CN108296435A - 一种铸造废砂再生工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铸造废砂再生工艺，包括如下步骤：破碎：将废砂芯使用破碎机破碎成废砂，将破碎后的废砂使用硅砂擦洗机进行处理；磁选：将处理好的废砂使用磁选机进行磁选；磨砂：将处理好的废砂倒入磨砂筒中，利用搅拌棒进行搅拌，对废砂进行磨砂处理，以脱除废砂表面附着的粘合剂包覆膜；分离：打开磨砂筒的排砂口，使经过处理的废砂落入分离装置内的筛网上，对废砂进行筛分处理，以使粉尘、碎屑落入分离装置底部，收集留在筛网上的废砂获得再生砂。本发明的铸造废砂再生工艺简单，成本低，操作简便。使得废砂的各种工艺性能能够快速恢复，能够再次使用，降低经济投入，同时避免了废砂丢弃造成的环境污染。

Description

一种铸造废砂再生工艺
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体的是涉及一种铸造废砂再生工艺。
背景技术
随着工业迅速的发展，多数有色金属、铁和钢铸件都能够用砂型铸造的方法进行铸造，现我国大多数情况下都使用铸型制作简单、便捷的砂型铸造生产大批量的铸件，铸件的产量位居世界的前列，但是使用铸型制造铸件后会产生大量的废砂，约每生产1t合格铸件可产生约1.2t废砂。目前除了少量废砂再生回用外，大部分以丢弃为主，浪费了大量的有限资源，并且造成了严重的环境污染，国家对于铸型制造后产生的废砂的处理和利用已经提上了日程，将废砂通过去除上面附着的失效或未失效的粘结剂包覆膜成为可以重新使用的砂，成为迫切的需要解决问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法简单、能够快速有效的去除废砂表面的粘结剂包覆膜的铸造废砂再生工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种铸造废砂再生工艺，包括如下步骤：
(1)破碎：将废砂芯使用破碎机破碎成废砂，将破碎后的废砂使用硅砂擦洗机进行处理；
(2)磁选：将步骤(1)处理好的废砂使用磁选机进行磁选；
(3)磨砂：将步骤(2)处理好的废砂倒入磨砂筒中，利用搅拌棒进行搅拌，对废砂进行磨砂处理，以脱除废砂表面附着的粘合剂包覆膜；以及
(4)分离：打开磨砂筒的排砂口，使经过步骤(3)处理的废砂落入分离装置内的筛网上，对废砂进行筛分处理，以使粉尘、碎屑落入分离装置底部，收集留在筛网上的废砂获得再生砂。
更进一步的，步骤(1)中硅砂擦洗机处理的时间为15-18min。
更进一步的，步骤(2)中磁选过程中的磁场强度为0.8-1.0T。
更进一步的，步骤(3)中倒入磨砂筒中的废砂占磨砂筒容积的1/2～2/3。
更进一步的，步骤(3)中通过搅拌棒外包裹的磨砂层和磨砂筒内设置的磨砂球加强对废砂的磨砂处理。
更进一步的，步骤(3)中通过设置多个搅拌棒对废砂进行搅拌，该多个搅拌棒在围绕磨砂筒的中心轴线旋转的同时还围绕其自身的中心轴线进行旋转。
更进一步的，步骤(4)中通过设置在磨砂筒上的第一振动电机加速磨砂筒中废砂的排出。
更进一步的，步骤(4)中通过设置在分离装置上的第二振动电机加速分离装置中废砂的筛分。
更进一步的，步骤(4)中磨砂筒的排砂口处设置有孔板，该孔板的孔径大于废砂的粒径且小于磨砂球的粒径。
更进一步的，步骤(4)中筛网的孔径小于再生砂的粒径。
与现有技术相比，本发明的优点是：
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，通过搅拌实现了废砂之间的碰撞摩擦，从而达到了剥离废砂表面附着的粘合剂包覆膜的效果，该工艺方法简单，不涉及化学药剂，安全环保。
2、本发明的铸造废砂再生工艺中通过设置多个搅拌棒对废砂进行搅拌，该多个搅拌棒在围绕磨砂筒的中心轴线旋转的同时还围绕其自身的中心轴线进行旋转，以使废砂能够进行更加充分地搅拌，从而能够更加有效地去除废砂颗粒表面附着的粘合剂包覆膜。
3、本发明的铸造废砂再生工艺中通过磨砂球、以及搅拌棒外包裹的磨砂层，使得废砂在搅拌过程中相互碰撞摩擦的情况下，还可与磨砂球和磨砂层进行进一步的机械摩擦，因此大大加快了对废砂的处理速度，进一步提高了废砂颗粒表面附着的粘合剂包覆膜的去除效率和去除效果。
4、本发明的铸造废砂再生工艺简单，成本低，操作简便。通过本发明的铸造废砂再生工艺处理废砂，使得废砂的各种工艺性能能够快速恢复，能够再次使用，节约资源，降低经济投入，提高了铸件质量，同时避免了废砂丢弃造成的环境污染。
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：本发明铸造废砂再生工艺中实施步骤(3)和(4)的装置的剖视结构示意图；
其中：1-磨砂筒、2-顶板、3-第一电机、4-第二电机、5-搅拌棒、501-磨砂层、6-磨砂球、7-第一孔板、8-第二孔板、9-固定环、10-插板、11-漏斗、12-收集装置、13-箱体、14-筛网、15-出砂管、16-出尘管、161-盖体、17-第一振动电机、18-第二振动电机、19-底板、20-立杆、21-横杆、22-第一环形固定板、23-第二环形固定板、24-第三环形固定板、25-弹簧。
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。
本发明提供一种铸造废砂再生工艺，包括如下步骤：
(1)破碎：将废砂芯使用破碎机破碎成废砂，将破碎后的废砂使用硅砂擦洗机进行处理；
(2)磁选：将步骤(1)处理好的废砂使用磁选机进行磁选；
(3)磨砂：将步骤(2)处理好的废砂倒入磨砂筒中，利用搅拌棒进行搅拌，对废砂进行磨砂处理，以脱除废砂表面附着的粘合剂包覆膜；以及
(4)分离：打开磨砂筒的排砂口，使经过步骤(3)处理的废砂落入分离装置内的筛网上，对废砂进行筛分处理，以使粉尘、碎屑落入分离装置底部，收集留在筛网上的废砂获得再生砂。
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，通过搅拌实现了废砂之间的碰撞摩擦，从而达到了剥离废砂表面附着的粘合剂包覆膜的效果，该工艺方法简单，不涉及化学药剂，安全环保。
其中，步骤(1)中的破碎、擦洗工艺和所用设备以及步骤(2)中的磁选工艺和所用设备均为本领域技术人员所熟知和惯常采用的，在此不再赘述。优选的，步骤(1)中硅砂擦洗机处理的时间为15-18min。步骤(2)中磁选过程中的磁场强度为0.8-1.0T。步骤(1)、(2)的破碎、磁选工序是为了后续步骤(3)中磨砂工序的顺利进行。
其中，步骤(3)中倒入磨砂筒中的废砂的量可以根据实际情况而定，但如果量过多会影响搅拌，而量过少则会导致废砂间的碰撞摩擦减弱，因此优选的倒入磨砂筒中的废砂占磨砂筒容积的1/2～2/3。
步骤(3)中通过搅拌棒外包裹的磨砂层和磨砂筒内设置的磨砂球加强对废砂的磨砂处理，使得废砂在搅拌过程中相互碰撞摩擦的情况下，还可与磨砂球和磨砂层进行进一步的机械摩擦，因此大大加快了对废砂的处理速度，进一步提高了废砂颗粒表面附着的粘合剂包覆膜的去除效率和去除效果。
步骤(3)中通过设置多个搅拌棒对废砂进行搅拌，该多个搅拌棒在围绕磨砂筒的中心轴线旋转的同时还围绕其自身的中心轴线进行旋转，以使废砂能够进行更加充分地搅拌，从而能够更加有效地去除废砂颗粒表面附着的粘合剂包覆膜。
其中，步骤(4)中通过设置在磨砂筒上的第一振动电机加速磨砂筒中废砂的排出；当步骤(3)的磨砂工序完成后，打开第一振动电机，使磨砂筒振动，从而使磨砂筒中的废砂振动，进而快速落入分离装置内，当所有废砂全部从废砂筒中排出后关闭第一振动电机。
步骤(4)中通过设置在分离装置上的第二振动电机加速分离装置中废砂的筛分。当废砂全部落入分离装置内的筛网上后，打开第二振动电机，使分离装置振动，从而加速将砂子上的灰尘等杂质抖落到筛网下方，将干净的砂子留在筛网上，当筛分完成后关闭第二振动电机。
步骤(4)中磨砂筒的排砂口处设置有孔板，该孔板的孔径大于废砂的粒径且小于磨砂球的粒径，这样使得废砂能够通过孔板排出磨砂筒，而磨砂球则留在磨砂筒内；步骤(4)中筛网的孔径小于再生砂的粒径，这样使得筛分后的砂子能够留在筛网上方，以便进行收集，而筛出的污渍、灰尘和残余物等则落到筛网下方，以便进行清理。
优选的，步骤(4)后还可以将再生砂进行清洗，以使砂子更干净，便于再次使用。
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所示铸造废砂再生装置实现。所述铸造废砂再生装置包括磨砂装置、分离装置以及收集装置12。磨砂装置包括磨砂筒1、顶板2、第一电机3、第二电机4、以及若干搅拌棒5。搅拌棒5的一端与顶板2相连，另一端插入到磨砂筒1的内部，搅拌棒5外包裹有磨砂层501。第一电机3的驱动端与顶板2相连，第二电机4安装在顶板2上，第二电机4的驱动端与搅拌棒5相连。磨砂筒1内设置有数个磨砂球6，通常磨砂球6的粒径大于废砂的粒径。磨砂筒1的底部形成有可开闭的排砂口。磨砂筒1的排砂口处固定设置有第一孔板7和第二孔板8，第一孔板7与第二孔板8之间设置有可抽插的插板10，以用于开闭排砂口。第一孔板7与第二孔板8之间通过固定环9固定连接。第一孔板7和第二孔板8的孔径小于磨砂球6的粒径且大于废砂的粒径。第二孔板8下面设置有漏斗11，漏斗11的底端连通至分离装置。磨砂筒1外壁的中部均匀设置有数个第一振动电机17。
分离装置包括箱体13、筛网14、出砂管15、出尘管16。筛网14设置在箱体13内部，且倾斜固定在箱体13的内壁上。出砂管15位于筛网14上方，且出砂管15的一端与箱体13贯通、另一端连通至收集装置12；出尘管16位于筛网14下方，且出尘管16的一端与箱体13贯通、另一端端口上设置有盖体161。筛网14的孔径小于废砂的粒径。箱体13外壁的中部设置有第二振动电机18。
该铸造废砂再生装置还包括机架，其中，机架包括底板19、分别设置在底板19两端的立杆20、以及连接立杆20顶端的横杆21。第一电机3安装在横杆21上，第一电机3的驱动端穿过横杆21与顶板2相连。磨砂筒1外壁上部设置有第一环形固定板22、下部设置有第二环形固定板23；箱体13外壁上部设置有第三环形固定板24。横杆21与第一环形固定板22之间、第二环形固定板23与第三环形固定板24之间、箱体13的底部与底板19之间均通过数个弹簧25连接。
如图1所示，将经过步骤(2)处理后的废砂从磨砂筒1的开口与顶板2之间倒入磨砂筒1内，连通第一电机3和第二电机4的电源，并开启开关，使得第一电机3和第二电机4开始工作，第一电机3带动顶板2做旋转运动，使顶板2下方的多个搅拌棒5旋转对废砂进行搅拌，同时第二电机4带动单个搅拌棒5自转，磨砂筒1内的废砂之间、以及废砂和磨砂球6及搅拌棒5上的磨砂层501之间均进行摩擦运动，以去除废砂表面附着的粘合剂包覆膜。
当废砂表面附着的粘合剂包覆膜被除去后，关闭第一电机3和第二电机4。将插板10抽掉，连通第一振动电机17的电源，并打开开关，使第一振动电机17开始工作。第一振动电机17会带动磨砂筒1振动，使磨砂筒1内部的砂子快速振动，从而使砂子从第一孔板7和第二孔板8的孔中流入漏斗11中，再从漏斗11中流入箱体13中。
当磨砂筒1内部的砂子全部流入到箱体13内后，关闭第一振动电机17，连通第二振动电机18的电源，并打开开关，使第二振动电机18开始工作，将砂子上的灰尘抖落到筛网14的下方，将干净的砂子留在筛网14的上方，并使砂子从出砂管15流入到收集装置12内，从而收集得到再生砂。
当砂子全部流出箱体13后，关闭第二振动电机18，打开盖体161，从出尘管16清理出箱体13底部筛出的污渍、灰尘和废砂处理后的残余物。
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
(1)破碎：将废砂芯使用破碎机破碎成废砂，将破碎后的废砂使用硅砂擦洗机处理15min；
(2)磁选：将步骤(1)处理好的废砂使用磁选机进行磁选，磁场强度为0.8T；
(3)磨砂：将步骤(2)处理好的废砂倒入磨砂筒中，倒入磨砂筒中的废砂占磨砂筒容积的1/2，利用搅拌棒进行搅拌，对废砂进行磨砂处理，以脱除废砂表面附着的粘合剂包覆膜；以及
(4)分离：打开磨砂筒的排砂口，使经过步骤(3)处理的废砂落入分离装置内的筛网上，对废砂进行筛分处理，以使粉尘、碎屑落入分离装置底部，收集留在筛网上的废砂获得再生砂。
实施例2
(1)破碎：将废砂芯使用破碎机破碎成废砂，将破碎后的废砂使用硅砂擦洗机处理16min；
(2)磁选：将步骤(1)处理好的废砂使用磁选机进行磁选，磁场强度为0.9T；
(3)磨砂：将步骤(2)处理好的废砂倒入磨砂筒中，倒入磨砂筒中的废砂占磨砂筒容积的2/3，利用搅拌棒进行搅拌，对废砂进行磨砂处理，以脱除废砂表面附着的粘合剂包覆膜；以及
(4)分离：打开磨砂筒的排砂口，使经过步骤(3)处理的废砂落入分离装置内的筛网上，对废砂进行筛分处理，以使粉尘、碎屑落入分离装置底部，收集留在筛网上的废砂获得再生砂。
实施例3
(1)破碎：将废砂芯使用破碎机破碎成废砂，将破碎后的废砂使用硅砂擦洗机处理17min；
(2)磁选：将步骤(1)处理好的废砂使用磁选机进行磁选，磁场强度为0.8T；
(3)磨砂：将步骤(2)处理好的废砂倒入磨砂筒中，倒入磨砂筒中的废砂占磨砂筒容积的1/2，利用搅拌棒进行搅拌，对废砂进行磨砂处理，以脱除废砂表面附着的粘合剂包覆膜；以及
(4)分离：打开磨砂筒的排砂口，使经过步骤(3)处理的废砂落入分离装置内的筛网上，对废砂进行筛分处理，以使粉尘、碎屑落入分离装置底部，收集留在筛网上的废砂获得再生砂。
实施例4
(1)破碎：将废砂芯使用破碎机破碎成废砂，将破碎后的废砂使用硅砂擦洗机处理15min；
(2)磁选：将步骤(1)处理好的废砂使用磁选机进行磁选，磁场强度为0.9T；
(3)磨砂：将步骤(2)处理好的废砂倒入磨砂筒中，倒入磨砂筒中的废砂占磨砂筒容积的1/2，利用搅拌棒进行搅拌，对废砂进行磨砂处理，以脱除废砂表面附着的粘合剂包覆膜；以及
(4)分离：打开磨砂筒的排砂口，使经过步骤(3)处理的废砂落入分离装置内的筛网上，对废砂进行筛分处理，以使粉尘、碎屑落入分离装置底部，收集留在筛网上的废砂获得再生砂。
实施例5
(1)破碎：将废砂芯使用破碎机破碎成废砂，将破碎后的废砂使用硅砂擦洗机处理18min；
(2)磁选：将步骤(1)处理好的废砂使用磁选机进行磁选，磁场强度为1.0T；
(3)磨砂：将步骤(2)处理好的废砂倒入磨砂筒中，倒入磨砂筒中的废砂占磨砂筒容积的2/3，利用搅拌棒进行搅拌，对废砂进行磨砂处理，以脱除废砂表面附着的粘合剂包覆膜；以及
(4)分离：打开磨砂筒的排砂口，使经过步骤(3)处理的废砂落入分离装置内的筛网上，对废砂进行筛分处理，以使粉尘、碎屑落入分离装置底部，收集留在筛网上的废砂获得再生砂。
效果验证试验
将通过实施例1-5得到的再生砂制成的砂型与普通铸造原砂制成的砂型，进行性能测试，得出如下性能对比：
热膨胀率％ 发气性ml/g 砂型强度比 裂纹出现率％
普通铸造原砂 1.2 4 1 8-10
实施例1 0.9 3.8 1.1 7-9
实施例2 1.0 3.6 1.2 8-9
实施例3 1.1 3.7 1 9-10
实施例4 1.0 3.9 1.1 8-9
实施例5 1.1 3.8 1 8-10
由上表分析可知，通过本发明铸造废砂再生工艺再生的铸造砂其性能和普通铸造原砂性能基本相当，可以进行再次使用。
本发明的铸造废砂再生工艺简单，成本低，操作简便。通过本发明的铸造废砂再生工艺处理废砂，使得废砂的各种工艺性能能够快速恢复，能够再次使用，节约资源，降低经济投入，提高了铸件质量，同时避免了废砂丢弃造成的环境污染。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种铸造废砂再生工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)破碎：将废砂芯使用破碎机破碎成废砂，将破碎后的废砂使用硅砂擦洗机进行处理；
(2)磁选：将步骤(1)处理好的废砂使用磁选机进行磁选；
(3)磨砂：将步骤(2)处理好的废砂倒入磨砂筒中，利用搅拌棒进行搅拌，对废砂进行磨砂处理，以脱除废砂表面附着的粘合剂包覆膜；以及
(4)分离：打开磨砂筒的排砂口，使经过步骤(3)处理的废砂落入分离装置内的筛网上，对废砂进行筛分处理，以使粉尘、碎屑落入分离装置底部，收集留在筛网上的废砂获得再生砂。
2.根据权利要求1所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述步骤(1)中硅砂擦洗机处理的时间为15-18min。
3.根据权利要求2所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述步骤(2)中磁选过程中的磁场强度为0.8-1.0T。
4.根据权利要求3所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述步骤(3)中倒入磨砂筒中的废砂占磨砂筒容积的1/2～2/3。
5.根据权利要求4所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述步骤(3)中通过搅拌棒外包裹的磨砂层和磨砂筒内设置的磨砂球加强对废砂的磨砂处理。
6.根据权利要求5所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述步骤(3)中通过设置多个搅拌棒对废砂进行搅拌，该多个搅拌棒在围绕磨砂筒的中心轴线旋转的同时还围绕其自身的中心轴线进行旋转。
7.根据权利要求6所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述步骤(4)中通过设置在磨砂筒上的第一振动电机加速磨砂筒中废砂的排出。
8.根据权利要求7所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述步骤(4)中通过设置在分离装置上的第二振动电机加速分离装置中废砂的筛分。
9.根据权利要求8所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述步骤(4)中磨砂筒的排砂口处设置有孔板，该孔板的孔径大于废砂的粒径且小于磨砂球的粒径。
10.根据权利要求9所述的铸造废砂再生工艺，其特征在于，所述步骤(4)中筛网的孔径小于再生砂的粒径。
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