CN107008851A - 一种无机砂与有机砂混合再生方法及其再生砂 - Google Patents

一种无机砂与有机砂混合再生方法及其再生砂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无机砂和有机砂混合再生方法，经一次机械再生、热法再生和二次机械再生，无机砂表面的无机膜可以得到充分破碎和剥离，且热法再生过程中有机树脂膜充分燃烧可以为混合再生提供更加均匀的热源能量，使再生能耗降低，且有助于无机砂表面无机粘结剂的脆化，两次机械再生使无机砂表面的覆盖物去除得更加彻底，本发明所述的再生方法的再生砂回收率高达80‑95％，远高于普通干法再生50％以下的再生率，且工艺、设备简单，对环境无二次污染，适合工业化生产需要，具有较大的经济和社会价值。由本发明所述的再生方法得到的再生砂的性能接近新砂，性能优异，可直接作为面砂使用。

Description

一种无机砂与有机砂混合再生方法及其再生砂
技术领域
本发明涉及一种无机砂与有机砂混合再生方法及其再生砂，属于铸造造型材料技术领域。
背景技术
现有无机砂的再生方法有湿法、干法、热法+机械法、化学方法以及联合再生法等。湿法再生回收率高，且通过湿法得到的再生砂性能指标基本可接近新砂，可替代新砂作为面砂和单一砂使用，因而在无机砂再生工业中被广泛应用，但是湿法再生工艺和设备系统复杂，需要经过滤、水洗、甩干和气流冷却等步骤的处理，占地面积大、能源消耗多，且大量废水必须经净化处理才能排放，否则会对环境造成严重污染；干法再生的设备和系统布置简单，但是再生回收率低，仅有20％-30％，再生砂质量不高，一般只能用作背砂；热法再生也有再生回收率的问题，有报道的联合再生工艺有湿法+干法联合再生、热法+机械法联合再生、热法+湿法联合再生以及化学+机械法联合再生等，都能在一定程度上改善单一使用湿法的工艺、设备复杂以及环境污染问题，或者干法、热法的再生回收率低的问题，但是无机砂的再生生产仍然存在很大的能耗高或污染重或再生回收率低、再生砂质量差的问题。
发明内容
本发明提供一种无机砂和有机砂混合再生方法及其再生砂，采用机械-热法-机械三级再生法，将无机砂与有机砂混合再生。本发明的再生方法能耗小、再生回收率高、且生产设备简单、无二次污染，适合工业化生产，可带来较大的经济和社会效益。
本发明的技术方案为：
一种无机砂和有机砂混合再生方法，包括以下步骤：
(1)旧砂混合：将无机旧砂与有机砂按比例混合均匀，得到旧砂混合料；
(2)将所述旧砂混合料经一次机械再生至所述旧砂混合料无团聚结块，得到一次再生原料；
(3)将所述一次再生原料经热法再生得到二次再生原料；
(4)将所述二次再生原料经二次机械再生得到三次再生原料；
(5)去除所述三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质，得到所述再生砂。
第一次机械再生是破碎、剥离旧砂表面坚固的氧化物和陶瓷化物质；热法再生过程中，有机砂与无机砂混合再生，有机砂中残留的有机树脂可以在高温下燃烧，为混合再生增加了热源，相对于单独再生节省了能源，且可使热量分布更加均匀，从陶瓷学的角度改善原砂的表面状况，使得无机覆膜砂粘结剂和树脂原砂在高温下发生形成高熔点相的固相反应，生成脆性物质，从而使无机盐在高温下不烧结；二次机械再生使热法再生过程中脆化的无机膜和有机膜破碎，设计两次机械再生可以对砂粒进行更加有效的研磨，砂粒表面覆盖物去除更加彻底；然后去除三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质，得到杂质含量少，达到使用标准的所述再生砂。
本发明所述的无机砂和有机砂混合在生方法可大大提高热法再生的再生回收率，且生产设备、工艺简单，无二次污染。
进一步地，所述无机砂和有机砂混合再生方法还包括磁选，进一步去除再生砂团内部裸露处的、以及二次机械再生过程中产生的铁磁性杂质。
根据实际的产品粒度需求，进一步地，所述的无机砂与有机砂混合再生方法，所述筛分的粒径为30-200目。在筛分过程中也可进一步去除细小的粉尘杂质。
为了保证所述的无机砂和有机砂混合再生方法的再生回收率和所述再生砂的产品质量，进一步地，步骤(1)中所述无机旧砂与有机砂的混合质量比为1：0.1-5。
为了保证一次机械再生效率、所述一次再生原料的质量以及再生工艺的顺利进行，进一步地，所述的无机砂与有机砂混合再生方法，步骤(1)所述旧砂混合均匀后还包括破碎处理和磁选处理。所述经破碎处理后的所述旧砂混合料的粒度小于6目，经磁选后所述旧砂混合料中的铁磁性杂质含量小于1wt％。
进一步地，所述的无机砂与有机砂混合再生方法，步骤(2)中所述一次机械再生是将所述旧砂混合料进行研磨20-50分钟。进一步优选，所述研磨选用滚轮碾压工艺。
为保证所述无机砂中的有机树脂完全燃烧，且使无机砂表面的无机粘结剂脆化，进一步地，所述的无机砂与有机砂混合再生方法，步骤(3)中所述热法再生为将所述一次再生原料经350-750℃加热1-7小时。为保证有效的机械再生，使所述二次再生原料表面脆化的无机膜和有机膜有效破碎，进一步地，所述的无机砂与有机砂混合再生方法，步骤(4)中所述二次机械再生为将所述二次再生原料进行研磨，时间为8-30分钟，热氛围温度控制为250-450℃。二次机械再生前，需对得到的所述二次再生原料进行冷却，冷却标准为所述二次再生原料的温度达到二次机械再生的热氛围温度。
进一步地，所述的无机砂与有机砂混合再生方法，通过风选去除所述三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质。风选过程分离去除所述三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质。所述三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质为二次机械再生过程中产生的杂质粉尘和破碎掉的无机膜和有机膜。为达到有效去除杂质且不会将有效再生砂作为杂质去除，减少去除循环次数的目的，风选的风速调节必须精准，优选的，风速设置为2-5m/s。
所述的无机砂与有机砂混合再生方法得到的再生砂，性能优异，参数与湿法得到的再生砂性能接近。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种无机砂和有机砂混合再生方法，经一次机械再生、热法再生和二次机械再生，无机砂表面的无机膜可以得到充分破碎和剥离，且热法再生过程中有机树脂膜充分燃烧可以为混合再生提供更加均匀的热源能量，使再生能耗降低，且有助于无机砂表面无机粘结剂的脆化，两次机械再生使无机砂表面的覆盖物去除得更加彻底，本发明所述的再生方法的再生砂回收率高达80-95％，远高于普通干法再生50％以下的再生率，且工艺、设备简单，对环境无二次污染，适合工业化生产需要，具有较大的经济和社会价值。
由本发明所述的再生方法得到的再生砂的性能与新砂接近，性能优异，可作为面砂和单一砂使用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
一种无机砂和有机砂混合再生方法，包括以下步骤：
(1)旧砂混合：将无机旧砂与有机树脂砂按质量比1:0.1放入料斗混合均匀，并经破碎过6目粗筛，然后经磁选机磁选除去其中的铁磁性杂质，使其中的铁磁性杂质含量小于1wt％，得到旧砂混合料；
(2)将所述旧砂混合料放入研磨机，经滚轮碾磨20分钟，所述旧砂混合料无团聚结块，完成一次机械再生，得到一次再生原料；
(3)将所述一次再生原料输送到加热炉中，控制加热温度为750℃，加热时间为1小时，使有机砂中的有机树脂充分燃烧、无机粘结剂脆化，加热完成，热法再生阶段结束，得到二次再生原料；
(4)将所述二次再生原料经再生设备中的冷却系统冷却至二次机械再生的热氛围温度450℃，进行碾磨8分钟，完成二次机械再生，得到三次再生原料；
(5)设置风选机的风速为2m/s，经风选机除去所述三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质，得到再生砂；然后将风选后的所述再生砂在循环水作用下冷却，然后经30-70目筛网进行筛分，完成无机砂和有机砂混合再生，得到成品再生砂。
所述的无机砂与有机砂混合再生方法得到的再生砂，性能优异，参数与湿法得到的再生砂性能接近。
实施例2
一种无机砂和有机砂混合再生方法，包括以下步骤：
(1)旧砂混合：将无机旧砂与有机树脂砂按质量比1:5放入料斗混合均匀，并经破碎过6目粗筛，然后经磁选机磁选除去其中的铁磁性杂质，使其中的铁磁性杂质含量小于1wt％，得到旧砂混合料；
(2)将所述旧砂混合料放入研磨机，经滚轮碾磨50分钟，所述旧砂混合料无团聚结块，完成一次机械再生，得到一次再生原料；
(3)将所述一次再生原料输送到加热炉中，控制加热温度为350℃，加热时间为7小时，使有机砂中的有机树脂充分燃烧、无机粘结剂脆化，加热完成，热法再生阶段结束，得到二次再生原料；
(4)将所述二次再生原料经再生设备中的冷却系统冷却至二次机械再生的热氛围温度250℃，进行碾磨30分钟，完成二次机械再生，得到三次再生原料；
(5)设置风选机的风速为5m/s，经风选机除去所述三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质，得到再生砂；然后将风选后的所述再生砂在循环水作用下冷却，再经一次磁选去除再生砂团内部裸露处的、以及二次机械再生过程中产生的铁磁性杂质，然后经100-200目筛网进行筛分，完成无机砂和有机砂混合再生，得到成品再生砂。
所述的无机砂与有机砂混合再生方法得到的再生砂，性能优异，参数与湿法得到的再生砂性能接近。
实施例3
一种无机砂和有机砂混合再生方法，包括以下步骤：
(1)旧砂混合：将无机旧砂与有机树脂砂按质量比1:2放入料斗混合均匀，并经破碎过6目粗筛，然后经磁选机磁选除去其中的铁磁性杂质，使其中的铁磁性杂质含量小于1wt％，得到旧砂混合料；
(2)将所述旧砂混合料放入研磨机，经滚轮碾磨30分钟，所述旧砂混合料无团聚结块，完成一次机械再生，得到一次再生原料；
(3)将所述一次再生原料输送到加热炉中，控制加热温度为500℃，加热时间为4小时，使有机砂中的有机树脂充分燃烧、无机粘结剂脆化，加热完成，热法再生阶段结束，得到二次再生原料；
(4)将所述二次再生原料经再生设备中的冷却系统冷却至二次机械再生的热氛围温度300℃，进行碾磨20分钟，完成二次机械再生，然后经风选机除去所述再生砂表面残留的膜和粉尘，得到三次再生原料；
(5)设置风选机的风速为4m/s，经风选机除去所述三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质，得到再生砂；然后将风选后的所述再生砂在循环水作用下冷却，再经一次磁选去除再生砂团内部裸露处的、以及二次机械再生过程中产生的铁磁性杂质，然后经50-100目筛网进行筛分，完成无机砂和有机砂混合再生，得到成品再生砂。
所述的无机砂与有机砂混合再生方法得到的再生砂，性能优异，参数与湿法得到的再生砂性能接近。
有益效果：
经本发明所述的无机砂与有机砂混合再生方法再生回收率高达80-95％，远高于普通干法再生50％以下的再生回收率，且生产设备简单，占地面积小，节省能源，无二次污染，适合工业化生产，可带来巨大的经济和社会效益。
本发明中实施例3所得的再生砂，性能符合产品标准，其平均性能参数与旧砂对比如表1所示：
表1
检测项目 混合旧砂 实施例3再生砂 新砂
酸耗值ml 15 4.5 4.3
灼烧减量％ 0.98 0.08 0.10
含泥量％ 8.0 0.17 0.30
含水量％ 1.5 0.05 0.25
Na2O含量％ 0.5 0.10 0.02
从上表再生砂的性能参数可以看出与新砂相比，实施例3得到的再生砂产品的产品性能不亚于新砂，性能优异，可作为面砂使用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无机砂和有机砂混合再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)旧砂混合：将无机旧砂与有机砂按比例混合均匀，得到旧砂混合料；
(2)将所述旧砂混合料经一次机械再生至所述旧砂混合料无团聚结块，得到一次再生原料；
(3)将所述一次再生原料经热法再生得到二次再生原料；
(4)将所述二次再生原料经二次机械再生得到三次再生原料；
(5)去除所述三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质，得到所述再生砂。
2.根据权利要求1所述的无机砂和有机砂混合再生方法，其特征在于，还包括对所述再生砂进行筛分的步骤。
3.根据权利要求2所述的无机砂与有机砂混合再生方法，其特征在于，所述筛分的粒径为30-200目。
4.根据权利要求1所述的无机砂和有机砂混合再生方法，其特征在于，步骤(1)中所述无机旧砂与有机砂的混合质量比为1：0.1-5。
5.根据权利要求1所述的无机砂与有机砂混合再生方法，其特征在于，步骤(1)所述旧砂混合均匀后还包括破碎处理和磁选处理。
6.根据权利要求1所述的无机砂与有机砂混合再生方法，其特征在于，步骤(2)中所述一次机械再生是将所述旧砂混合料进行研磨20-50分钟。
7.根据权利要求1所述的无机砂与有机砂混合再生方法，其特征在于，步骤(3)中所述热法再生为将所述一次再生原料经350-750℃加热1-7小时。
8.根据权利要求1所述的无机砂与有机砂混合再生方法，其特征在于，步骤(4)中所述二次机械再生为将所述二次再生原料进行研磨，时间为8-30分钟，热氛围温度控制为250-450℃。
9.根据权利要求1所述的无机砂与有机砂混合再生方法，其特征在于，步骤(5)通过风选去除所述三次再生原料内残留的膜和粉尘杂质。
10.权利要求1-9任一所述的无机砂与有机砂混合再生方法得到的再生砂。
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