CN108296432B - 一种铸造废砂再生工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铸造废砂再生工艺，包括以下步骤：(1)破碎：将铸造废砂进行破碎，破碎后废砂粒度为50‑100目；(2)磁选：将破碎后废砂进行磁选，除去磁性杂质；(3)摩擦剥离：将磁选后的废砂置于搅拌腔中，通过使搅拌腔在多个不同方向转动来实现废砂在各方向的翻转碰撞摩擦，以使废砂表面惰性膜剥离；(4)筛分：将经摩擦剥离后的废砂通过100‑200目的筛网筛分，收集获得再生砂。本发明的铸造废砂再生工艺采用物理方法，使经破碎、磁选后的废砂，通过搅拌腔在多个不同方向的旋转实现了废砂之间的碰撞摩擦，从而达到了剥离废砂表面惰性膜的效果，该工艺方法简单，不涉及化学药剂，安全环保，同时获得的再生砂完整，废砂的再生率达50％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
我国是生产铸件的大国，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，我国每生产一吨合格铸件可产生约1.2吨废砂，而废砂的再利用率只有20％-30％，其余大部分会被丢弃，一方面会造成环境污染，另一方面也会造成资源的极大浪费。因此，废砂的处理和利用已成为我国迫切需要解决的问题。废砂再生就是采用各种物理化学手段去除废砂颗粒表面附着的惰性膜，使废砂的各种工艺性能得到恢复的一种废砂处理工艺。但传统的废砂再生装置制作复杂、成本较高，处理废砂速度较慢，采用化学方法也有产生化学污染的风险，因此提供一种简单、方便的废砂再生物理处理工艺是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种简单、环保且处理效果好的铸造废砂再生工艺。
本发明采取的技术方案为：
一种铸造废砂再生工艺，包括以下步骤：(1)破碎：将铸造废砂进行破碎，破碎后废砂粒度为50-100目；(2)磁选：将破碎后废砂进行磁选，除去磁性杂质；(3)摩擦剥离：将磁选后的废砂置于搅拌腔中，通过使搅拌腔在多个不同方向转动来实现废砂在各方向的翻转碰撞摩擦，以使废砂表面惰性膜剥离；(4)筛分：将经摩擦剥离后的废砂通过100-200目的筛网筛分，收集获得再生砂。
进一步的，步骤(3)中通过在所述搅拌腔内设置相互交叉固定的横向磨砂棒和纵向磨砂棒以及在所述搅拌腔内壁设置磨砂层来加强废砂表面惰性膜的摩擦剥离。
进一步的，步骤(3)中通过设置与所述搅拌腔相连的第一翻转环和第二翻转环，并使所述搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环分别以不同方向进行旋转来实现搅拌腔内废砂在不同方向的翻转碰撞摩擦，其中所述搅拌腔可转动地连接在所述第一翻转环的内壁上，所述第一翻转环可转动地连接在所述第二翻转环的内壁上，所述搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环的翻转轴两两互成角度地设置。
进一步的，所述搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环的转速为15-25r/min，转动时间为60-120min。
进一步的，所述第二翻转环的翻转轴沿水平方向设置，所述搅拌腔或第一翻转环的翻转轴相对于第二翻转环的翻转轴成90度角设置，所述搅拌腔的翻转轴相对于所述第一翻转环的翻转轴成45度角设置。
进一步的，所述筛网通过振动器振动实现筛分，所述振动器的振动频率为40-80Hz，振动时间为5-10min。
进一步的，相邻所述横向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.05-0.15；相邻所述纵向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.05-0.15。
进一步的，所述铸造废砂再生工艺所适用的废砂类型为潮模砂、树脂砂、水玻璃砂中的一种或几种。
本发明还提供一种通过上述铸造废砂再生工艺得到的铸造废砂再生砂。
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采用物理方法，使经破碎、磁选后的废砂，通过搅拌腔在多个不同方向的旋转实现了废砂之间的碰撞摩擦，从而达到了剥离废砂表面惰性膜的效果，该工艺方法简单，不涉及化学药剂，安全环保，同时获得的再生砂完整，废砂的再生率达50％以上；
(2)本发明的铸造废砂再生工艺，在通过旋转搅拌实现废砂间摩擦碰撞的基础上，通过在搅拌腔内设置横向磨砂棒和纵向磨砂棒以及搅拌腔内壁设置磨砂层来进一步加强对废砂表面的碰撞摩擦，从而提高了惰性膜的剥离效率和剥离效果；
(3)通过本发明的铸造废砂再生工艺得到的再生砂，能够基本达到原砂的使用性能标准，其中再生砂强度为0.8-1.2MPa，金属氧化物含量为0.5-1.1％。
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中实施步骤(3)和(4)的装置的结构示意图；
图2为图1所示装置中的搅拌腔的剖视图；
图中：1-搅拌腔，101-磨砂层，102-横向磨砂棒，103-纵向磨砂棒，104-门，2-第一翻转环，3-第二翻转环，4-第一电机，5-第一定位杆，6-第二电机，7-第二定位杆，8-第三电机，9-第三定位杆，10-支架，11-筛网，12-振动器，13-收集盒。
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。
本发明的铸造废砂再生工艺，包括以下步骤：(1)破碎：将铸造废砂进行破碎，破碎后废砂粒度为50-100目；(2)磁选：将破碎后废砂进行磁选，除去铁等磁性杂质；(3)摩擦剥离：将磁选后的废砂置于搅拌腔中，通过使搅拌腔在多个不同方向转动来实现废砂在各方向的翻转碰撞摩擦，以使废砂表面惰性膜剥离；(4)筛分：将经摩擦剥离后的废砂通过100-200目的筛网筛分，收集获得再生砂。
其中，步骤(1)的破碎工艺和所用设备以及步骤(2)的磁选工艺和所用设备为本领域技术人员所熟知和惯常采用的，在此不再赘述。步骤(3)中通过驱动搅拌腔在不同方向翻转，可以实现对搅拌腔内废砂的各方向旋转搅拌，使得废砂可以在各个方向上翻转碰撞摩擦，因此能够有效实现从各角度对废砂表面惰性膜的剥离去除。之后通过步骤(4)可以经摩擦剥离后的废砂进行筛分，最终得到可重新使用的再生砂。
具体的，步骤(3)中通过在搅拌腔内设置相互交叉固定的横向磨砂棒和纵向磨砂棒以及在搅拌腔内壁设置磨砂层来加强废砂表面惰性膜的摩擦剥离。在通过旋转实现废砂之间的碰撞摩擦的基础上，通过废砂与内壁磨砂层、横向磨砂棒、纵向磨砂棒之间的机械碰撞摩擦，可以进一步加强对废砂表面的摩擦，进而大大提高了废砂表面惰性膜的剥离效率和剥离效果。优选的，为了实现更优的摩擦效果，相邻横向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.05-0.15；相邻纵向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.05-0.15。例如，针对搅拌腔直径为3m的情况，相邻横向磨砂棒之间的间隔可以为0.15-0.45m，相邻纵向磨砂棒之间的间隔也可以为0.15-0.45m。
具体的，步骤(3)中通过设置与搅拌腔相连的第一翻转环和第二翻转环，并使搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环分别以不同方向进行旋转来实现搅拌腔内废砂在不同方向的翻转碰撞摩擦，其中搅拌腔可转动地连接在第一翻转环的内壁上，第一翻转环可转动地连接在第二翻转环的内壁上，搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环的翻转轴两两互成角度地设置。由此，搅拌腔1内的废砂可以在三个不同方向上进行旋转搅拌，以提高废砂的碰撞摩擦几率，从而有效实现对废砂表面惰性膜的剥离去除。
优选的，第二翻转环的翻转轴沿水平方向设置，搅拌腔或第一翻转环的翻转轴相对于第二翻转环的翻转轴成90度角设置，搅拌腔的翻转轴相对于第一翻转环的翻转轴成45度角设置。例如在一种具体的实施方式中，第二翻转环的翻转轴沿水平方向设置，搅拌腔的翻转轴相对于第二翻转环的翻转轴成90度角设置(即竖直设置)，第一翻转环的翻转轴相对于搅拌腔的翻转轴倾斜45度角设置。
具体的，搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环的转速和转动时间可以根据实际情况进行设定，优选的，转速为15-25r/min，转动时间为60-120min。
具体的，步骤(4)中筛网通过振动器振动实现筛分，振动器的振动频率和振动时间可以根据实际需要进行设定，优选的，振动频率为40-80Hz，振动时间为5-10min。
具体的，本发明的铸造废砂再生工艺中的步骤(3)和步骤(4)可以通过图1所示装置实现。如图所示，搅拌腔1通过沿其径向相对设置的第一电机4和第一定位杆5连接在第一翻转环2的内壁上，并且能够通过第一电机4的驱动以第一定位杆5为轴旋转；第一翻转环2通过沿其径向相对设置的第二电机6和第二定位杆7连接在第二翻转环3的内壁上，并且能够通过第二电机6的驱动以第二定位杆7为轴旋转；第二翻转环3通过沿其径向相对设置的第三电机8和第三定位杆9连接在支架10上，并且能够通过第三电机8的驱动以第三定位杆9为轴旋转。其中，第三定位杆9沿水平方向设置，第一定位杆5相对于第三定位杆9成90度角设置，即竖直设置，第二定位杆7相对于第一定位杆5倾斜45度角设置。因此，通过该装置可以使搅拌腔1内的废砂随着搅拌腔1、第一翻转环2、第二翻转环3在三个不同方向的旋转实现在三个不同方向的翻转碰撞摩擦，以达到从各角度对废砂表面惰性膜进行剥离的目的。而在搅拌腔1内，如图2所示，搅拌腔1的内壁上设置有磨砂层101，搅拌腔1内还设置有多个相互交叉固定的横向磨砂棒102以及纵向磨砂棒103。在通过旋转实现废砂之间的碰撞摩擦的基础上，通过废砂与内壁磨砂层、横向磨砂棒、纵向磨砂棒之间的机械碰撞，来进一步加强对废砂表面的摩擦，进而大大提高了废砂表面惰性膜的剥离效率和剥离效果。如图1所示，废砂通过搅拌腔1上的门104实现装料和卸料。经步骤(3)摩擦剥离后的废砂通过门104卸料到搅拌腔1的门104下方的筛网11上，筛网11通过振动器12振动实现步骤(4)筛分，最后通过收集盒13收集的筛下产品即得到铸造废砂再生砂。
具体的，本发明的铸造废砂再生工艺可以适用于多种废砂类型，例如潮模砂、树脂砂、水玻璃砂中的一种或几种。
本发明还提供一种通过前面实施例中阐述的铸造废砂再生工艺得到的铸造废砂再生砂。
上述内容详细的描述了本发明的铸造废砂再生工艺，下面将列举具体实施例来进一步说明本发明的效果：
实施例1：
一种铸造废砂再生工艺，包括以下步骤：
(1)破碎：将铸造废砂进行破碎，破碎后废砂粒度为50-100目；
(2)磁选：将破碎后废砂进行磁选，除去磁性杂质；
(3)摩擦剥离：将磁选后的废砂置于搅拌腔中，通过使搅拌腔在多个不同方向转动来实现废砂在各方向的翻转碰撞摩擦，以使废砂表面惰性膜剥离，其中搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环的转速为15r/min，转动时间为120min；搅拌腔内相邻横向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.15；相邻纵向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.1；
(4)筛分：将经摩擦剥离后的废砂通过100-200目的筛网筛分，振动器的振动频率为80Hz，振动时间为5min，收集获得再生砂。
通过实施例1的铸造废砂再生工艺得到的再生砂的再生率为55％。
实施例2：
一种铸造废砂再生工艺，包括以下步骤：
(1)破碎：将铸造废砂进行破碎，破碎后废砂粒度为50-100目；
(2)磁选：将破碎后废砂进行磁选，除去磁性杂质；
(3)摩擦剥离：将磁选后的废砂置于搅拌腔中，通过使搅拌腔在多个不同方向转动来实现废砂在各方向的翻转碰撞摩擦，以使废砂表面惰性膜剥离，其中搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环的转速为25r/min，转动时间为60min；搅拌腔内相邻横向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.05；相邻纵向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.15；
(4)筛分：将经摩擦剥离后的废砂通过100-200目的筛网筛分，振动器的振动频率为60Hz，振动时间为8min，收集获得再生砂。
通过实施例2的铸造废砂再生工艺得到的再生砂的再生率为65％。
实施例3：
一种铸造废砂再生工艺，包括以下步骤：
(1)破碎：将铸造废砂进行破碎，破碎后废砂粒度为50-100目；
(2)磁选：将破碎后废砂进行磁选，除去磁性杂质；
(3)摩擦剥离：将磁选后的废砂置于搅拌腔中，通过使搅拌腔在多个不同方向转动来实现废砂在各方向的翻转碰撞摩擦，以使废砂表面惰性膜剥离，其中搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环的转速为20r/min，转动时间为90min；搅拌腔内相邻横向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.1；相邻纵向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.05；
(4)筛分：将经摩擦剥离后的废砂通过100-200目的筛网筛分，振动器的振动频率为40Hz，振动时间为10min，收集获得再生砂。
通过实施例3的铸造废砂再生工艺得到的再生砂的再生率为62％。
将上述实施例1-3得到的铸造废砂再生砂的性能与原砂进行对比，具体结果如表1所示。
表1原砂与铸造废砂再生砂性能对比
名称 强度MPa 金属氧化物
原砂 1 0.8
实施例1 1.2 0.9
实施例2 1.1 0.7
实施例3 0.9 1.1
由表可知，通过本发明的铸造废砂再生工艺制得的铸造废砂再生砂的性能基本达到了原砂的性能指标。
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 (6)

1.一种铸造废砂再生工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)破碎：将铸造废砂进行破碎，破碎后废砂粒度为50-100目；
(2)磁选：将破碎后废砂进行磁选，除去磁性杂质；
(3)摩擦剥离：将磁选后的废砂置于搅拌腔中，通过使搅拌腔在多个不同方向转动来实现废砂在各方向的翻转碰撞摩擦，以使废砂表面惰性膜剥离；
(4)筛分：将经摩擦剥离后的废砂通过100-200目的筛网筛分，收集获得再生砂；
步骤(3)中在所述搅拌腔内设置有相互交叉固定的横向磨砂棒和纵向磨砂棒，在搅拌腔内壁设置有磨砂层；
还设置有与所述搅拌腔相连的第一翻转环和第二翻转环；
所述搅拌腔通过沿其径向相对设置的第一电机和第一定位杆连接在所述第一翻转环的内壁上，所述第一电机驱动所述搅拌腔以所述第一定位杆为轴旋转；
所述第一翻转环通过沿其径向相对设置的第二电机和第二定位杆连接在所述第二翻转环的内壁上，所述第二电机驱动所述第一翻转环以所述第二定位杆为轴旋转；
所述第二翻转环通过沿其径向相对设置的第三电机和第三定位杆连接在支架上，所述第三电机驱动所述第二翻转环以所述第三定位杆为轴旋转；
所述第三定位杆沿水平方向设置，所述第一定位杆相对于所述第三定位杆倾斜90度角设置，所述第二定位杆相对于所述第一定位杆倾斜45度角设置。
2.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述搅拌腔、第一翻转环、第二翻转环的转速为15-25r/min，转动时间为60-120min。
3.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述筛网通过振动器振动实现筛分，所述振动器的振动频率为40-80Hz，振动时间为5-10min。
4.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，相邻所述横向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.05-0.15；相邻所述纵向磨砂棒之间的间隔与搅拌腔直径的比例为0.05-0.15。
5.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述铸造废砂再生工艺所适用的废砂类型为潮模砂、树脂砂、水玻璃砂中的一种或几种。
6.一种铸造废砂再生砂，其特征在于，所述铸造废砂再生砂通过权利要求1-5中任一项所述的工艺得到。
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