CN110252943A - 废砂热法再生设备以及废砂热法再生工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了废砂热法再生设备以及废砂热法再生工艺，废砂热法再生设备具有高位再生机、焙烧系统和除尘器，其中：高位再生机通过依次连接的发送罐一和中间砂斗、发送罐二向发送砂料焙烧系统供应砂料；焙烧系统包括焙烧滚筒以及装载在其内的燃气燃烧器,具有连接于焙烧滚筒出料端的冷却滚筒；除尘器分别连接高位再生机和焙烧系统。本发明废砂热法再生设备以及工艺方法通过减少购买的新砂量，减少处理和填埋的废砂量，材料再利用，节约新砂采购成本，节约固废排放填埋费用和对环境的污染，无VOC排放，降低运输成本，减少所需的化学粘合剂和添加剂的数量，从而提供经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及铸造化学粘结机型芯废砂以及树脂砂产生的树脂灰进行热法再生回收，用于铸造行业技术领域，特别是涉及废砂热法再生设备以及废砂热法再生工艺。
背景技术
现有废砂再生工艺方法由如下工序组成：破碎、粗筛、磁选、焙烧、分级筛分，最后获得再生砂。
在上述工艺方法中，焙烧工艺是铸造废砂再生工艺的重要部分。现有技术中，通过热电偶加热焙烧废砂后，通过除尘器将分离出的砂进行分离，对分离后的砂进行冷却、筛分，得到再生砂。这种工艺方法中能耗大、结构复杂、废气直接排放，不符合环保要求。
对化学粘结机的铸造型芯废砂焙烧加热到650-815℃ ，对残留的化学粘结剂树脂以及固化剂进行焙烧氧化去除，使铸造砂（硅砂，陶粒砂，宝珠砂，铬铁矿砂等）去除可燃烧的化学有机物部分，是铸造型芯砂的LOI灼烧减量降到0.1%左右，达到制芯或造型新砂的标准，火焰不直接燃烧到砂子表面，保护砂粒没有由于过烧的损坏。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有高位再生机通过依次连接的发送罐一和中间砂斗、发送罐二向发送砂料焙烧系统供应砂料，并且焙烧系统包括焙烧滚筒以及装载在其内的燃气燃烧器, 焙烧系统还具有连接于焙烧滚筒出料端的冷却滚筒，除尘器分别连接高位再生机和焙烧系统的废砂热法再生设备以及基于该设备的废砂热法再生工艺。具体地说该废砂热法再生设备，通过焙烧滚筒以及装载在其内的燃气燃烧器，这种加热结构从外部加热焙烧滚筒，通过传导将废砂加热至650-815℃，这种间接加热可以防止火焰直接燃烧沙粒，保护砂粒没有过烧的损坏，通过焙烧将蒸发水分和氧化有机粘合剂，有机化学粘合剂在热回收器中被完全氧化，从而提升了再生砂的品质。除尘器分别连接高位再生机和焙烧系统可以及时有效地去除各个再生环节的灰尘，达到环保的技术目的。本发明所采用的技术方案是：废砂热法再生设备，具有高位再生机、焙烧系统和除尘器，其中：
高位再生机通过依次连接的发送罐一和中间砂斗、发送罐二向发送砂料焙烧系统供应砂料；
焙烧系统，包括焙烧滚筒以及装载在其内的燃气燃烧器,具有连接于焙烧滚筒出料端的冷却滚筒；
除尘器分别连接高位再生机和焙烧系统。
进一步地,焙烧滚筒出料端设置排气罩和下料溜槽，冷却滚筒位于下料溜槽底部的进料端设有冷气收集罩，以将物料通过焙烧滚筒内的热气经冷却和收集之后，加速将物料运送至冷却滚筒。
进一步地,冷却滚筒的出料端通过沿冷却滚筒内壁周向布置的一圈筛网将再生砂细料筛分至空气分级机中，并且空气分级机：
-包括具有倾斜导料板的布料器；
--倾斜导料板设有若干个导料出口；
-具有回收管道，以连接除尘器进行除尘。
进一步地,焙烧滚筒进料端通过螺旋定量给料机连接在焙烧料斗，以向焙烧滚筒内实现定量进料,这两个装置设置的目的在于控制焙烧滚筒内的砂料燃烧，实现定时自动进入。
进一步地,布料器的导料出口连接过渡料斗和发送罐三将再生砂发送至成品砂斗。
进一步地,高位再生机还连接振动输送机、大倾角皮带机和除铁器向其内自动提供再生砂料的原料。
基于权利要求所述的废砂热法再生设备的废砂热法再生工艺，至少包括以下步骤：
第一步，粗破碎输送：使用振动输送机和大倾角皮带机对大块状并含有铁质的废砂进行破碎以及输送;
第二步，磁选：砂料快达到高位再生机之前，使用除铁器将破碎后混合的废砂进行磁选，将铁磁性物质从废砂中分离去除；
第三步，高位再生：将磁选后的废砂送入高位再生机进行破碎、挤压、摩擦，在破碎过程中筛分，将粘在废砂上的树脂压碎、脱落，同时通过引风将非铁磁性小物质、粘附在废砂上被破碎的树脂、粉尘去除；
第四步，焙烧：将第三步高位再生后的砂料送入焙烧系统进行焙烧、以及冷却，在焙烧滚筒进行焙烧时，使用热传导的加热方式将砂料加热至650-815℃；
第五步，筛分分级，使用空气分级机对冷却滚筒出来的再生砂料进行筛分分级，细砂料通过管道进入除尘器，再生粗砂料通过发送罐四发送至成品砂斗储藏。
进一步地,焙烧系统的冷却滚筒对砂料进行冷却时，确保冷却滚筒内出料端的砂料比环境温度高5-15℃再进入空气分级机筛分，能够较好地保证砂的品质。
进一步地,焙烧滚筒位于燃气燃烧器的出料端布置的排气罩将燃气燃烧器内排出的热气收集，随后经过热交换器交换后，新鲜冷空气经过热交换器通过管路进入燃气燃烧器内进行助燃，被冷却的废气携带灰尘经由除尘管路进入除尘器除去。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.操作成本低，采用典型燃气消耗为1吨再生砂消耗14公斤天燃气，按3元/公斤计算，再生砂直接燃烧成本42元/吨。
2.环保节能；有机化学粘合剂在热交换器中被完全氧化。收尘器从取砂机和空气分级机的废气中除去细粒,有害物质循环再加热处理，达到零排放。.热法再生砂系统采用人机界面自动控制系统，用工少。
3.可靠设计,低维护、节能：使用降温的冷却滚筒，对被烧后的650-815℃高热的砂子进行冷却，无需配冷却水塔（此种设置需经常维护），热交换的空气余热利用，作为助燃空气给燃烧器起节能作用。
综上所述,本发明废砂热法再生设备通过减少购买的新砂量，减少处理和填埋的废砂量，材料再利用，节约新砂采购成本，节约固废排放填埋费用和对环境的污染，无VOC排放 ，降低运输成本，减少所需的化学粘合剂和添加剂的数量，从而提供经济和环境效益。
附图说明
图1为废砂热法再生设备的主视图；
图2为废砂热法再生设备的焙烧系统的结构图；
图3为焙烧系统的A向的结构图；
图4为焙烧系统热回收流程图；
其中：1-振动输送机，2-大倾角皮带机，3-除铁器，4-高位再生机，5-发送罐一，6-电气控制柜一，7-中间砂斗，8-发送罐二，9-焙烧系统，91-空气分级机，911-倾斜导料板，912-布料器，913-导料出口，914-回收管道；92-螺旋定量给料机，93-焙烧滚筒，94-燃气燃烧器，941-燃烧器单元；95-排气罩，96-下料溜槽，97-冷气收集罩，98-冷却滚筒，981-冷气进气口；99-筛网，910-出料端，915热交换器，916-焙烧料斗；10-成品砂斗，11-除尘器，12-电气控制柜二，13-过渡料斗，14-发送罐三，15-发送罐五，16-除尘引风机，17-回收引风机。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组合或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，本发明实施例的描述过程中，所有图中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等器件位置关系，均以图1为标准。
如图1所示，废砂热法再生设备，具有高位再生机4、焙烧系统9和除尘器11，其中：
高位再生机4通过依次连接的发送罐一5和中间砂斗7、发送罐二8向发送砂料焙烧系统9供应砂料；
焙烧系统9，包括焙烧滚筒93以及装载在其内的燃气燃烧器94,具有连接于焙烧滚筒93出料端的冷却滚筒98；
除尘器11分别连接高位再生机4和焙烧系统9。
焙烧滚筒93出料端设置排气罩95和下料溜槽96，冷却滚筒98位于下料溜槽96底部的进料端设有冷气收集罩97，以将物料通过焙烧滚筒内的热气经冷却和收集之后，加速将物料运送至冷却滚筒98。图1中6所示为电气控制柜一，12为电气控制柜二，这两个电气控制柜主要用于集中安装其附近设备的电器、电路等元器件，方便集中控制，便于日常维护。
如图2所示，冷却滚筒98的出料端910通过沿冷却滚筒98内壁周向布置的一圈筛网99将再生砂细料筛分至空气分级机91中，如图3所示，并且空气分级机91：
-包括具有倾斜导料板911的布料器912；
--倾斜导料板911设有若干个导料出口913；
-具有回收管道914，以连接除尘器11进行除尘。
焙烧滚筒93进料端通过螺旋定量给料机92连接在焙烧料斗916，以向焙烧滚筒93内实现定量进料,这两个装置设置的目的在于控制焙烧滚筒内的砂料燃烧，实现定时自动进入。
布料器912的导料出口913连接过渡料斗13和发送罐三14将再生砂发送至成品砂斗10。
高位再生机4还连接振动输送机1、大倾角皮带机2和除铁器3向其内自动提供再生砂料的原料。
如图1所示，基于上述废砂热法再生设备的废砂热法再生工艺，至少包括以下步骤：
第一步，粗破碎输送：使用振动输送机和大倾角皮带机对大块状并含有铁质的废砂进行破碎以及输送;
第二步，磁选：砂料快达到高位再生机之前，使用除铁器将破碎后混合的废砂进行磁选，将铁磁性物质从废砂中分离去除；
第三步，高位再生：将磁选后的废砂送入高位再生机进行破碎、挤压、摩擦，在破碎过程中筛分，将粘在废砂上的树脂压碎、脱落，同时通过引风将非铁磁性小物质、粘附在废砂上被破碎的树脂、粉尘去除，使后道热法再生设备的灼烧减量最小减少30%，降低后道焙烧成本。
第四步，焙烧：将第三步高位再生后的砂料送入焙烧系统进行焙烧、以及冷却，在焙烧滚筒进行焙烧时，使用热传导的加热方式将砂料加热至650-815℃；对残留的化学粘结剂树脂以及固化剂进行焙烧氧化去除，使铸造砂硅砂，陶粒砂，宝珠砂，铬铁矿砂等去除可燃烧的化学有机物部分，烟气回收后进行再加热处理，使烟气中的VOC全部过热高温燃烧氧化处理，粉尘通过除尘器回收。
具体地说，焙烧系统的工作过程是，铸造废砂由发送罐二8送入焙烧料斗916，螺旋定量给料机92将沙子定量定速送入焙烧滚筒93，焙烧滚筒由耐热不锈钢组成，焙烧滚筒外部安装多个燃气燃烧器单元941，焙烧滚筒93外部为保温炉体（内部为耐高温保温炉衬材料），从外部加热焙烧滚筒93，通过传导将废砂加热至650-815℃，这种间接加热可以防止火焰直接燃烧沙粒，保护砂粒没有过烧的损坏，通过焙烧将蒸发水分和氧化有机粘合剂。排气罩95处的燃烧器对排除的烟气进行再加热处理，使烟气中的VOC全部过热高温燃烧氧化处理。被焙烧过的砂经从溜槽96向下经过冷气收集罩97，对被烧后高热的砂子进行冷却，热交换的空气余热利用，作为助燃空气给燃烧器，节能作用。经过冷却滚筒98 的输送，最终砂子的温度大约比环境温度高5-15℃。再生砂通过冷却滚筒末端环形筛网99过滤，大于筛孔的物料从出料端910排出， 再生砂流过空气分级机911以除去粉尘和细粉，得到所需要的再生砂。
第五步，筛分分级，使用空气分级机对冷却滚筒出来的再生砂料进行筛分分级，细砂料通过管道进入除尘器，再生粗砂料通过发送罐四发送至成品砂斗储藏。
结合图2和图3所示，筛分分级的详细过程是：
去除大颗粒及杂质的再生砂进入空气分级机911，通过布料器912使再生砂沿倾斜导料板911的斜面向下流动，空气通过导料出口915进入分级机，层叠流下的沙子被空气透过，不需要的细粒被气流带到回收管道17排放到除尘器中，回收的再生砂从导料出口915和布料器912的底部流出，并且通过发送罐送到成品砂斗中。
更佳的实施方式为，焙烧系统的冷却滚筒对砂料进行冷却时，确保冷却滚筒内出料端的砂料比环境温度高5-15℃再进入空气分级机筛分，能够较好地保证砂的品质。
如图4所示，空气余热利用、有害物质零排放及除尘,焙烧滚筒位于燃气燃烧器的出料端布置的排气罩95将燃气燃烧器94的燃烧器单元941内排出的热气收集，随后经过热交换器915交换后，新鲜冷空气经过热交换器通过管路进入燃气燃烧器内进行助燃，被冷却的废气携带灰尘经由除尘管路进入除尘器除去。为了实现这一目的，热交换器915通过一个回收引风机17将从排气罩95中引过来的气体回收至燃气燃烧器94与焙烧滚筒93的外侧或者引至单个燃烧器单元941进行辅助燃烧，这从图4中可以明显地看出来。此外，从图4还可以看出来，除尘器11 通过除尘引风机16将各个设备的灰尘吸引过来，通过除尘器11除尘后经由其底部的发送罐五15将其发送至焙烧料斗915二次处理。
空气余热利用、有害物质零排放及除尘工作过程如下：
A.开启除尘引风机16，除尘器11开始工作，并且开启回收引风机17；
B.燃烧系器94点火对焙烧滚筒93进行焙烧，燃烧后的热空气经除尘管道通过热交换器915，新鲜冷空气在回收引风机17的作用下从进风口进入，经过热交换器915，沿管道作为助燃空气给燃烧器，同时由于焙烧滚筒两端与保温层之间存在间隙，所以利用管道的热空气对两端进行气压密封。
C.废砂在焙烧滚筒93处理后的粉尘及有害物质经除尘管道被除尘器收集，通过发送罐五15，经管道送入焙烧料斗916，与废砂一起输送入焙烧滚筒93进行再加热处理.
D.冷空气经过管道进入冷却滚筒98，对物料进行降温，最后经管道914进入除尘器11,在此工作过程中冷却滚筒98通过其冷气进气口981向冷却滚筒内获取冷气对再生砂进行冷却。
综合地说，本发明的废砂热法再生设备以及废砂热法再生工艺，对化学粘结机的铸造型芯废砂焙烧加热到650-815℃，对残留的化学粘结剂树脂以及固化剂进行焙烧氧化去除，使铸造砂（硅砂，陶粒砂，宝珠砂，铬铁矿砂等）去除可燃烧的化学有机物部分，是铸造型芯砂的LOI灼烧减量降到0.1%左右，达到制芯或造型新砂的的标准，火焰不直接燃烧到砂子表面，保护砂粒没有由于过烧的损坏。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.废砂热法再生设备，其特征在于：具有高位再生机（4）、焙烧系统（9）和除尘器（11），其中：
高位再生机（4）通过依次连接的发送罐一（5）和中间砂斗（7）、发送罐二（8）向发送砂料焙烧系统（9）供应砂料；
焙烧系统（9），包括焙烧滚筒（93）以及装载在其内的燃气燃烧器（94）,具有连接于焙烧滚筒（93）出料端的冷却滚筒（98）；
除尘器（11）分别连接高位再生机（4）和焙烧系统（9）。
2.根据权利要求1所述的废砂热法再生设备，其特征在于：焙烧滚筒（93）出料端设置排气罩（95）和下料溜槽（96），冷却滚筒（98）位于下料溜槽（96）底部的进料端设有冷气收集罩（97）。
3.根据权利要求2所述的废砂热法再生设备，其特征在于：冷却滚筒（98）的出料端（910）通过沿冷却滚筒（98）内壁周向布置的一圈筛网（99）将再生砂细料筛分至空气分级机（91）中，并且空气分级机（91）：
-包括具有倾斜导料板（911）的布料器（912）；
--倾斜导料板（911）设有若干个导料出口（913）；
-具有回收管道（914），以连接除尘器（11）进行除尘。
4.根据权利要求2或3所述的废砂热法再生设备，其特征在于：焙烧滚筒（93）进料端通过螺旋定量给料机（92）连接在焙烧料斗（916）。
5.根据权利要求3所述的废砂热法再生设备，其特征在于：布料器（912）的导料出口（913）连接过渡料斗（13）和发送罐三（14）将再生砂发送至成品砂斗（10）。
6.根据权利要求5所述的废砂热法再生设备，其特征在于：高位再生机（4）还连接振动输送机（1）、大倾角皮带机（2）和除铁器（3）向其内自动提供再生砂料的原料。
7.基于权利要求6所述的废砂热法再生设备的废砂热法再生工艺，其特征在于：至少包括以下步骤：
第一步，粗破碎输送：使用振动输送机和大倾角皮带机对大块状并含有铁质的废砂进行破碎以及输送;
第二步，磁选：砂料快达到高位再生机之前，使用除铁器将破碎后混合的废砂进行磁选，将铁磁性物质从废砂中分离去除；
第三步，高位再生：将磁选后的废砂送入高位再生机进行破碎、挤压、摩擦，在破碎过程中筛分，将粘在废砂上的树脂压碎、脱落，同时通过引风将非铁磁性小物质、粘附在废砂上被破碎的树脂、粉尘去除；
第四步，焙烧：将第三步高位再生后的砂料送入焙烧系统进行焙烧、以及冷却，在焙烧滚筒进行焙烧时，使用热传导的加热方式将砂料加热至650-815℃；
第五步，筛分分级，使用空气分级机对冷却滚筒出来的再生砂料进行筛分分级，细砂料通过管道进入除尘器，再生粗砂料通过发送罐四发送至成品砂斗储藏。
8.根据权利要求7所述的废砂热法再生工艺，其特征在于：焙烧系统的冷却滚筒对砂料进行冷却时，确保冷却滚筒内出料端的砂料比环境温度高5-15℃再进入空气分级机筛分。
9.根据权利要求7所述的废砂热法再生工艺，其特征在于：焙烧滚筒位于燃气燃烧器的出料端布置的排气罩将燃气燃烧器内排出的热气收集，随后经过热交换器（915）交换后，新鲜冷空气经过热交换器通过管路进入燃气燃烧器内进行助燃，被冷却的废气携带灰尘经由除尘管路进入除尘器除去。
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