CN108746477B - 黏土砂系统粉尘再利用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明申请属于砂型铸造砂处理技术领域，具体公开了一种黏土砂系统粉尘再利用工艺，包括如下步骤：1)收集系统粉尘，检测粉尘中的发气性、吸蓝量、灼烧减量和含水量；2)根据检测数据，向粉尘内加入辅助材料,辅助材料包括膨润土20‑40％、煤粉10‑20％、淀粉2‑5％、木粉1‑5％、余量为粉尘；3)将以上材料搅拌均匀，配制为复合添加剂；所得的复合添加剂的发气性为10‑40ml/0.1g混合料、吸蓝量为30‑80g/100g混合料、灼烧减量为5‑40％。采用本黏土砂系统粉尘再利用工艺，对粉尘进行了回收再利用，实现了黏土砂系统粉尘的零排放，节约成本，减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明属于砂型铸造砂处理技术领域，具体公开了一种黏土砂系统粉尘再利用工艺。
背景技术
铸造是一种历史悠久的热加工工艺，在我国已有约六千年的历史。其中，以型砂为造型材料制备铸型的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造不受零件的形状、大小、复杂程度及合金种类的限制，造型材料来源较广，生产准备周期短，成本低，对单件或者大批量生产均能适应，一直是铸造生产中的基本工艺。黏土砂根据在合箱和浇注时的砂型烘干与否，分为湿砂型、干砂型和表面烘干型砂，其中，湿型砂的型砂通常由原砂、膨润土、煤粉、淀粉和水混合碾制而成，造型后不需烘干，生产效率高，主要用于浇注中、小型铸件。
在铸造过程中，铸造厂通常将黏土湿型砂铸造系统产生的粉尘直接废弃，并排放到环境中，由于粉尘中除了含有已失效的死黏土和死煤粉以外，还含有较多可回收再利用的膨润土和煤粉，所以将粉尘直接排放到环境的方法不仅会造成严重的环境污染，还会造成原料浪费。另外，铸造厂工人及铸造厂四周的居民长期吸入直接排放入空气中的粉尘易患矽肺。
一些铸造厂为了改善型砂性能和减少型砂使用过程中粉尘的排放，制作了一些用于黏土砂系统的产品，但是铸造系统产生的粉尘还是会被直接废弃，并排放到环境中。
国内外只有少量的铸造厂将这些粉尘收集起来，并按比例加入混砂系统，但因为从混砂机、落砂机和造型机等处所收集的粉尘成分不同，这样的粉尘直接加入混砂系统，会造成型砂性能波动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黏土砂系统粉尘再利用工艺，以解决湿型砂铸造系统产生的粉尘排放到环境中，造成原料浪费与严重的环境污染的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：
黏土砂系统粉尘再利用工艺，包括如下步骤：
1)收集系统粉尘，检测粉尘中的发气性、吸蓝量、灼烧减量和含水量；
2)根据检测数据，向粉尘内加入辅助材料,所述辅助材料包括膨润土20-40％、煤粉10-20％、淀粉2-5％、木粉1-5％、余量为粉尘；
3)将以上材料搅拌均匀，配制为复合添加剂；所得的复合添加剂的发气性为10-40ml/0.1g混合料、吸蓝量为30-80g/100g混合料、灼烧减量为5-40％。
本基础方案的工作原理和有益效果在于：
1)本工艺最突出优点在于：既不是像目前绝大多数铸造厂那样将粉尘直接废弃、破坏环境，也不是将粉尘未经处理直接加入混砂系统回用；而是将粉尘经过预先检测与处理，配制成一种优质的混合材料，对粉尘进行了回收再利用，实现了黏土砂系统粉尘的零排放。
2)本工艺制得的复合添加剂性能稳定，加入混砂系统后，不会造成型砂性能波动。
铸造过程中，混砂、落砂、皮带输送系统和清砂等处均有大量的粉尘产生(粉尘中存在较多可回收再利用的膨润土和煤粉)，即一个铸造厂存在若干个排尘口，但是不同排尘口排出的粉尘的成分含量不同。一些大型铸造厂在面对粉尘中大量原料时，也想到了将粉尘可回收再利用，但是这些铸造厂只能够用混砂机处产生的粉尘(由于混砂是对原料机械式搅拌、干混，排尘量大，排出的粉尘和型砂中各个原料的比例最接近)回收再利用，仍会将其他排尘口产生的粉尘排放掉。本工艺能够将各个排尘口产生的粉尘全部收集，通过测试粉尘的发气性、吸蓝量、灼烧减量和含水量，向粉尘中添加辅助材料,就能够得到一种性能稳定、加入混砂系统后，不会造成型砂性能波动的复合添加剂。
3)采用本工艺，减少了型砂中煤粉和膨润土的加入量，大大降低了生产成本。
4)本工艺方法简单易行，容易在大批量生产的铸造厂实行，也可以在铸造厂集聚的铸造园区建立粉尘收集、处理的工厂集中处理，然后再作为型砂原料给铸造厂使用。
进一步，所述复合添加剂包括第一档复合添加剂，所述第一档复合添加剂的发气性为20ml-40ml/0.1g混合料、吸蓝量为60-80g/100g混合料、灼烧减量为20-40％。第一档复合添加剂的性能稳定。
进一步，所述复合添加剂包括第二档复合添加剂，所述第二档复合添加剂的性能为：15ml/0.1g混合料＜发气性＜20ml/0.1g混合料、40g/100g混合料＜吸蓝量＜60g/100g混合料、10％＜灼烧减量为＜20％。第二档复合添加剂的性能较稳定。
进一步，所述复合添加剂包括第三档复合添加剂，所述第三档复合添加剂的发气性为10-15ml/0.1g混合料、吸蓝量为30-40g/100g混合料、灼烧减量为5-10％。第三档复合添加剂的性能比较稳定。
进一步，所辅助材料还包括天然沥青1-5％、废机油1-5％。天然沥青和废机油中的光亮碳含量较高，是煤粉的4-8倍，对防止铸件的粘砂缺陷有明显的作用，提高了型砂性能和铸件质量，提高了砂型韧性、起模性和抗夹砂能力，从而减少了铸件的粘砂、夹砂、掉砂和砂眼的缺陷。
进一步，所述系统粉尘包括混砂机上方的除尘器、落砂机上方的除尘器以及皮带输送系统除尘器内收集的粉尘，本工艺能够将铸造车间内的所有粉尘进行收集再利用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
黏土砂系统粉尘再利用工艺，包括如下步骤：
1)收集混砂机上方的除尘器、落砂机上方的除尘器以及皮带输送系统除尘器收集的粉尘，检测粉尘中的发气性、吸蓝量、灼烧减量和含水量；
2)根据检测数据，向粉尘内加入辅助材料，辅助材料包括膨润土20-40％、煤粉10-20％、淀粉2-5％、木粉1-5％、余量为粉尘、天然沥青1-5％、废机油1-5％；
3)将以上材料在螺旋混合器中搅拌均匀，配制为复合添加剂；发气性为10-40ml/0.1g混合料、吸蓝量为30-80g/100g混合料、灼烧减量为5-40％。
4)对混合好的成品检测其发气性、吸蓝量、灼烧减量和含水量，并按其发气性与吸蓝量不同等级分为三个档次，具体参见如下表1：
实施例
根据检测粉尘中的发气性、吸蓝量、烧减量和含水量，向粉尘加入辅助材料，得到实施例1-9。其中，实施例1和实施例2属于第一档复合添加剂；实施例3和实施例4属于第二档复合添加剂；实施例5和实施例6属于第三档复合添加剂。
各实施例的辅助材料补加量(以下简称辅加量)及复合添加剂的检测指标(以下简称复合检测指标)，具体参见如下表2：
本工艺(潮膜旧砂+复合添加剂)与现行样(潮膜旧砂+膨润土+煤粉)的使用效果对比如下表3。
结论：
由表3可得：
1)采用本工艺制得的复合添加剂回收再利用时，在不添加膨润土和煤粉的情况下，本型砂的水份、紧实率、透气性、强度均能够达到正常工艺要求，因而本工艺制得的复合添加剂性能稳定，加入混砂系统后，不会造成型砂性能波动。
2)本工艺完全不需要向型砂中添加煤粉，大大降低了生产成本。
3)如果铸造厂中的混砂系统的粉尘含量较少，而落砂、皮带输送系统和清砂的粉尘含量较多，膨润土的活性黏土量较低，旧砂的烧失情况也比较严重的情况下，本工艺会针对不同的铸造厂的具体情况，会在复合添加剂的基础上，额外补充少许的膨润土，以满足不同的铸造厂的工艺需求，大大降低了生产成本。
4)本工艺对粉尘进行了回收再利用，实现了黏土砂系统粉尘的零排放。
由表2可得：将第一档复合添加剂(实施例1和实施例2)、第二档复合添加剂(实施例3和实施例4)和第三档复合添加剂(实施例5和实施例6)投入型砂进行铸件，对得到的铸件进行对比可得：第一档复合添加剂投入型砂后的性能最稳定，第二档复合添加剂投入型砂后的性能较稳定，第三档复合添加剂投入型砂后的性能比较稳定；将实施例1、实施例7、实施例8和实施例9投入型砂进行铸件，对得到的铸件进行对比可得，向粉尘中添加天然沥青和废机油制得的复合添加剂，对防止铸件的粘砂缺陷有明显的作用，型砂性能、铸件质量，砂型韧性、起模性和抗夹砂能力都有所提高，并减少了铸件的粘砂、夹砂、掉砂和砂眼的缺陷。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (5)
1.黏土砂系统粉尘再利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)收集系统粉尘，检测粉尘中的发气性、吸蓝量、灼烧减量和含水量；
2)根据检测数据，向粉尘内加入辅助材料,辅助材料的组成以质量％表示，所述辅助材料包括膨润土20-40％、煤粉10-20％、淀粉2-5％、木粉1-5％、余量为粉尘；
3)将以上材料搅拌均匀，配制为复合添加剂；所得的复合添加剂的发气性为10-40ml/0.1g混合料、吸蓝量为30-80g/100g混合料、灼烧减量为5-40％；
所述复合添加剂包括第一档复合添加剂，所述第一档复合添加剂的发气性为20ml-40ml/0.1g混合料、吸蓝量为60-80g/100g混合料、灼烧减量为20-40％。
2.如权利要求1所述的黏土砂系统粉尘再利用工艺，其特征在于，所述复合添加剂包括第二档复合添加剂，所述第二档复合添加剂的性能为：15ml/0.1g混合料＜发气性＜20ml/0.1g混合料、40g/100g混合料＜吸蓝量＜60g/100g混合料、10％＜灼烧减量＜20％。
3.如权利要求1所述的黏土砂系统粉尘再利用工艺，其特征在于，所述复合添加剂包括第三档复合添加剂，所述第三档复合添加剂的发气性为10-15ml/0.1g混合料、吸蓝量为30-40g/100g混合料、灼烧减量为5-10％。
4.如权利要求1所述的黏土砂系统粉尘再利用工艺，其特征在于，所述辅助材料还包括天然沥青1-5％、废机油1-5％。
5.如权利要求1所述的黏土砂系统粉尘再利用工艺，其特征在于，所述系统粉尘包括混砂机上方的除尘器、落砂机上方的除尘器以及皮带输送系统除尘器内收集的粉尘。
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