CN105922143A - 一种水切割废砂的循环再利用方法 - Google Patents

一种水切割废砂的循环再利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水切割废砂的循环再利用方法，包括以下步骤：1、晾晒：将从水刀池中打捞出的切割泥砂平铺于空气中晾晒，直至泥砂松散。2、粗筛：用20～40目筛网对晾干后的泥砂进行过筛，取筛下物。3、细筛：用60～100目筛网对粗筛后的筛下物进行过筛，取筛上物。4、烘干：将细筛后的筛上物在干燥箱内烘干，即得。进一步在上述回收砂中再加入其质量2％～5％的普碳钢屑或Al2O3粉末并混匀，获得切割效率更高的新水切割砂。本发明方法回收的切割砂具有与新砂一致甚至更高的切割效率，且满足设备使用需求。废砂回收率达到30％以上，可大幅度提高水切割砂的使用效率，节约水刀运行成本。

Description

一种水切割废砂的循环再利用方法
技术领域
本发明属于机加工技术领域，具体涉及一种水切割废砂的循环再利用方法。
背景技术
水切割，又称水刀，即高压水射流切割技术，是一种利用高压水流切割的机器。其在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。因其切割效率高，易操作，良品率高等优点，水切割已成为工业切割技术方面的主流切割方式，被广泛应用于塑料、各种有色金属、陶瓷材料的切割。
水切割过程中，通常需要在水流中添加水切割砂，让高速水流带动锋利的砂子，以增加水流的切割效率。水切割所用的切割砂与普通砂子不同，其必须具有极高的硬度，不规则的颗粒形貌，同时需兼顾合适的粒度组成与高流动性的要求，以使切割砂能够顺利与水混合，并从细小的水切割刀头中高压喷出。因此，目前行业中所使用的水切割砂均为石榴石，硬度高，砂子按照一定的粒度组合配合而成，价格昂贵。且水切割砂在水切割过程中的消耗量巨大，以切割一块50mm厚普碳钢为例，每切割1米，耗砂量超过50kg。因此，目前行业中，水切割砂的消耗成本占到了整个成本的30％～40％。
水切割砂在切割过程中，与水混合，并与被切割物料摩擦，导致部分砂粒被磨碎。同时，被切割物料的碎屑一同混入切割砂中，形成切割砂浆，增加了分离提取难度。行业中对于水切割产生的废砂通常将其打捞后当做建筑废砂或废弃物处理，尚未见循环利用相关报道。这给资源及环境均造成了极大的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种水切割废砂的循环再利用方法，解决了现有水切割废砂处理方法带来的资源浪费的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种水切割废砂的循环再利用方法，包括以下步骤：
步骤1，晾晒：将从水刀池中打捞出的切割泥砂平铺于空气中晾晒，除去泥料中大部分的水分，直至泥砂松散。
步骤2，粗筛：用20～40目筛网对晾干后的泥砂进行过筛，筛除泥砂中的杂物，取筛下物。
步骤3，细筛：用60～100目筛网对粗筛后的筛下物进行过筛，筛除废砂中的细颗粒，取筛上物。
步骤4，烘干：将细筛后的筛上物在干燥箱内烘干，出去废砂中多余的水分及低熔点杂质，冷却后，得到可用于水切割的新水切割砂。
优选地，步骤4的烘干为在60～200℃加热烘干1～5h。
优选地，步骤2中筛网目数为40目。
优选地，步骤3中筛网目数为80～100目。
进一步地，在步骤4得到的水切割砂中加入其质量2％～5％的普碳钢屑或Al2O3粉末，并混合均匀，得到切割效率更高的新水切割砂。
优选地，普碳钢屑或Al2O3粉末的粒径为40～60目。
本发明的有益效果是，本发明以水切割废砂为原料，通过晾晒、粗筛、细筛、烘干、添加填料四个步骤，将水切割废砂中未充分利用的部分进行合理的回收再利用。在回收砂中再添加粒径为40～60目的普碳钢屑或Al2O3粉末可进一步将废砂转化为可重新使用的优质切割砂。该切割砂具有与新砂一致的切割效率，且满足设备使用需求。废砂回收率达到30％以上，可大幅度提高水切割砂的使用效率，节约水刀运行成本。
附图说明
图1是本发明的水切割废砂的循环再利用方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施方式。
本发明的水切割废砂的循环再利用方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1，晾晒：将从水刀池中打捞出的切割泥砂按照10～20mm厚度平铺于空气中进行晾晒，除去泥料中大部分的水分，直至泥砂完全松散。
步骤2，粗筛：用20～40目筛网对晾干后的泥砂进行过筛，筛除泥砂中的棉絮、木屑等大块杂物，取筛下物。
步骤3，细筛：用60～100目筛网对粗筛后的筛下物进行过筛，筛除废砂中的细颗粒，取筛上物。
步骤4，烘干：将过筛后的废砂在干燥箱内60～200℃加热烘干1～5h，除去废砂中多余的水分及低熔点杂质，冷却后，得到可用于水切割的新水切割砂。
优选地，步骤2中筛网目数为40目。优选40目筛网，可以除去废砂中混入的大颗粒杂质的同时，能够保障筛下有足够粗颗粒带锋利棱角的砂粒以保障回收砂的切割效率。
优选地，步骤3中筛网目数为80～100目。采用80～100目筛网，可以将废砂中被磨损的不具切割性能的部分废沙，以及被切割物料的废屑全部筛除，保障回收砂中的具备切削性能的砂粒比例，提高回收砂的可流动性，满足设备对砂流动性及切削性能的需要。
为了进一步提高上述步骤得到的新水切割砂的切割效率，提高水切割废沙的利用率，增加步骤5，即在步骤4得到的新水切割砂中添加磨料。具体为：将粒径为40～60目的普碳钢屑或Al2O3粉末添加于过筛干燥冷却后的水切割砂中，添加量占水切割砂质量的2％～5％。通过混料机将其混合均匀，便可使回收后的水切割砂切割效率得以提高。
由于在回收后的切割砂中，部分带棱角锋利的砂子在切割过程中虽然没有被打碎，同样具有一定的流动性，但是其锋利的棱角被磨光磨损，导致其切割效率低下，其与新砂相比在切割效率上还是存在一定差异。而在其中添加少量的硬质锋利颗粒，如Al2O3粉末，可以使其切割效率大幅度提高。加入的量控制在2％～5％之间，过少可能导致切割效率提升不明显，而过多可能导致其对喷砂嘴的磨损严重，降低水切割砂嘴的使用寿命。选择的粒度在40～60目之间，可以保障其良好的流动性要求。
实施例1
将所打捞的水切割废砂按照铺砂厚度为10～20mm进行露天晾晒处理。晾晒两天后，待大部分水分蒸发泥砂完全松散。利用40目筛网对水切割砂进行一次过筛，除去水切割砂中混入的大块杂质，取筛下物待用；然后将40目筛下物过100目筛，除去废砂中的细小颗粒，取筛上物待用。过完100目筛的废砂于烘箱中在150℃烘干2h，除去废砂中多余的水分及低熔点杂质，冷却后得到成品切割砂。
本实施例的水切割废砂回收率为38％，将回收的废砂作为新砂用于水切割过程，其切割效率为：50mm厚普碳钢切割1米耗砂量为53kg(新砂切割同样的材质同样距离为耗砂量50kg)，效率为新砂的94.3％。
实施例2
将所打捞的水切割废砂按照铺砂厚度为10～20mm进行露天晾晒处理。晾晒三天后，待大部分水分蒸发。利用20目筛网对水切割砂进行一次过筛，除去水切割砂中混入的大块杂质，取筛下物待用；然后将20目筛下物过80目筛，除去废砂中的细小颗粒，取筛上物待用。过完80目筛的废砂于烘箱中在200℃烘干1h，除去废砂中多余的水分及低熔点杂质，冷却后得到成品切割砂。
本实施例的水切割废砂回收率为35％，将回收的废砂作为新砂用于水切割过程，其切割效率为：50mm厚普碳钢切割1米耗砂量为56kg(新砂切割同样的材质同样距离为耗砂量50kg)，效率为新砂的89.2％。
实施例3
将所打捞的水切割废砂按照铺砂厚度为10～20mm进行露天晾晒处理。晾晒四天后，待大部分水分蒸发。利用20目筛网对水切割砂进行一次过筛，除去水切割砂中混入的大块杂质，取筛下物待用；然后将20目筛下物过60目筛，除去废砂中的细小颗粒，取筛上物待用。过完60目筛的废砂于烘箱中在100℃烘干4h，除去废砂中多余的水分及低熔点杂质，冷却后得到成品切割砂。
本实施例的水切割废砂回收率为32％，将回收的废砂作为新砂用于水切割过程，其切割效率为：50mm厚普碳钢切割1米耗砂量为55kg(新砂切割同样的材质同样距离为耗砂量50kg)，效率为新砂的91.6％。
实施例4
将所打捞的水切割废砂按照铺砂厚度为10～20mm进行露天晾晒处理。晾晒四天后，待大部分水分蒸发。利用40目筛网对水切割砂进行一次过筛，除去水切割砂中混入的大块杂质，取筛下物待用；然后将40目筛下物过100目筛，除去废砂中的细小颗粒，取筛上物待用。过完100目筛的废砂于烘箱中在60℃烘干5h，除去废砂中多余的水分及低熔点杂质，冷却后再向回收砂中加入其质量3％的40～60目之间的Al2O3颗粒，混匀得到成品切割砂。
本实施例的水切割废砂回收率为38％，将回收的废砂作为新砂用于水切割过程，其切割效率为：50mm厚普碳钢切割1米耗砂量为48kg(新砂切割同样的材质同样距离为耗砂量50kg)，效率为新砂的104.2％。与未添加Al2O3的回收砂相比，切割效率提高10.4％。
实施例5
将所打捞的水切割废砂按照铺砂厚度为10～20mm进行露天晾晒处理。晾晒四天后，待大部分水分蒸发。利用20目筛网对水切割砂进行一次过筛，除去水切割砂中混入的大块杂质，取筛下物待用；然后将20目筛下物过80目筛，除去废砂中的细小颗粒，取筛上物待用。过完80目筛的废砂于烘箱中在150℃烘干2h，除去废砂中多余的水分及低熔点杂质，冷却后再向废砂中加入其质量5％的40～60目之间的Al2O3颗粒，混匀得到成品切割砂。
本实施例的水切割废砂回收率为35％，将回收的废砂作为新砂用于水切割过程，其切割效率为：50mm厚普碳钢切割1米耗砂量为45kg(新砂切割同样的材质同样距离为耗砂量50kg)，效率为新砂的111％。与未添加Al2O3的回收砂相比，切割效率提高19.6％。
实施例6
将所打捞的水切割废砂按照铺砂厚度为10～20mm进行露天晾晒处理。晾晒四天后，待大部分水分蒸发。利用30目筛网对水切割砂进行一次过筛，除去水切割砂中混入的大块杂质，取筛下物待用；然后将30目筛下物过90目筛，除去废砂中的细小颗粒，取筛上物待用。过完90目筛的废砂于烘箱中在150℃烘干4h，除去废砂中多余的水分及低熔点杂质，冷却后再向废砂中加入其质量2％的40～60目之间的普碳钢粉末，混匀得到成品切割砂。
本实施例的水切割废砂回收率为32％，将回收的废砂作为新砂用于水切割过程，其切割效率为：50mm厚普碳钢切割1米耗砂量为49kg(新砂切割同样的材质同样距离为耗砂量50kg)，效率为新砂的102％。与未添加普碳钢屑的回收砂相比，切割效率提高9.6％。
本发明方法回收的切割砂具有与新砂一致甚至更高的切割效率，且满足设备使用需求。废砂回收率达到30％以上，可大幅度提高水切割砂的使用效率，节约水刀运行成本，减少了资源及环境的浪费。
本发明以上描述只是部分实施例，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式。上述的具体实施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的材料和方法，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水切割废砂的循环再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，晾晒：将从水刀池中打捞出的切割泥砂平铺于空气中晾晒，除去泥料中大部分的水分，直至泥砂松散；
步骤2，粗筛：用20～40目筛网对晾干后的泥砂进行过筛，筛除泥砂中的杂物，取筛下物；
步骤3，细筛：用60～100目筛网对粗筛后的筛下物进行过筛，筛除废砂中的细颗粒，取筛上物；
步骤4，烘干：将细筛后的筛上物在干燥箱内烘干，出去废砂中多余的水分及低熔点杂质，冷却后，得到可用于水切割的新水切割砂。
2.根据权利要求1所述的水切割废砂的循环再利用方法，其特征在于，步骤2所述筛网目数为40目。
3.根据权利要求1所述的水切割废砂的循环再利用方法，其特征在于，步骤3所述筛网目数为80～100目。
4.根据权利要求1所述的水切割废砂的循环再利用方法，其特征在于，步骤4所述烘干为在60～200℃加热烘干1～5h。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的水切割废砂的循环再利用方法，其特征在于，在步骤4得到的水切割砂中加入其质量2％～5％的普碳钢屑或Al2O3粉末，并混合均匀，得到切割效率更高的新水切割砂。
6.根据权利要求5所述的水切割废砂的循环再利用方法，其特征在于，所述普碳钢屑或Al2O3粉末的尺寸要求为40目～60目之间。
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