CN104923545B - 一种3d金属打印机所产生废弃金属粉末的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3D金属打印机所产生废弃金属粉末的处理工艺，具体步骤如下：(1)将3D金属打印机所产生废弃水及金属粉末过滤；(2)过滤得到的金属粉末与膨润土按照1∶50的重量比混合均匀；(3)在步骤(2)制备的混合物中加入碱液，反应完全；(4)将反应物在充入氩气的气氛炉中进行1150度烘干烧结。本发明的有益效果是：本发明利用膨润土的物理吸附性和化学稳定性，与金属粉末混合不会产生易燃易爆的情况，操作过程极为安全。利用酸碱中和的化学原理来破坏金属合金原本的化学结构，使原本不稳定的化学键趋于稳定，利用高温烘干结晶彻底使活跃性金属粉末变成惰性，不再对人们的生活产生不利影响。
Description
技术领域
本发明涉及金属废料处理工艺，特别涉及一种3D金属打印机所产生废弃金属粉末的处理工艺。
背景技术
当今社会科学技术发展迅速，高新合金材料在科技中占有比重越来越大，钛合金，钴铬合金在航天医疗行业应用越来越多。尤其在代表当今最高科技生产力的3D金属激光打印中被广泛利用，在被使用的同时会产生一定的金属粉末废料。这些合金废弃粉末如果处理不当会对人体和环境带来危害(金属粉末和滤尘被认定为高危级，含有重金属元素，长期接触会对皮肤造成永久性伤害甚至引起过敏反应。)在国内环保日益紧张的严峻情况下，环保生产发展是企业的必经之路。
3D打印技术在国内尚属创新性生产力，国内并没有成熟系统的对于废弃粉末处理的技术方案，有一部分废弃粉末进入废水处理厂进行沉淀处理，另一部分经过过滤后成为废弃粉末进入普通垃圾回收场。
现有技术的缺点：3D打印所用的金属粉末具有在常温下自燃，易爆的特性，在运输及存储过程中易产生危险和二次污染。沉淀并不能使金属粉末完全提取，不符合环保的可持续发展。合金元素中含有重金属，如不慎进入人们的生活圈，长期接触可危害人们的身体健康。金属粉末提取后没有妥善处理。金属元素依然具有活性，对环境和人们的生活造成干扰。金属粉末的直径在10um-60um之间，普通的过滤并不能使直径如此小的颗粒过滤提取出来。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供
本发明采用如下技术方案：
一种3D金属打印机所产生废弃金属粉末的处理工艺，具体步骤如下：
(1)将3D金属打印机所产生废弃水及金属粉末过滤；
(2)过滤得到的金属粉末与膨润土按照1∶50的重量比混合均匀；
(3)在步骤(2)制备的混合物中加入碱液，反应完全；
(4)将反应物在充入氩气的气氛炉中进行1150度烘干烧结。
在上述方案的基础上，步骤(1)过滤使用的是板框式压滤机。
在上述方案的基础上，步骤(1)过滤是多层过滤。
在上述方案的基础上，多层过滤为9层过滤，九层滤膜依次为100μm、80μm、60μm、40μm、20μm、10μm、8μm、4μm和1μm。
在上述方案的基础上，过滤压力为1.8MPa。
在上述方案的基础上，所述碱液为NaOH、KOH或BaOH。
在上述方案的基础上，所述碱液的浓度为5.9％。
在上述方案的基础上，步骤(4)的具体方法为：将步骤(3)中所得粘稠状混合物放入气氛炉中，开启真空泵，将炉内空气抽出，充入纯净度为99.95％的氩气，直至炉内空气完全排出，开始对气氛炉进行升温加热，在60分钟时间内将炉内温度从常温加热到1150度，保持1150度的恒定温度将混合物烧结100分钟，后经在炉内50分钟降温冷却至常温得到不规则固体。
本发明的有益效果是：
本发明利用膨润土的物理吸附性和化学稳定性，与金属粉末混合不会产生易燃易爆的情况，操作过程极为安全。利用酸碱中和的化学原理来破坏金属合金原本的化学结构，使原本不稳定的化学键趋于稳定，利用高温烘干结晶彻底使活跃性金属粉末变成惰性，不再对人们的生活产生不利影响。本发明的所有工序在企业内部就可以完成，降低了生产成本。运输过程中不再需要防暴专用车进行运输，普通货车就可完成，降低了企业运输成本。排放的水经层层过滤，满足国家规定的排放水标准，也可直接循环利用，环保节能。本发明中通过化学反应使合金金属粉末活性降低，属性稳定，不再易燃易爆，增加了安全保障。最终形成的不规则固体(以硅酸盐，Al2O3，Ti2O为主)，分子构造稳定，常温常压下不会发生质变，无刺激性气味，人体接触不会对人的健康造成威胁。
综上所述3D金属打印机所产生废弃金属粉末的处理工艺操作简单，对设备损耗程度低，运营成本低，既能使水资源能循环利用，又能消除对员工健康的隐患，还达到了节能环保的效果，将来3D打印技术将会是高新科技中最重要的组成部分，而它的废弃材料处理工艺将成为科技发展的必要环节。
具体实施方式
实施例1
1、3D金属打印机产生的废弃金属粉末每天清理一次，每次为6g，这6g金属粉末存在于10L的水中。每周末集中处理一次，一周产生36g金属粉末存放于一个装有60L水的密闭容器中，在常温下保存。
2、将所得金属粉末和水的混合物通过板框式压滤机在1.8mPa的压力下进行过滤分离，分离过程中一共经过9层过滤膜，过滤膜的直径分别为100μm、80μm、60μm、40μm、20μm、10μm、8μm、4μm和1μm。过滤后分别得到湿润的金属粉末和可循环使用的水。
3、将过滤得到的金属粉末和膨润土按照1∶50的重量比混合均匀(每36g金属粉末同1800g的膨润土进行混合)。
4、将(3)中得到的混合物加入到480L NaoH碱性溶液(浓度为5.9％)中，在常温常压下发生化学反应，生成以硅酸盐，Al2O3，Ti2O为主的粘稠状混合物，混合物在常温常压下比较稳定，无刺激性气温，不会发生自燃，对人体无伤害。
5、将4中所得粘稠状混合物放入气氛炉中，开启真空泵，将炉内空气抽出，充入纯净度为99.95％的氩气，直至炉内空气完全排出，开始对气氛炉进行升温加热，在60分钟时间内将炉内温度从常温加热到1150度，保持1150度的恒定温度将混合物烧结100分钟，后经在炉内50分钟降温冷却至常温得到不规则固体。
6、经5步骤得到的不规则固体十分稳定，可保证安全的长途运输和存储。
Claims (4)
1.一种3D金属打印机所产生废弃金属粉末的处理工艺，其特征在于：具体步骤如下：
(1)将3D金属打印机所产生废弃水及金属粉末过滤；
(2)过滤得到的金属粉末与膨润土按照1∶50的重量比混合均匀；
(3)在步骤(2)制备的混合物中加入碱液，反应完全；
(4)将反应物在充入氩气的气氛炉中进行1150度烘干烧结；
步骤(1)过滤使用的是板框式压滤机；
步骤(1)过滤是多层过滤；
多层过滤为9层过滤，九层滤膜依次为100μm、80μm、60μm、40μm、20μm、10μm、8μm、4μm和1μm；
过滤压力为1.8MPa。
2.根据权利要求1所述的3D金属打印机所产生废弃金属粉末的处理工艺，其特征在于：所述碱液为NaOH、KOH或BaOH。
3.根据权利要求2所述的3D金属打印机所产生废弃金属粉末的处理工艺，其特征在于：所述碱液的浓度为5.9％。
4.根据权利要求1所述的3D金属打印机所产生废弃金属粉末的处理工艺，其特征在于：步骤(4)的具体方法为：将步骤(3)中所得粘稠状混合物放入气氛炉中，开启真空泵，将炉内空气抽出，充入纯净度为99.95％的氩气，直至炉内空气完全排出，开始对气氛炉进行升温加热，在60分钟时间内将炉内温度从常温加热到1150度，保持1150度的恒定温度将混合物烧结100分钟，后经在炉内50分钟降温冷却至常温得到不规则固体。
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