生砂以满足生产需求，另一方面在不另行设置污水处理系统的情况下，所述旧砂再生系统同时还具有 可以便捷、低廉、清洁地回收洗砂污水中所含水玻璃和粉尘等不溶物的功能，从而实现水反复回用，污水零排放。 

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是提供一种旧砂再生方法及实现该方法的旧砂再生系统。该方法除了包括把旧砂置于水中并施以加热、强力搅拌等措施进行清洗，把再生砂烘干，还包括四项改进：其一是改“砂从水出”为“水从砂出”，其二是改“湿法去泥”为“干法去泥”。“水从砂出”即洗砂结束后让含有大量粉尘和水玻璃的污水透过再生砂层然后排出砂外。由于砂层的过滤作用，溶于污水中的水玻璃随着液体排出砂外，粉尘等不溶物则被截留在砂层中。“干法去泥”即把剩下的含有大量的粉尘的再生砂先脱水干燥、筛分，再把混在砂中的粉尘分离出去。此时再生砂中已基本不含水玻璃，可是仍含有许多粘性很强的粘结剂膨润土。部分粉尘被膨润土牢牢地粘附在砂粒表面，仅靠烘干、筛分、风选等简单办法不易将其去除，但由于砂中没有了水玻璃，所以烘干后砂粒表面裹着的粘土膜属脆性膜，采用强力搓擦、撞击的方法可将其有效去除。其三是收集、储存从砂中过滤出的溶液，让其重新回用于旧砂再生。该溶液不含粉尘，呈透明状，其水玻璃浓度较低，可以继续溶解旧砂中的水玻璃惰性膜。其四是把经多次使用水玻璃含量较高的溶液进行浓缩、回收。回收的水玻璃简单再加工后可重新用于铸造生产。 

为了节约用水，所述旧砂再生方法洗砂采用一批一清、间断作业。其主要步骤如下： 

一、把经破碎、磁选等工序予处理过的水玻璃旧砂和水置于容器中并施以加热，强力搅拌等措施，旧砂表面的惰性膜在水中迅速溶解、脱落，旧砂变成一粒粒松散的再生砂。 

二、洗砂结束后，让含有大量粉尘和水玻璃的污水透过再生砂层排出容器并流入预先准备好的储水箱中。当溶液排净后从容器中放出再生砂。 

三、把从容器中放出的含有大量粉尘和其它不溶物的再生砂进行脱水、干燥、筛分。 

四、把混在干再生砂中的粉尘从砂中分离出去。 

五、把储水箱中的溶液重新加入容器中并放入旧砂，重复上述旧砂再生过程。 

六、储水箱中的溶液经多次使用后，其中的水玻璃含量逐渐增大，当其浓度达到不能再继续回用时，对溶液进行浓缩处理并回收。 

上述旧砂再生系统包括热流旧砂再生机(简称热流再生机)、振动烘干机(简称烘干机)、离心撞击式旧砂再生机(简称离心再生机)、中间砂斗、斗式提升机(简称斗提机)、除尘器、储水箱、蒸发器。其中热流再生机包括桶体、进砂斗、进热口、排砂口密封底板、搅拌装置。进砂斗设在桶体顶部，搅拌装置通过轴承座安装在桶体顶部其叶轮处于桶体内部。进热口设在桶体下部并通过管道和锅炉连通。桶体底部设有排砂口密封底板，底板可以开启或关闭排砂口，底板上部设有金属网，下部设有排水管，排水管和储水箱连通，储水箱通过管道又和蒸发器连通。烘干机包括塔身、进砂漏斗、进热口、叶片、振动电机、排砂口、筛子。进砂漏斗设在塔身顶部，叶片设在塔身内部，进热口设在塔身下部并通过管道和热风炉连通。振动电机设在塔身的外侧壁，塔身底部还设有筛子和排砂口。离心再生机包括桶体、进砂漏斗、反击圈、再生盆、电机、风叶、排砂口。进砂漏斗设在桶体顶部，再生盆处于桶体内部，反击圈设在再生盆的上方，再生盆内的砂子可抛到反击圈的内壁上。电动机固定在桶体外侧壁，再生盆通过轴承座及三角传动带和电动机连接。风叶固定在再生盆下部，电动机可以带动再生盆和风叶旋转。桶体上部设有排尘口，并通过管道和除尘器连通。中间砂斗设在热流再生机排砂口密封底板的下方。烘干机的进砂漏斗与中间砂斗的排砂口之间，离心再生机的进砂漏斗与烘干机的排砂口之间均设有斗提机连通。以上管道上均设有阀门。所述烘干机也可采用滚筒烘干机或热气流烘干机。所述离心再生机也可采用振动旧砂再生机、气流旧砂再生机。所述斗提机也可采用螺旋输送机、气力输送机。 

热流再生机的功能主要在于去除旧砂中残留的粘结剂水玻璃，并把旧砂中的粉尘截留在再生砂层中。烘干机的功能主要在于把热流再生机排出的含粉尘再生湿砂脱水、烘干，使之有利于下道除尘工序顺利进行，同时把混入再生砂中的未溶废砂块及其它异物分离出去。离心再生机的功能主要在于把附着在砂粒表面的粉尘从再生砂中分离出去。蒸发器的功能是浓缩洗砂污水，回收水玻璃。 

本发明的优点： 

1、去除砂粒表面惰性膜能力强，能去除混在砂中未溶的焦砂块及其它异物，再生砂质量高，可100％取代新砂使用，做面砂、芯砂均可。 

2、把热湿法旧砂再生去水玻璃容易去泥难，干法旧砂再生去泥容易去水玻璃难的各自优势结合在一起，取长补短，达到了既能生产高质量再生砂，又能清洁去泥去水玻璃的最佳效果。 

3、再生用水可反复回用，节约水资源。 

4、溶旧砂再生装置和污水处理装置为一体，可以在生产再生砂的同时便捷、低成本地处理含有大量粉尘和水玻璃的污水，并回收其中的粘结剂水玻璃及不含水玻璃的细粉，化害为宝，实现污水零排放。彻底解决了水玻璃旧砂再生难这一困扰铸造行业几十年的公认难题。 

以上结合附图对本发明的优选实施例进行具体的描述。 

附图说明

附图1是本发明第一实施例的简图，其中局部被剖开。 

附图2是本发明另一实施例的简图，其中局部被剖开。 

具体实施方式

图1示出旧砂再生系统包括热流再生机1、中间砂斗9、烘干机10、离心再生机18。热流再生机1为立式装置，包括进砂斗2、搅拌装置3、桶体4、进热管5、排砂口密封底板6、金属网8、排水管7。桶体4安装在机架(图中未画出)上，进砂斗2设在桶体4的顶部，搅拌装置3通过轴承座安装在桶体4的顶部其叶轮处在桶体内部。进热管5设在桶体4下部并和桶体内相通。进热管5同时还连通锅炉(图中未画出)。桶体4的底部设有排砂口密封底板6，底板可以开启、关闭排砂口，底板上部设有金属网8，下部设有排水管7，排水管7和储水箱(图中未画出)连通。储水箱通过管子和蒸发器连通(图中未画出)。中间砂斗9设在排砂口密封底板6的下方并固定在支架上(图中未画出)。烘干机10为立式装置，包括进砂漏斗11、塔身12、叶片13、振动电机14、筛子16、排砂口15、进热口17。进砂漏斗11安装在塔身12的顶部，塔身内部设有叶片13，振动电机14安装在塔身12的外侧，塔身12底部设有筛子16和排砂口15，进热口17设在塔身12的下部并和塔身内部相通，进热口通过管道和热风炉(图中未画出)连通。离心再生机18也为立式装置，包括进砂漏斗19、桶体20、排尘口21、反击圈22、再生盆23、风叶24、轴承座25、电机26、三角传动带27、排砂口28。进砂漏斗19设在桶体20的顶部，再生盆23设在桶体20的内部并处在进砂漏斗19的下方。反击圈22设在再生盆的上方，再生盆内的砂粒可抛到反击圈的内壁上。再生盆23通过轴承座25、三角传动带27与固定在桶体20外侧的电动机26相连。风叶24固定在再生盆23的下部，电动机可以带动再生盆23和风叶24旋转。桶体20上部设有排尘口21，排尘口通过管道和除尘器(图中未画出)连通。桶体20底部设有排砂口28。上述管道上均设有阀门 (图中未画出)。中间砂斗9、烘干机10、离心再生机18之间由斗提机(图中未画出)连通。 

进行旧砂再生时，把经过破碎、磁选等工序予处理过的水玻璃旧砂经热流旧砂再生机1顶部的进砂斗2送入桶体4中，加入水后打开进热管5上的阀门，通入高温蒸汽，同时开动搅拌装置3。在高温热气和强力搅拌的共同作用下，砂粒表面裹着的水玻璃惰性膜迅速溶解、脱落，成为再生砂。当再生砂满足要求后，关闭进热管5上的阀门并停止搅拌，打开排水管7上的阀门，溶有水玻璃同时含有大量细粉的污水即透过再生砂层及挡砂金属网8经排水管7流入机体外的储水箱中。由于砂层的过滤作用，污水中的粉尘被截留在砂层中，排出的液体中只含有水玻璃呈透明状。液体排净后，开启排砂口密封底板6，松散的再生砂流入中间砂斗9，再由斗提机送入烘干机10顶部的进砂漏斗11并流入烘干机内烘干。当桶体4内的再生砂排完后关闭排砂口密封底板6和排水管7，重新装入旧砂和水(此水为储水箱中的含水玻璃液体)后，重复上述旧砂再生过程。如此反复操作，从排水管7内排出的液体中的水玻璃含量逐渐增高，当水玻璃含量高到液体不能回用时，则用管子把储水箱中的该液体送到蒸发器浓缩。浓缩后的水玻璃经简单加工后可重用于造型。 

进入烘干机10顶部进砂漏斗内的再生砂落在塔身12内的叶片13上，在振动电机14的作用下，叶片上的再生砂继续下落，在此过程中从进热口17进入塔身内的高温气流穿过叶片及下落的砂粒沿着塔身12上升，迅速将再生砂脱水、烘干。被烘干的再生砂透过筛子16从排砂口15中流出，再由斗提机送入离心再生机18顶部的进砂漏斗19中，混在再生砂中未溶的焦砂块和其它异物则留在筛面上被分离出去。 

进入离心再生机18顶部进砂漏斗19中的再生砂，流入再生盆23内，此时再生盆在电动机26的带动下高速旋转，再生盆23内的再生砂受离心力的作用被抛向反击圈22，并又弹回再生盆内。再生砂在上述反复、强烈的搓擦、撞击过程中砂粒表面附着的粉尘被迅速剥离。在风叶24和除尘器抽力的共同作用下，粉尘通过排尘口21被抽入除尘器中。干净的再生砂经反击圈22和再生盆23之间的间隙从排砂口28流出机外。 

图2示出了本发明的另一个实施方式。与第一实施例相同处是仍采用热流再生机1去除旧砂中的水玻璃。不同之处是采用热气流烘干机10烘干再生砂，采用横吹气流旧砂再生机(简称横吹再生机)18去除再生砂中的粉尘。热气流 烘干机还起着传递输送再生砂的作用。 

图2示出旧砂再生系统包括热流再生机1、筛子9、热气流烘砂机10、横吹再生机18。其中热流再生机1与第一实施例中的热流再生机1相同，筛子9设在热流再生机底部排砂口密封底板6的下方并固定在支架(图中未画出)上。热气流烘干机10包括输送管14、卸料器16、喉管13，喉管的上端出砂口和输送管14连通，下端设有进热管12和热风炉(图中未画出)连通，喉管13的进砂口和筛子9的排砂口连通。卸料器16设在横吹再生机18的上方，卸料器排砂口27和横吹再生机18顶部的进砂漏斗19连通，进砂口15和输送管14的出砂口连通。卸料器16的上部还设有排尘管17与除尘器(图中未画出)连通。横吹再生机18的进砂漏斗19设在桶体20的顶部，进砂漏斗19的下部设有与其相通的混合室24，混合室的左侧设有与其相通的喷管23，右侧设有喷嘴25，喷嘴前端深入混合室24内，后端同进风管26连通。喷管23的前方设有挡盖22。上述进砂漏斗19、挡盖22、喷管23、混合室24、喷嘴25共同组成了一个再生单元。在横吹再生机内部分上下两层设有两套相互连通的所述再生单元。横吹再生机18的上部设有排尘管21与除尘器(图中未画出)连通。 

进行旧砂再生时，热流再生机1的旧砂再生过程与第一实施例相同。从热流再生机1中排出的再生砂落入筛子9，松散的再生砂穿过筛网进入喉管13，再生砂中未溶的焦砂块及其它异物则顺着筛面从排渣口11排出。在安装在除尘器上的高压引风机的作用下喉管13经进热管12吸入高温高速气流。落入喉管内的再生砂被高速热气流沿着输送管14携带到卸料器16内并经排砂口27、进砂漏斗19、进入混合室24中。再生砂在输送管14内悬浮前进的过程中被迅速烘干。当再生砂进入混合室后，喷嘴25中喷出由进风管26引入的高速气流，气流带着再生砂通过喷管23喷到挡盖22上。在此过程中，砂粒之间、砂粒与挡盖之间产生强烈的撞击、搓擦，附着在砂粒表面的粉尘很快脱落，经排尘口21被除尘器抽走，再生砂进入下层再生单元进一步净化，最后合格的再生砂从横吹再生机18底部排出。 

以上所述仅是本发明的优选实例，在不脱落离本发明原理的前提下，还可以若干变形或改进，都应视为属于本发明专利保护范围。 

Claims (2)

1.一种旧砂再生系统，其特征在于：包括热流再生机(1)、中间砂斗(9)、烘干机(10)、离心再生机(18)；热流再生机(1)为立式装置，包括进砂斗(2)、搅拌装置(3)、桶体(4)、进热管(5)、排砂口密封底板(6)、金属网(8)、排水管(7)，桶体(4)安装在机架上，进砂斗(2)设在桶体(4)的顶部，搅拌装置(3)通过轴承座安装在桶体(4)的顶部，搅拌装置(3)的叶轮处在桶体内部，进热管(5)设在桶体(4)下部并和桶体内相通，进热管(5)同时还连通锅炉，桶体(4)的底部设有排砂口密封底板(6)，底板能够开启、关闭排砂口，底板上部设有金属网(8)，底板下部设有排水管(7)，排水管(7)和储水箱连通，储水箱通过管子和蒸发器连通；中间砂斗(9)设在排砂口密封底板(6)的下方并固定在支架上；烘干机(10)为立式装置，包括进砂漏斗(11)、塔身(12)、叶片(13)、振动电机(14)、筛子(16)、排砂口(15)、进热口(17)，进砂漏斗(11)安装在塔身(12)的顶部，塔身内部设有叶片(13)，振动电机(14)安装在塔身(12)的外侧，塔身(12)底部设有筛子(16)和排砂口(15)，进热口(17)设在塔身(12)的下部并和塔身内部相通，进热口通过管道和热风炉连通；离心再生机(18)也为立式装置，包括进砂漏斗(19)、桶体(20)、排尘口(21)、反击圈(22)、再生盆(23)、风叶(24)、轴承座(25)、电动机(26)、三角传动带(27)、排砂口(28)，进砂漏斗(19)设在桶体(20)的顶部，再生盆(23)设在桶体(20)的内部并处在进砂漏斗(19)的下方，反击圈(22)设在再生盆的上方，再生盆内的砂粒能抛到反击圈的内壁上，再生盆(23)通过轴承座(25)、三角传动带(27)与固定在桶体(20)外侧的电动机(26)相连，风叶(24)固定在再生盆(23)的下部，电动机带动再生盆(23)和风叶(24)旋转，桶体(20)上部设有排尘口(21)，排尘口通过管道和除尘器连通，桶体(20)底部设有排砂口(28)；上述管道上均设有阀门，中间砂斗(9)、烘干机(10)、离心再生机(18)之间由斗提机连通。

2.一种利用权利要求1所述的旧砂再生系统进行旧砂再生的方法，其特征在于：把经过破碎、磁选工序预处理过的水玻璃旧砂经热流再生机(1)顶部的进砂斗(2)送入桶体(4)中，加入水后打开进热管(5)上的阀门，通入高温蒸汽，同时开动搅拌装置(3)，在高温热气和强力搅拌的共同作用下，砂粒表面裹着的水玻璃惰性膜迅速溶解、脱落，成为再生砂，当再生砂满足要求后，关闭进热管(5)上的阀门并停止搅拌，打开排水管(7)上的阀门，溶有水玻璃同时含有大量细粉的污水透过再生砂层及挡砂金属网(8)经排水管(7)流入机体外的储水箱中，由于砂层的过滤作用，污水中的粉尘被截留在砂层中，排出的液体中只含有水玻璃呈透明状，液体排净后，开启排砂口密封底板(6)，松散的再生砂流入中间砂斗(9)，再由斗提机送入烘干机(10)顶部的进砂漏斗(11)并流入烘干机内烘干，当热流再生机的桶体内的再生砂排完后关闭排砂口密封底板(6)和排水管(7)，重新装入旧砂和水，此水为储水箱中的含水玻璃液体，重复上述旧砂再生过程，如此反复操作，从排水管(7)内排出的液体中的水玻璃含量逐渐增高，当水玻璃含量高到液体不能回用时，则用管子把储水箱中的液体送到蒸发器浓缩，浓缩后的水玻璃经简单加工后重用于造型；

进入烘干机(10)顶部进砂漏斗内的再生砂落在塔身(12)内的叶片(13)上，在振动电机(14)的作用下，叶片上的再生砂继续下落，在此过程中从进热口l(17)进入塔身内的高温气流穿过叶片及下落的砂粒沿着塔身(12)上升，迅速将再生砂脱水、烘干，被烘干的再生砂透过筛子(16)从排砂口(15)中流出，再由斗提机送入离心再生机(18)顶部的进砂漏斗(19)中，混在再生砂中未溶的焦砂块和其它异物则留在筛面上被分离出去；

进入离心再生机(18)顶部进砂漏斗(19)中的再生砂，流入再生盆(23)内，此时再生盆在电动机(26)的带动下高速旋转，再生盆(23)内的再生砂受离心力的作用被抛向反击圈(22)，并又弹回再生盆内，再生砂在上述反复、强烈的搓擦、撞击过程中砂粒表面附着的粉尘被迅速剥离，在风叶(24)和除尘器抽力的共同作用下，粉尘通过排尘口(21)被抽入除尘器中，干净的再生砂经反击圈(22)和再生盆(23)之间的间隙从排砂口(28)流出机外。

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