CN110935842A - 一种覆膜砂热搓擦再生方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种覆膜砂热搓擦再生方法，提升了热利用效率，节能环保，同时，通过砂与砂之间，砂与设备之间的搓擦，加快了砂表面碳层的剥离和燃烧，再生效率较高，因而设备投入少，占地小，废气量少，对环境友好，可实现小型化覆膜砂的回收，特别适合中小型铸造企业进行使用。另外，本发明还提供了一种覆膜砂热搓擦再生系统。

Description

一种覆膜砂热搓擦再生方法及系统
技术领域
本发明涉及钢铁铸造领域，特别涉及一种覆膜砂热搓擦再生技术。
背景技术
再生砂是将铸造工业使用后的废旧砂进行处理和加工，使其再次具有使用性能和价值的硅砂、宝珠砂、陶瓷砂等，可以再次作为覆膜砂或其它砂产品的基础材料而循环使用。我国是世界铸造大国，废旧砂直接废弃带来的资源消耗和环境污染都十分惊人。因此，废旧砂再生是解决该问题的主要途径，对我国铸造产业实现绿色可持续发展具有重大的实际意义。
旧砂再生始于1912年，迄今已有90多年的历史，先后发展了干法再生、湿法再生和热法再生工艺。
1、干法再生
干法再生又分为离心式、气流式、振动式、搓擦式等。离心式和气流式再生是利用机械离心力和高压空气流将旧砂粒加速至一定的速度，依靠砂粒与金属构件间或砂粒相互间的摩擦作用再生旧砂。振动式再生是在振动力的作用下，装满旧砂块的机体不停的振动，从而引起砂块之间的冲击、摩擦，以及砂块与振动体内壁的冲击、摩擦，使砂块破碎，旧砂粒得到再生。搓擦式再生是靠砂粒之间及砂粒与构件之间的强烈摩擦作用来再生旧砂的。
干法再生的主要优点是：设备结构简单，投资少，见效快，且易于实现，无二次污染问题。它的主要缺点是：不能完全脱除旧砂粒上的残留粘结剂膜，再生砂的质量不太高，设备构件有磨损，砂粒有破碎现象等。且旧砂粒的脱膜率越高(即再生砂的质量越好)，所需的冲击力和摩擦力越大，设备构件的磨碎及砂粒的破碎现象越严重。
2、湿法再生
湿法再生是利用水的溶解、擦洗作用及机械搅拌作用，是旧砂中的残留粘结剂膜破裂、溶解、脱落或去除。
湿法再生的主要优点是：对某些水溶性粘结剂的旧砂，有很好的再生效果，再生砂质量好，可作面砂使用，旧砂的再生效率比较高。它的主要缺点是：能耗较大，占地面积较大，且有污水处理等问题。湿法再生结合湿法清理，综合效果好，最新研究表明，酯硬化水玻璃旧砂很适合湿法再生，而树脂砂效果不好。
3、热法再生
热法再生是以天然气，煤气、柴油、煤油等为燃料，通过焙烧炉将旧砂加热到 650-900℃，以去除旧砂粒上可燃树脂残留物的再生方法。热法再生对有机粘结剂砂的再生效果特别好，残留粘结剂清除得比较干净，再生砂的热稳定性好，可恢复原粒度分布，但设备投入高，成本较高，能耗大。目前主要有沸腾燃烧法，回转窑法。
总体来说，目前的再生方法存在回收设备投入大，燃料消耗高，废气量大，设备投入贵，占地面积大的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种覆膜砂热搓擦再生方法，能够克服回收设备投入大，燃料消耗高，废气量大，设备投入贵，占地面积大的问题；本发明的目的之二是提供一种覆膜砂热搓擦再生系统。
本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：
一种覆膜砂热搓擦再生方法，包括以下步骤：
步骤S1：将使用过的覆膜型砂破碎；
步骤S2:将破碎后覆膜砂进行筛分；
步骤S3：将筛分后的砂子送入煅烧炉进行煅烧，碳化砂子表面覆膜；
步骤S4：将碳化砂送入热搓擦反应器，将砂子表面的碳剥离和氧化；
步骤S5：将冷却后的再生砂送入筛分机进行粗砂和细砂分级；
步骤S6：采用输送设备将再生后的砂子送入料仓。
特别地，所述步骤S2中，在筛分后还通过磁选机进行磁选除铁，再送入下一环节；
特别地，所述步骤S3中，利用输送机将筛分后的砂子送入提升机，采用提升机将筛分后的砂子送入煅烧炉；
特别地，所述步骤S3中，煅烧温度为700℃～800℃，煅烧时间为1～2小时。
本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：
该种覆膜砂热搓擦再生系统，所述系统包括依次设置的破碎机、提升机I、料仓I、分级筛I、磁选机、提升机II、料仓II、煅烧炉、热搓擦反应器、冷却器、分级筛II；
废旧砂通过破碎机破碎后通过提升机I送入料仓I，再经分级筛I筛分和磁选机磁选除铁后，再经提升机II将砂子送入料仓II，料仓II的出料口与煅烧炉的进料口相联接，热搓擦反应器的进料口与煅烧炉的出料口相联接，砂子通过煅烧炉进行升温煅烧完成砂子的碳化，碳化好的砂子送入热搓擦反应器,通过热搓擦反应器将砂子表面的碳剥离和氧化后，将热砂送入冷却器进行冷却。
特别地，所述系统还包括提升机III、提升机IV、高位粗砂料仓和高位细砂料仓；冷却后的再生砂经分级筛II分级后，粗砂和细砂分别经提升机III和提升机IV，分别送入高位粗砂料仓和高位细砂料仓中进行储存；
特别地，所述煅烧炉包括用于投料的进料口，所述进料口与炉膛连通，所述炉膛内通过电炉丝加热并控制炉内温度，所述炉膛外设置有保温砖，所述保温砖外部敷设有保温棉；
特别地，所述热搓擦反应器包括反应器身、启动电机和变速箱，所述反应器身的顶部设置有进砂口，所述反应器身的内部设置有搅拌器，所述搅拌器的旋转轴与变速箱相连接，所述变速箱与启动电机相连接，所述启动电机和变速箱用于带动搅拌器搅动碳化好的热砂；
特别地，所述反应器身的内壁上设置有挡板；
特别地，所述反应器身的上部还设置有通气阀门，用于从外部输入压缩空气。
本发明的有益效果是：
在目前的现有技术中，沸腾法、回转法需要以燃料燃烧产生热辐射和气体为传热介质，同时，为了保证残留树脂燃烧完全，需要鼓入过量的空气，废气产生量巨大，所以需要热回收系统加以利用，因而设备庞大，热利用率有限。通过本发明的技术，由于采用密闭的电加热的煅烧炉碳化覆膜砂，在700℃～800℃高温下将树脂碳化，只产生少量树脂分解燃烧的气体；再将热砂送入热搓擦反应器处理时，也仅需要少量的氧气燃烧砂表面的碳，同时，通过砂与砂之间，砂与设备之间的搓擦，加快了砂表面碳层的剥离和燃烧，再生效率较高，因而设备投入少，占地小，废气量少，对环境友好，可实现小型化覆膜砂的回收，特别适合中小型铸造企业。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为本发明的系统连接示意图；
图3为煅烧炉与热搓擦反应器的结构示意图；
图4为挡板的其他形状横截面示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
本发明的一种覆膜砂热搓擦再生方法，包括以下步骤：
步骤S1：将使用过的覆膜型砂破碎；
步骤S2:将破碎后覆膜砂进行筛分；本实施例中，在筛分后还通过磁选机进行磁选除铁，再送入下一环节；
步骤S3：将筛分后的砂子送入煅烧炉进行煅烧，碳化砂子表面覆膜；本实施例中，利用输送机将筛分后的砂子送入提升机，采用提升机将筛分后的砂子送入煅烧炉，煅烧温度为 700℃～800℃，煅烧时间为1～2小时。
步骤S4：将碳化砂送入热搓擦反应器，将砂子表面的碳剥离和氧化；
步骤S5：将冷却后的砂子送入筛分机进行粗砂和细砂分级；
步骤S6：采用输送设备将再生后的砂子送入料仓。
如图1所示，本发明的覆膜砂热搓擦再生系统，包括依次设置的破碎机1、提升机I2、料仓I3、分级筛I4、磁选机5、提升机II6、料仓II7、煅烧炉8、热搓擦反应器9、冷却器 10、分级筛II11；
废旧砂通过破碎机1破碎后通过提升机I送入料仓I3，再经分级筛I4筛分和磁选机5 磁选除铁后，再经提升机II将砂子送入料仓II7，料仓II的出料口与煅烧炉的进料口相联接，热搓擦反应器9的进料口与煅烧炉的出料口相联接，砂子通过煅烧炉进行升温煅烧完成砂子的碳化，碳化好的砂子送入热搓擦反应器9,通过热搓擦反应器9将砂子表面的碳剥离和氧化后，将热砂送入冷却器10进行冷却。
作为进一步的改进，系统还包括提升机III12、提升机IV14、高位粗砂料仓13和高位细砂料仓15；冷却后的再生砂经分级筛II11分级后，粗砂和细砂分别经提升机III和提升机 IV，分别送入高位粗砂料仓13和高位细砂料仓15中进行储存。通过这样的筛选后进行分类储存，方便使用。
如图3所示，煅烧炉包括用于投料的进料口，进料口与炉膛连通，炉膛内通过电炉丝18 加热并控制炉内温度，炉膛外设置有保温砖，保温砖外部敷设有保温棉。在实际应用中，炉膛可以是耐热不锈钢或耐火材料，通过电炉丝18加热并控制炉内温度，根据所烧砂的不同石英砂、宝珠砂、陶瓷砂和覆膜成分的变化，控制煅烧温度和时间，
热搓擦反应器包括反应器身、启动电机26和变速箱25，所述反应器身的顶部设置有进砂口，所述反应器身的内部设置有搅拌器23，所述搅拌器的旋转轴与变速箱相连接，所述变速箱与启动电机相连接，启动电机和变速箱用于带动搅拌器搅动碳化好的热砂。
反应器身的内壁上设置有挡板22，在覆膜砂搅拌时旋转砂粒与挡板发生碰撞，防止覆膜砂产生的环流，增强覆膜砂在反应器中的搓擦效果。反应器身的上部还设置有通气阀门24，用于从外部输入压缩空气。本实施例中，挡板的数量为6个，均布于内壁上，挡板的外沿与搅拌器的叶片之间的距离为5-15cm，利用挡板，可以充分搅动砂子之间及砂与器壁之间摩擦碰撞，同时从阀门24中通入压缩空气，补充碳燃烧所需氧气。
作为进一步的改进，如图4所示，挡板的横截面为波浪形、葫芦串形或重叠宝塔形，从而可以充分增加与砂子之间的摩擦接触面积，从而获得更佳的搓擦效果。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种覆膜砂热搓擦再生方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤S1：将使用过的覆膜型砂破碎；
步骤S2:将破碎后覆膜砂进行筛分；
步骤S3：将筛分后的砂子送入煅烧炉进行煅烧，碳化砂子表面覆膜；
步骤S4：将碳化砂送入热搓擦反应器，将砂子表面的碳剥离和氧化；
步骤S5：将冷却后的再生砂送入筛分机进行粗砂和细砂分级；
步骤S6：采用输送设备将再生后的砂子送入料仓。
2.根据权利要求1所述的一种覆膜砂热搓擦再生方法，其特征在于：所述步骤S2中，在筛分后还通过磁选机进行磁选除铁，再送入下一环节。
3.根据权利要求1或2所述的一种覆膜砂热搓擦再生方法，其特征在于：所述步骤S3中，利用输送机将筛分后的砂子送入提升机，采用提升机将筛分后的砂子送入煅烧炉。
4.根据权利要求1所述的一种覆膜砂热搓擦再生方法，其特征在于：所述步骤S3中，煅烧温度为700℃～800℃，煅烧时间为1～2小时。
5.覆膜砂热搓擦再生系统，其特征在于：所述系统包括依次设置的破碎机(1)、提升机I(2)、料仓I(3)、分级筛I(4)、磁选机(5)、提升机II(6)、料仓II(7)、煅烧炉(8)、热搓擦反应器(9)、冷却器(10)、分级筛II(11)；
废旧砂通过破碎机(1)破碎后通过提升机I送入料仓I(3)，再经分级筛I(4)筛分和磁选机(5)磁选除铁后，再经提升机II将砂子送入料仓II(7)，料仓II的出料口与煅烧炉的进料口相联接，热搓擦反应器(9)的进料口与煅烧炉的出料口相联接，砂子通过煅烧炉进行升温煅烧完成砂子的碳化，碳化好的砂子送入热搓擦反应器(9),通过热搓擦反应器(9)将砂子表面的碳剥离和氧化后，将热砂送入冷却器(10)进行冷却。
6.根据权利要求5所述的覆膜砂热搓擦再生系统，其特征在于：所述系统还包括提升机III(12)、提升机IV(14)、高位粗砂料仓(13)和高位细砂料仓(15)；冷却后的再生砂经分级筛II(11)分级后，粗砂和细砂分别经提升机III和提升机IV，分别送入高位粗砂料仓(13)和高位细砂料仓(15)中进行储存。
7.根据权利要求5所述的覆膜砂热搓擦再生系统，其特征在于：所述煅烧炉包括用于投料的进料口，所述进料口与炉膛连通，所述炉膛内通过电炉丝(18)加热并控制炉内温度，所述炉膛外设置有保温砖，保温砖外部敷设有保温棉。
8.根据权利要求5所述的覆膜砂热搓擦再生系统，其特征在于：所述热搓擦反应器包括反应器身、启动电机(26)和变速箱(25)，所述反应器身的顶部设置有进砂口，所述反应器身的内部设置有搅拌器(23)，所述搅拌器的旋转轴与变速箱相连接，所述变速箱与启动电机相连接，所述启动电机和变速箱用于带动搅拌器搅动碳化好的热砂。
9.根据权利要求8所述的覆膜砂热搓擦再生系统，其特征在于：所述反应器身的内壁上设置有挡板(22)。
10.根据权利要求8所述的覆膜砂热搓擦再生系统，其特征在于：所述反应器身的上部还设置有通气阀门，用于从外部输入压缩空气。
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