CN102825212B - 加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的方法及装置，通过保温罐内设置的表面亲水聚结填料对水滴的润湿聚结和碰撞聚结作用，使模料中的水滴吸附聚结在填料表面上，逐渐形成大水滴并在填料表面产生流动，从边缘脱落，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。控制系统根据温度、压力、蜡水界面等传感器的值控制加热功率，调节进出料流量和排水流量，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。

Description

加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的方法及装置

一、技术领域

本发明属于固－液和液－液分离技术领域，尤指一种加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的方法及装置，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。

二、背景技术

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－搅拌蒸发脱水－静置脱渣；第二种为快速蒸发脱水－搅拌蒸发脱水－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（一个处理流程需要15-30小时），而且耗能，设备占用空间大。

三、发明内容

本发明的目的是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，提供了一种将熔化回收模料在加压下利用填料表面的亲水性将水滴聚结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。

本发明的另一目的是提供实现上述加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的装置。

本发明的方法和装置是利用聚结填料表面的亲水性，通过润湿聚结和碰撞聚结作用，使模料中的水滴吸附聚结在填料表面上，逐渐形成大水滴并在填料表面产生流动，从边缘脱落，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。

本发明的目的是通过以下方式实现的：本加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的方法包括以下步骤：

（1）向保温罐中加入一定液位的纯净水，启动控制系统进行加热，将保温罐、管路、阀门、泵头等加热至处理工艺温度，并在罐内维持一定压力，保持水温在沸点以下；

（2）启动进料控制阀和出料控制阀，将经预加热到处理温度的待处理模料输送到保温罐中，通过进液分布器稳流，模料经过聚结填料处理后经出料口排出；处理过程中在罐内维持一定压力，保持水温在沸点以下；

（3）通过分离水冷却器冷却的罐内的含渣分离水，打开排放控制阀进行排水，保持罐内的蜡水界面位和压力恒定。

（4）控制系统根据传感器动态检测罐内的压力、温度和蜡水界面位等参数调节进料控制阀、出料控制阀和排水控制阀，调节罐内模料的停留时间和处理速度，从而实现对模料的连续式脱水脱渣处理。

为了更好的实现本发明，所述的处理工艺温度、压力和处理速度等参数根据模料自身的性质决定。

实现上述加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质方法的装置，包括回收模料储存加热搅拌桶、保温罐、输送泵、控制系统，保温罐内设有进液分布器和聚结填料；进液分布器与保温罐的进料控制阀相连；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放控制阀相连；所述控制系统与进料控制阀、出料控制阀、分离水排放控制阀连接，且与保温罐内设有的料温、压力、蜡水界面传感器分别连接。通过控制系统，控制整个加压聚结脱水脱渣装置的运行，实现进料、出料和排水的平衡。

为了更好的实现本发明，所述的保温罐可为立式罐或卧式罐；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。

所述的聚结填料为表面亲水性的规整填料或散装填料。

所述的进液分布器为伞状孔板（用于立式罐）或平面孔板（用于卧式罐）结构，以保证料液在罐内的均匀流动和水的沉降。

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。

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。

上述加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的方法及装置，可应用于不同种类的熔模铸造模料的脱水和脱渣处理。

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的加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的方法及装置，可以在较短的时间内将模料中的水分和杂质除去，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）在填料的聚结作用下，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。

四、附图说明

图1本发明加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的立式罐装置的结构示意图

图2本发明加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的卧式罐装置的结构示意图

图中：1、保温罐2、进料控制阀3、进液分布器4、聚结填料5、压力传感器6、出料控制阀7、视窗8、分离水冷却器9、分离水排放控制阀10、水包

五、具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步地详细说明。

实施例一

如图1所示，本加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的立式罐装置，包括控制系统(未画出），保温罐1、进料控制阀2、进液分布器3、聚结填料4、压力传感器5、出料控制阀6、视窗7、分离水冷却器8、分离水排放控制阀9；聚结填料4填充于保温罐1内的中部区域，其下方为进液分布器3，进液分布器3与保温罐1下方的进料控制阀2连接；保温罐1的顶部与出料控制阀6相连，并设有压力传感器5；保温罐1的底部与分离水冷却器8相连，分离水冷却器8的出口设有含渣分离水的排放控制阀9；在保温罐1下方蜡水界面处设有观察视窗7；控制系统与进料控制阀2、出料控制阀6、分离水排放控制阀9连接，且与保温罐1内设有的料温、压力、蜡水界面传感器分别连接。通过控制系统控制装置运行，实现进料、出料和排水的平衡。

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。

保温罐1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1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1无需设加热输入口、输出口。

聚结填料为表面亲水的规整填料（如不锈钢波纹填料、陶瓷波纹填料）或散装填料（如不锈钢或陶瓷质的拉西环、鲍尔环等）。

输送泵、进料控制阀2和出料控制阀6、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6、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。

实施例二

如图2所示，本加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的卧式罐装置，包括控制系统(未画出），保温罐1、进料控制阀2、进液分布器3、聚结填料4、压力传感器5、出料控制阀6、视窗7、分离水冷却器8、分离水排放控制阀9，水包10；保温罐1的一端与进料控制阀2连接，另一端从顶部与出料控制阀6相连，并设有压力传感器5测量保温罐1内的压力；进料控制阀2与保温罐1内的进液分布器3连通；聚结填料4填充于保温罐1内的中部区域；保温罐1的底部设有水包10，水包10与分离水冷却器8相连，分离水冷却器8的出口设有含渣分离水的排放控制阀9；在水包10上设有观察视窗7；控制系统与进料控制阀2、出料控制阀6、分离水排放控制阀9连接，且与保温罐1内设有的料温、压力、蜡水界面传感器分别连接。通过控制系统控制装置运行，实现进料、出料和排水的平衡。

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。

保温罐1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1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1无需设加热输入口、输出口。

聚结填料为表面亲水的规整填料（如不锈钢波纹填料、陶瓷波纹填料）或散装填料（如不锈钢或陶瓷质的拉西环、鲍尔环等）。

输送泵、进料控制阀2和出料控制阀6、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6、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。

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。

Claims (1)

1.加压聚结脱除熔模铸造模料中水分和固体杂质的方法，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纯净水，启动控制系统进行加热，将保温罐、管路、阀门、泵头加热至处理工艺温度，并在罐内维持一定压力，保持水温在沸点以下；(2)启动进料控制阀和出料控制阀，将经预加热到处理温度的待处理模料输送到保温罐中，通过进液分布器稳流，模料经过聚结填料处理后经出料口排出；处理过程中在罐内维持一定压力，保持水温在沸点以下；(3)通过分离水冷却器冷却罐内的含渣分离水，打开排放控制阀进行排水，保持罐内的蜡水界面位和压力恒定；(4)控制系统根据传感器动态检测罐内的压力、温度和蜡水界面位参数调节进料控制阀、出料控制阀和排水控制阀，调节罐内模料的停留时间和处理速度，从而实现对模料的连续式脱水脱渣处理；

该方法使用的装置结构如下：包括回收模料储存加热搅拌桶、保温罐、输送泵、控制系统，保温罐内设有进液分布器和聚结填料；进液分布器与保温罐的进料控制阀相连；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放控制阀相连；所述控制系统与进料控制阀、出料控制阀、分离水排放控制阀连接，且与保温罐内设有的料温、压力、蜡水界面传感器分别连接；

所述的保温罐为立式罐，或卧式罐；

所述的聚结填料为表面亲水性的规整填料或散装填料；

所述的进液分布器为伞状孔板或平面孔板结构；

所述的输送泵、进料控制阀和出料控制阀、及其相连的管路均设有加热保温装置；

所述的分离水冷却器采用水冷或空冷的方式将含渣水冷却后排放。