CN107812881A - 一种无机砂再生方法及无机再生砂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无机砂再生方法，通过机械、热法、再机械三级再生，既无需加入新砂调和，也无需加入其他化学物质，整个再生工艺能耗低、无二次水、气、固污染，且使用的再生设备占地面积小，生产成本低，得到的再生无机砂氧化钠含量低、强度可与原砂媲美，可直接用作面砂使用。

Description

一种无机砂再生方法及无机再生砂
技术领域
本发明属于铸造型砂技术领域，具体涉及一种无机砂再生方法及无机再生砂。
背景技术
无机砂是一种无污染的清洁铸造材料，普遍用于汽车零部件的铸造工艺中，但是由于无机砂的再生工艺以及再生砂性能差的限制，并没有达到无机砂预想的发展效果。随着现在环保要求的越来越严格，铸造产业正面临着重大考验。有机砂有害气体排放使其越来越不适应未来产业发展需要，无机砂又重新进入铸造产业的视野。但是无机砂再生技术的研究开发，不仅可以节约生产成本，更是现在工业发展在环保方面的强烈要求，更是未来铸造行业发展的必要环节。
现有的无机砂再生技术有湿法、干法、热法+干法以及化学方法等几种，无机砂湿法再生的回收率高但是会造成水污染，其他再生方法的再生率都低于50％，不能满足大批量生产的需求。德国宝马公司的专利CN103561885A介绍了一种机械+热法的再生方法，这种再生方法生产的再生砂可以直接代替新砂用于无机砂芯生产，但是，这种方法需要再生阶段中加入固化剂物质，而且需要加入新砂，再生系统中引入了新的物质，没有完全达到纯无机废砂的再生效果，有一定的局限性。另外，还有相关专利介绍了无机砂与有机砂混合再生方法，借助有机砂在热法再生过程中的燃烧帮助无机砂再生，并没有纯无机旧砂再生工艺的现有技术。
发明内容
基于以上问题，本发明其一目的是提供一种回收率高、无污染物排放的无机砂再生方法。
本发明的再一目的是提供一种所述再生方法得到的无机再生砂。
本发明的技术方案为：
本发明提供一种无机砂再生方法，包括以下步骤：
(1)第一次机械再生：将无机旧砂进行破碎，得到一次机械再生砂；
(2)热法再生：将一次机械再生砂加热，得到热法再生砂；
(3)第二次机械再生：将所述热法再生砂进行机械研磨，得到二次机械再生砂；
(4)将所述二次机械再生砂中破碎的杂质去除，得到所述无机再生砂。
所述的无机砂再生方法，经过机械、热法、再机械三步联合再生，先经一次机械再生将结块的旧砂破碎至所需粒径，并筛除多余灰分，可以减少第二部热法再生中对再生砂中的杂质进行清除的压力，破碎至全部为颗粒状无块体存在后，在热法再生过程中可以使砂粒间充分接触和受热均匀，且使砂粒表面的覆盖膜脆化，有利于通过机械手段去除，然后将热法再生后有一定温度热氛围的热法再生砂经二次机械再生的机械研磨，充分去除砂粒表面的覆盖膜，并在步骤(4)中去除破碎掉的覆盖膜以及其他灰分杂质，经本发明的方法得到的所述无机再生砂杂质含量少，强度高，且回收率高，适于大规模生产，无二次污染，且其性能媲美原砂，可直接作为面砂使用。
根据本发明的无机砂再生方法，将所述无机旧砂破碎至无块状，得到的所述一次机械再生砂的粒径小于1mm，所述一次机械再生砂的粒径限定是为了满足无机砂生产需求而且破碎成颗粒无块体的状态可以使块体包裹的无机物质脱落、热法再生过程中使所述一次机械再生砂受热均匀，并使所述一次机械再生砂表面覆盖膜易脆化、脱落，若所述一次机械再生砂的粒径过小在热法再生处理过程中，反而会使其砂粒再次粘接，不利于受热均匀和覆盖膜的脱落，粒径过大也不利于在热法再生过程中的受热以及砂粒间的互相摩擦碰撞以及覆盖膜脆化。
根据本发明的无机砂再生方法，在步骤(1)中，破碎完成后还包括以18-30目筛网进行筛分的步骤，以前述目数的筛网进行筛分可以进一步筛分出粒度符合进一步热法再生加工要求的一次机械再生砂。去除筛分后的砂料中的多余灰分，减少一次机械再生砂中的杂质，有利于热法再生中对旧砂表面覆盖膜的脆化，便于再生砂生产的顺利进行。
根据本发明的无机砂再生方法，在步骤(2)中，所述加热温度为400-700℃，加热时间为3-7小时。所述加热温度是根据无机砂的组成成分，以及覆盖膜组分确定的最佳温度，温度过低，不易于将所述一次机械再生砂加热，且其覆盖膜不易脆化，温度过高，既浪费资源又会引起其表面覆盖膜玻璃相易粘接，不能达到再生的目的，影响再生生产的顺利进行。
根据本发明的无机砂再生方法，在步骤(2)中，加热的过程中通入空气，使所述一次机械再生砂处于沸腾加热状态。在加热过程中通入大量空气，使所述一次机械再生砂在热空气的压力状态下处理沸腾状态，砂粒剧烈运动，砂粒间充分摩擦，相比于静置加热，不仅能快速使砂粒受热、还能在加热的同时达到剥落覆盖膜、分离一部分灰分杂质的目的。
根据本发明的无机砂再生方法，在步骤(3)中，通过将所述热法再生砂进行逆流风力摩擦进行机械研磨，完成所述第二次机械再生。进行热法处理后得到的所述热法再生砂在逆风环境中摩擦，利用风力将砂粒吹起，使砂粒与砂粒间、砂粒与机械设备间缠身剧烈摩擦和撞击，清除在热法再生过程中脆化的覆盖膜，并利用风力和砂粒与脆化膜的重力差将覆盖膜分离，完成二次机械再生后，进行下一步的筛分处理。
根据本发明的无机砂再生方法，在步骤(3)中，所述二次机械再生开始时，所述热法再生砂的温度为280-310℃，结束时，得到的所述二次机械再生砂的温度小于100℃，所述二次机械再生的时间为10-20分钟。在进行二次机械再生时，所述二次机械再生砂的砂温保持在280-310℃之间，一定的砂温有利于覆盖膜的破碎，但是过高的话会对设备产生不利影响。
根据本发明的无机砂再生方法，在步骤(4)中，杂质去除前将所述二次机械再生砂冷却至30℃以下。
本发明还提供一种通过所述无机砂再生方法制得的所述无机再生砂。
本发明的有益效果为：
本发明提供的无机砂再生方法，通过机械、热法、再机械三级再生，既无需加入新砂调和，也无需加入其他化学物质，整个再生工艺能耗低、无二次水、气、固污染，且使用的再生设备占地面积小，生产成本低，得到的再生无机砂氧化钠含量低、强度可与原砂媲美，可直接用作面砂使用。与有机砂和无机砂混合再生的方法相比，本发明的纯无机旧砂再生避免了有机物杂质和覆盖膜玻璃相的存在影响再生砂用于铸型的使用效果。
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，所述无机砂的制备方法包括以下步骤：
(1)第一次机械再生：将无机旧砂进行破碎，再以18目的筛网进行筛分，并去除多余灰分，得到粒径小于1mm的一次机械再生砂；
(2)热法再生：将一次机械再生砂在加热炉中，700℃下加热4小时，得到热法再生砂，在加热过程中持续鼓入大量空气，使所述一次机械再生砂处于沸腾持续翻滚状态；
(3)第二次机械再生：将310℃的所述热法再生砂投入逆风风选机中以逆流风力摩擦的方式进行机械研磨10分钟，得到二次机械再生砂；结束时，得到的所述二次机械再生砂的温度小于100℃；
(4)将所述二次机械再生砂经循环水冷却至30℃以下，然后将破碎的杂质去除，得到所述无机再生砂，所述无机再生砂密封保存待用。
实施例2
一种无机砂，所述无机砂的制备方法包括以下步骤：
(1)第一次机械再生：将无机旧砂进行破碎，再以30目的筛网进行筛分，并去除多余灰分，得到粒径小于1mm的一次机械再生砂；
(2)热法再生：将一次机械再生砂在400℃下加热7小时，得到热法再生砂，在加热过程中持续鼓入大量空气，使所述一次机械再生砂处于沸腾持续翻滚状态；
(3)第二次机械再生：将280℃的所述热法再生砂投入逆风风选机中以逆流风力摩擦的方式进行机械研磨20分钟，得到二次机械再生砂；结束时，得到的所述二次机械再生砂的温度小于100℃；
(4)将所述二次机械再生砂经循环水冷却至30℃以下，然后将破碎的杂质去除，得到所述无机再生砂，所述无机再生砂密封保存待用。
实施例3
一种无机砂，所述无机砂的制备方法包括以下步骤：
(1)第一次机械再生：将无机旧砂进行破碎，再以20目的筛网进行筛分，并去除多余灰分，得到粒径小于1mm的一次机械再生砂；
(2)热法再生：将一次机械再生砂在加热炉中，40050℃下加热3小时，得到热法再生砂，在加热过程中持续鼓入大量空气，使所述一次机械再生砂处于沸腾持续翻滚状态；
(3)第二次机械再生：将300℃的所述热法再生砂投入逆风风选机中以逆流风力摩擦的方式进行机械研磨15分钟，得到二次机械再生砂；结束时，得到的所述二次机械再生砂的温度小于100℃；
(4)将所述二次机械再生砂经循环水冷却至30℃以下，然后将破碎的杂质去除，得到所述无机再生砂，所述无机再生砂密封保存待用。
实验例
对本发明的无机再生砂的性能与无机旧砂和原砂进行比较，结果如下：
表1
检测项目 无机旧砂 无机再生砂 原砂
酸耗值ml 26 8.0 5.0
灼烧减量％ 1.2 0.07 0.09
含泥量％ 10 0.10 0.12
含水量％ 1.5 0.05 0.16
Na2O含量％ 0.93 0.14 0.03
导电率μs/cm 900 190 29
强度MPa - 2.54 2.22
由表1可以看出，本发明的无机再生砂的氧化钠含量低于0.15％，可直接用于面砂，且其强度不低于原砂，含泥量、含水量、灼烧减量以及酸耗值都接近甚至低于原砂，产品性能优良。
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)

1.一种无机砂再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一次机械再生：将无机旧砂进行破碎，得到一次机械再生砂；
(2)热法再生：将一次机械再生砂加热，得到热法再生砂；
(3)第二次机械再生：将所述热法再生砂进行机械研磨，得到二次机械再生砂；
(4)将所述二次机械再生砂中破碎的杂质去除，得到所述无机再生砂。
2.根据权利要求1所述的无机砂再生方法，其特征在于，所述一次机械再生砂的粒径小于1mm。
3.根据权利要求1所述的无机砂再生方法，其特征在于，在步骤(1)中，破碎完成后还包括进行筛分的步骤。
4.根据权利要求3所述的无机砂再生方法，其特征在于，以18-30目筛网进行筛分。
5.根据权利要求1所述的无机砂再生方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述加热温度为400-700℃，加热时间为3-7小时。
6.根据权利要求1所述的无机砂再生方法，其特征在于，在步骤(2)中，加热的过程中通入空气，使所述一次机械再生砂处于沸腾加热状态。
7.根据权利要求1所述的无机砂再生方法，其特征在于，在步骤(3)中，通过将所述热法再生砂进行逆流风力摩擦进行机械研磨，完成所述第二次机械再生。
8.根据权利要求1所述的无机砂再生方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述二次机械再生开始时，所述热法再生砂的温度为280-310℃，结束时，得到的所述二次机械再生砂的温度小于100℃，所述二次机械再生的时间为10-20分钟。
9.根据权利要求1所述的无机砂再生方法，其特征在于，在步骤(4)中，杂质去除前将所述二次机械再生砂冷却至30℃以下。
10.一种无机再生砂，其特征在于，通过权利要求1-9任一所述的无机砂再生方法制得。
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