CN108296430A - 一种铸造废砂再生工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铸造领域，尤其涉及一种铸造废砂再生工艺，包括以下步骤：(1)废砂加热、(2)废砂搅拌、(3)废砂振动筛分、(4)废砂清洗。本发明的铸造废砂再生工艺操作简单，废砂表面粘结剂包覆膜脱除效果好，生产效率高，废砂回收率在90％以上。

Description

一种铸造废砂再生工艺
技术领域
本发明涉及铸造领域，尤其涉及一种铸造废砂再生工艺。
背景技术
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，所以对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应。我国是铸件生产大国，铸件产量已居世界前列，其中砂型铸造在铸造业中占绝大部分，大约是80％～90％。据统计，我国每生产1t合格铸件可产生约1.2t废砂。铸造中一般废砂的回收率可达80％～90％，循环废砂的10％～20％要不断废弃。目前，除了少量废砂再生回用外，大部分以丢弃为主，对有限的资源这是极大的浪费，而且会造成严重的环境污染，因此，废砂的处理和利用已成为我国迫切需要解决的问题。
铸型在浇注以后，如果大部分型砂中的粘结剂没有发生不可逆的变化，则只要除掉杂质，经过吸灰冷却和重新混制就可恢复型砂原有的性能，这种处理方式称为旧砂回用，一般只有粘土粘结的型砂才能回用。用化学方式硬化的砂型及型芯(如用油砂、水玻璃砂和各种树脂砂制成的砂型及型芯)，其粘结剂的硬化反应是不可逆的，这种情况下的旧砂不能简单地回用，需要把砂粒表面已失效的粘结剂包覆膜脱除，使其基本上恢复原砂的性能，这种处理方式称为旧砂再生。目前使用的旧砂再生方法往往只通过旧砂再生机简单的振动摩擦脱除包覆膜，碰撞频率低，脱除效果不好，废砂回收效率低，远远不能满足生产上的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废砂粘结剂包覆膜更易脱除的铸造废砂再生工艺。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铸造废砂再生工艺，包括以下步骤：
(1)废砂加热，将废砂输送入加热装置进行多次折流加热，均匀提高废砂温度；加热装置内倾斜设置有若干折流板且折流板内布置有电阻丝，折流板的温度处于480℃～600℃之间；
(2)废砂搅拌，经加热后的废砂流入搅拌装置，通过搅拌摩擦初次脱除高温废砂表面的粘结剂包覆膜；
(3)废砂振动筛分，经搅拌后的废砂输送入振动筛装置，废砂在振动筛装置内进一步通过振动摩擦脱除粘结剂包覆膜，并且通过振动筛过滤掉废砂中的杂质；以及
(4)废砂清洗，经振动筛分后的废砂输送入清洗装置进行清洗。
进一步的，步骤(1)中经加热装置加热后的废砂的最终温度处于400℃～500℃之间。
进一步的，步骤(1)中折流板在加热装置内由上至下左右交替设置，并且每个折流板均向下倾斜10°～30°。
进一步的，步骤(2)中经搅拌后的废砂在输送出搅拌装置之前，先经孔板进行初次筛分，滤过孔板的小颗粒废砂将输送入振动筛装置，未滤过孔板的废砂将继续拦截于搅拌装置内继续搅拌；其中，孔板上均布有若干圆形通孔，圆形通孔的直径在1.8cm～2.2cm之间。
进一步的，步骤(2)中搅拌装置工作时，搅拌装置内的废砂占搅拌装置体积的1/3～2/3。
进一步的，步骤(2)中搅拌装置还包括自下而上设置的旋转搅拌装置、以及螺旋输送装置，所述孔板位于所述旋转搅拌装置和螺旋输送装置之间，旋转搅拌装置设置有若干与废砂摩擦的搅拌棒，滤过孔板的小颗粒废砂经螺旋输送装置输送出搅拌装置进入振动筛装置。
进一步的，步骤(2)中废砂与搅拌棒之间的机械摩擦时间在5min～20min之间。
进一步的，步骤(4)中的清洗装置为螺旋清洗机，清水由上部注入，下部的一端流出，废砂与水逆流经螺旋清洗机下部的另一端流出。
进一步的，步骤(4)中，处于螺旋清洗机内需清洗的废砂与清水的体积比始终保持在1:2～5之间。
进一步的，搅拌棒外表面覆盖有磨砂层，所述搅拌棒的外表面具有凹凸结构。
本发明的铸造废砂再生工艺，具有以下有益效果：
1、本发明的铸造废砂再生工艺增加了步骤(1)的废砂加热工序，对预处理的废砂进行加热处理，高温废砂在后续的处理过程中粘结剂包覆膜更容易脱除；本发明的加热装置设置有多个折流板，对废砂进行多次折流加热，折流加热加热效果更好，加热也更加的均匀；本发明的折流板内设置有加热电阻丝，通过加热电阻丝实现废砂的干法加热，温度更易于控制，加热效果也更好。
2、本发明通过多次试验合理确定折流板的加热温度以及废砂的最终加热温度，在保证废砂粘结剂包覆膜有效脱除的前提下，尽可能将温度降低，节约能源。
3、本发明的折流板在加热装置内由上至下左右交替布置，并且每个折流板均向下倾斜10°～30°，合理布置折流板的倾斜角度，能够避免角度过小废砂在折流板上堆积，同时也避免了角度过大废砂加热时间短，加热效果不理想。
4、本发明的步骤(2)中经搅拌后的废砂在输送出搅拌装置之前，先经孔板进行初次筛分，滤过孔板的小颗粒废砂将输送入振动筛装置，未滤过孔板的废砂将继续拦截于搅拌装置内继续搅拌，且孔板的设置增加了废砂在搅拌装置内的搅拌时间，从而更进一步的提高了废砂粘结剂包覆膜的脱除效果。
5、本发明的步骤(2)中搅拌装置工作时，搅拌装置内的废砂占搅拌装置体积的1/3～2/3(即占旋转搅拌装置的1/3～2/3)，通过插板阀进行控制，以避免搅拌装置内进入过多高温废砂所造成的电机超负荷，且废砂过多将明显降低废砂表面粘结剂包覆膜的脱除效果。
6、本发明的搅拌棒表面覆盖有磨砂层，并且搅拌棒的外表面具有凹凸结构，从而显著的增加了搅拌棒与废砂之间的摩擦，从而进一步提高了废砂粘结剂包覆膜的脱除效果；并且，搅拌棒可拆卸设置，便于搅拌棒使用一段时间失效后进行更换。
7、本发明的步骤(4)中，处于螺旋清洗机内需清洗的废砂与清水的体积比始终保持在1:2～5之间，这样可以在保证废砂清洗除杂效果的同时，减少清水用量，节约水资源。
8、本发明的铸造废砂再生工艺操作简单，废砂表面粘结剂包覆膜脱除效果好，生产效率高，废砂回收率在90％以上。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明的铸造废砂再生工艺的工艺流程图；
图2为实施本发明的铸造废砂再生工艺的设备布置示意图；
图3为图2所示设备中的折流板的截面结构示意图；
图4为图2所示设备中的搅拌装置的壳体的竖直横截面的结构示意图；
图5为图2所示设备中的搅拌棒的结构示意图；
图中：1-振动筛装置、11-振动筛、2-清洗装置、21-螺旋输送机、3-加热装置、31-折流板、32-加热电阻丝、41-旋转搅拌装置、411-搅拌棒、42-螺旋输送装置、43-孔板、44-壳体、5-插板阀
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1、图2、图3所示，本发明实施例的一种铸造废砂再生工艺，包括以下步骤：
(1)废砂加热，将废砂输送入加热装置3进行多次折流加热，均匀提高废砂温度；加热装置3内倾斜设置有若干折流板31且折流板31内布置有加热电阻丝32，折流板31的温度处于480℃～600℃之间。废砂处于高温状态时其表面的粘结剂包覆膜更容易脱除。
(2)废砂搅拌，经加热后的废砂流入搅拌装置，通过搅拌摩擦初次脱除高温废砂表面的粘结剂包覆膜。搅拌装置的搅拌明显增加了废砂的碰撞频率，包覆膜脱除效果更好；而且通过搅拌装置的搅拌摩擦作用，也显著提高了包覆膜的脱除效果以及脱除效率。
(3)废砂振动筛分，经搅拌后的废砂输送入振动筛装置1，废砂在振动筛装置1内进一步通过振动摩擦脱除粘结剂包覆膜，并且通过振动筛11过滤掉废砂中的杂质。步骤(3)进一步的对废砂进行粘结剂包覆膜的脱除，从而提高了废砂回收率。以及
(4)废砂清洗，经振动筛分后的废砂输送入清洗装置2进行清洗，除去废砂中的杂质，使得废砂得以回收再利用。
进一步的，步骤(1)中，加热装置3加热后的废砂的最终温度处于400℃～500℃之间。本发明通过多次试验合理确定折流板31的加热温度以及废砂的最终加热温度，在保证废砂粘结剂包覆膜有效脱除的前提下，尽可能将温度降低，节约能源。
进一步的，步骤(1)中，折流板31在加热装置3内由上至下左右交替设置，并且每个折流板31均向下倾斜10°～30°。合理布置折流板31的倾斜角度，能够避免角度过小废砂在折流板31上堆积，同时也避免了角度过大废砂加热时间短，加热效果不理想。
进一步的，步骤(2)中经搅拌后的废砂在输送出搅拌装置之前，先经孔板43进行初次筛分，滤过孔板43的小颗粒废砂将输送入振动筛装置1，未滤过孔板43的废砂将继续拦截于搅拌装置内继续搅拌；其中，孔板43上均布有若干圆形通孔，圆形通孔的直径在1.8cm～2.2cm之间。且孔板43的设置增加了废砂在搅拌装置内的搅拌时间，从而更进一步的提高了废砂粘结剂包覆膜的脱除效果。优选的，圆形通孔的孔径为2cm。
具体的，如图2所示，加热装置3、搅拌装置、振动筛装置1、清洗装置2依次相连。加热装置3的内部倾斜设置有若干折流板31，通过折流板31对废砂进行折流加热，提高加热效果，并且加热也更加均匀；折流板31的内部纵向排列有若干加热电阻丝32，采用干法加热，温度更易于控制，加热效果也更好；另外，加热装置3的外壳还可以设置保温层，以提高加热装置3的加热效率，并且减少能源浪费。搅拌装置还包括自下而上设置的旋转搅拌装置41、以及螺旋输送装置42，孔板43位于旋转搅拌装置41和螺旋输送装置42之间，旋转搅拌装置41设置有若干与废砂摩擦的可拆卸更换的搅拌棒411，滤过孔板43的小颗粒废砂经螺旋输送装置42输送出搅拌装置进入振动筛装置1。其中，废砂与搅拌棒411之间的机械摩擦时间在5min～20min之间，本领域技术人员可根据实际的生产需要来调整搅拌时间，本发明对具体的搅拌时间不做限定，均属于本发明保护范围。振动筛装置1的内部设置有振动筛11，振动筛11的具体结构本领域技术人员可根据实际需要自行设计或者直接市场采购现有振动筛，本发明不做具体限定；振动筛装置1的下部还可以设置杂质出口，用于清理滤过振动筛11的杂质。清洗装置2为螺旋清洗机，清水由上部注入，下部的一端流出，废砂与水逆流经螺旋清洗机下部的另一端流出；螺旋清洗机下部的螺旋输送机21，用于提供废砂流动的动力，并且实现废砂与清水混合搅拌，更容易除去废砂中的杂质；另外废砂与清水逆流，进一步的提高了废砂的清洗除杂效果。
进一步的，步骤(2)中搅拌装置工作时，搅拌装置内的废砂占搅拌装置体积的1/3～2/3(即占旋转搅拌装置41的1/3～2/3)。这样可以避免搅拌装置内进入过多高温废砂所造成的电机超负荷，且废砂过多将明显降低废砂表面粘结剂包覆膜的脱除效果。具体的，可以通过在加热装置3与搅拌装置之间设置插板阀5实现对进入搅拌装置的废砂体积的控制。
进一步的，如图4所示，搅拌装置还包括壳体44，壳体44的竖直横截面呈倒葫芦形，这与旋转搅拌装置41以及螺旋输送装置42的外形是相匹配的，从而避免了部分废砂在角落处堆积得不到处理。
进一步的，处于螺旋清洗机内需清洗的废砂与清水的体积比始终保持在1:2～5之间。这样可以在保证废砂清洗除杂效果的同时，减少清水用量，节约水资源。
进一步的，如图5所示，本发明的搅拌棒411外表面覆盖有磨砂层，搅拌棒411的外表面还具有凹凸结构。磨砂层的设置加大了搅拌棒411与废砂之间的摩擦力，提高了废砂粘结剂包覆膜的脱除效果；磨砂层的厚度以及材质本发明不做具体限定，均属于本发明保护范围。凹凸结构的设计，进一步的增强了搅拌棒411与废砂之间的碰撞、摩擦的效果，继而进一步提高了废砂粘结剂包覆膜的脱除效果；本发明的凹凸结构可以为波浪形、锯齿形、或者其他不规则形状，本发明不做具体限定，均属于本发明保护范围。
进一步的，如图3所示，折流板31的材质可以根据实际需要进行选择，优选为导热性能好的铝合金；加热电阻丝32在折流板31内纵向排列。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种铸造废砂再生工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废砂加热，将废砂输送入加热装置进行多次折流加热，均匀提高废砂温度；所述加热装置内倾斜设置有若干折流板且折流板内布置有电阻丝，所述折流板的温度处于480℃～600℃之间；
(2)废砂搅拌，经加热后的废砂流入搅拌装置，通过搅拌摩擦初次脱除高温废砂表面的粘结剂包覆膜；
(3)废砂振动筛分，经搅拌后的废砂输送入振动筛装置，废砂在振动筛装置内进一步通过振动摩擦脱除粘结剂包覆膜，并且通过振动筛过滤掉废砂中的杂质；以及
(4)废砂清洗，经振动筛分后的废砂输送入清洗装置进行清洗。
2.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，步骤(1)中经所述加热装置加热后的废砂的最终温度处于400℃～500℃之间。
3.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，步骤(1)中所述折流板在所述加热装置内由上至下左右交替设置，并且每个折流板均向下倾斜10°～30°。
4.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，步骤(2)中经搅拌后的废砂在输送出搅拌装置之前，先经孔板进行初次筛分，滤过孔板的小颗粒废砂将输送入振动筛装置，未滤过孔板的废砂将继续拦截于搅拌装置内继续搅拌；其中，所述孔板上均布有若干圆形通孔，所述圆形通孔的直径在1.8cm～2.2cm之间。
5.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，步骤(2)中搅拌装置工作时，搅拌装置内的废砂占搅拌装置体积的1/3～2/3。
6.根据权利要求4所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌装置还包括自下而上设置的旋转搅拌装置、以及螺旋输送装置，所述孔板位于所述旋转搅拌装置和螺旋输送装置之间，所述旋转搅拌装置设置有若干与废砂摩擦的搅拌棒，滤过孔板的小颗粒废砂经螺旋输送装置输送出搅拌装置进入振动筛装置。
7.根据权利要求6所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，步骤(2)中废砂与搅拌棒之间的机械摩擦时间在5min～20min之间。
8.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，步骤(4)中的清洗装置为螺旋清洗机，清水由上部注入，下部的一端流出，废砂与水逆流经螺旋清洗机下部的另一端流出。
9.根据权利要求8所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，步骤(4)中，处于螺旋清洗机内需清洗的废砂与清水的体积比始终保持在1:2～5之间。
10.根据权利要求7所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述搅拌棒外表面覆盖有磨砂层，所述搅拌棒的外表面具有凹凸结构。
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