CN113164971A - 从铸造用砂废弃物中回收砂、膨润土和有机物 - Google Patents

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Abstract

结合使用液压(湿式)分离方法和干式分离方法两者，以从在湿砂铸造运行期间生成的铸造废弃物中回收砂、膨润土粘土和有机物。随后将这些被回收的配料再循环，以再次使用于制作额外的湿砂铸型。

Description

从铸造用砂废弃物中回收砂、膨润土和有机物
技术领域
本PCT国际申请要求2018年7月20日提交的美国临时申请号62/701,286的优先权的权益，其主题通过参考以其全部结合至本文中。
本公开主要涉及砂型铸造成型的领域和金属铸造的改进。本公开还涉及用于形成在铸件的生产中被浇注熔融金属的铸型的砂成型介质的改进，所述改进是通过将成型废弃物回收以再循环至砂成型添加剂和成型组合物中。
背景技术
湿砂铸造是用于形成铸造金属制品的众所周知的方法。在此方法中，用于制作铸件的铸造铸型由主要为用于生产一个或多个铸件的砂和膨润土粘土的成型介质形成。一旦铸件在铸型中凝固，铸型被打碎并且铸造周期完成。成型介质可被再循环用于另外的铸造方法；但是，相当大部分的成型介质作为铸造废弃物离开铸造。仅在美国，铸造废弃物每年以大约六百万至一千万立方码的速率累积。大量的铸造废弃物外加增长的填埋场面积和运输成本是有问题的。铸造废弃物可包含多达90%的可再次使用的成型介质。
铸造是在砂型中限定腔并随后将熔融金属浇注其中的古老的技术。金属冷却后，移去铸造制品，同时砂型通常在移去过程中被打碎。形成这种砂型的一般和基本过程是将模范周围的砂成型介质压实并且随后移去模范，留下具有模范轮廓的腔。
为了使砂保持其成型的、腔限定的轮廓，在混合物中包含导致砂颗粒粘结的粘结剂。长久以来，粘土是公认且合适的粘结剂。粘土是通用术语且包含一大组含水铝硅酸盐矿物。单个矿物颗粒的尺寸变化低至微观尺度。当被弄湿后，粘土是粘性的和可塑的。当被弄湿且随后被干燥时，粘土变硬，尤其是当在升高的温度下被干燥时。湿膨润土产品在铸造条件下表现更好。
本文公开的方法可在所谓的湿砂铸造为标准惯例的铸造中特别有用。湿砂铸型铸造包括将熔融金属浇注到砂型中，同时其仍保留已添加的水分用于激发粘土的粘结性质的方法。用于生铁铸造的砂成型介质包含三种基本成分，即砂、粘土和在行业中被俗称为“粉状烟煤(sea coal)”的细磨的烟煤。在一些情况下，可添加少量其他的有机矿物添加剂以改善成型介质的性能。在使用中，用水将砂成型介质增湿，以提供能够在模范周围被压实以形成型腔的介质。湿砂铸型代表性地包含以重量计约86%至90%的砂和多种非砂成分，包含8%至10%的膨润土粘土、2%至4%的有机化合物和2%至4%的水分。在移去模范后，将熔融铁浇注到型腔中，而砂成型介质仍处于其被弄湿或“湿”状态下。将熔融铁浇注到铸型中时，在型腔表面上和紧邻型腔表面的粉状烟煤在熔融铁的热量下分解。该分解的产物为在型腔和被浇注的铁之间的界面的石墨形式的元素碳。这种元素石墨发挥的主要作用是使凝固的铸件能够从铸型中脱出，而没有砂颗粒。元素石墨的次要优点是其倾向于使型腔表面平整，从而在铸造制品上产生更光滑的表面。
铸造厂可购买包含粘土成分和碳成分的“预混料”。随后，铸造厂将预混料与来自本地资源的砂混合，以提供用于运行的砂成型介质。
砂成型介质的足够的粘结强度在其“湿”状态下，即当其被增湿时，最为关键。在为了限定腔而被压实之后，湿成型介质优选地具有足够的强度以承受移去模范所附带的任何力，从而保持腔轮廓完整。其次，当在湿阶段时，砂成型介质优选地具有足够的强度以承受在准备将金属浇注到腔中的过程中以各种方式使铸型移动和改变位置所附带的力。此外，砂成型介质优选地具有足够的粘结强度以承受将熔融铁浇注到腔中所附带的液压力。
湿铸型的干燥发生的极其迅速，并且可在金属仍是熔融的且继续对铸型结构施加液压力时发生。因此，成型介质的干强度对确保将铸型的完整性保持至得到适当轮廓的铸造制品的终点为至关重要的。
砂成型介质的另一个重要的目标特征是渗透性。为了防止当将熔融铁浇注到型腔中时对铸型的损坏，优选相对高的渗透性。这是为了指出，当将熔融金属浇注到型腔中时，空气通过成型介质转移。更重要的是，因为砂成型介质是潮湿的，所以可以相当猛烈或爆发的形式产生蒸汽。这种蒸汽优选地通过具有最小程度的气流阻力的成型介质排放。因此，多孔的铸型结构优选地具有相对高的气体渗透性。强度特征和渗透性是能够客观确定的，并且现已确立对于砂成型介质可接受的湿和干强度，以及渗透性。
在物品被铸造后，砂型被打碎并且随后被累积以备再次使用。过量的成型介质，即不能再次使用于后续的铸造周期的铸造废弃物，被称为“成型废弃物”。短语“成型废弃物”是指来自破碎的湿砂铸型和型芯的过量成型介质，其可作为在落砂期间产生的流输出。在许多湿砂铸造厂中，成型废弃物代表性地包含以重量计约80%至约90%的砂、约6%至约10%的膨润土粘土和约1%至约4%的有机化合物。成型废弃物包含涂有粘结剂的砂以及单个颗粒的砂、膨润土和有机化合物。
已尝试通过机械再生(mechanical reclamation)来减少成型废弃物的累积，所述机械再生从砂上除去粘结剂，使得砂足够干净以再次使用于型芯的生产。在这样的方法中，砂被回收，但是膨润土粘土(其花费基于重量基础是砂的数倍)和有机化合物通常不可被回收。机械再生的缺点为，在许多地理区域内原砂的成本足够低，以致用于砂回收的资本投资在经济上是不可行的。
除成型废弃物外，可能将金属铸造方法中产生的过量的铸造湿型砂(湿的)作为另一铸造废弃物流处理。这种所谓的“溢流湿砂”废弃物流通常包含过量的湿砂，其包含以相对比例被用于铸造中的硅型砂和相关的型砂添加剂两者。
铸造废弃物的另一个来源包含细颗粒的砂、膨润土粘土、有机化合物和在铸造厂的排气系统中收集的碎屑。这种铸造废弃物在铸造厂中被俗称为“集尘室粉尘”。集尘室粉尘比成型废弃物包含实质上更多的膨润土粘土，这是因为膨润土粘土比铸造方法中使用的砂更细，由此在空气中更容易被运输。集尘室粉尘代表性地包含约40%至约70%的砂、约20%至约50%的膨润土粘土和约10%至约30%的有机化合物。
因为超过了砂系统的质量平衡，和不断变化的成型要求以满足铸造厂客户各自独特的铸造设计，所以来自砂型材料的材料通常在使用后被丢弃。成型系统中的质量平衡被定义为成型系统中用于每个成型周期的新砂、型芯砂和型砂的总和。由于不同的铸造设计和支撑每个成型周期中使用的型芯所需要的要求的型芯砂，型砂系统中砂的总量可超过成型系统的容量，并将因此需要在每个成型周期的终点被丢弃。因此，单个铸造厂每天可丢弃超过10%的砂型材料/吨浇注的金属。由于处理和填埋场的费用，这种被丢弃的材料可对铸造厂造成大量的废弃物和增长的成本。
因此，可期望减少离开湿砂铸造的铸造废弃物的量。可期望提供回收砂的方法，该砂具有足够在铸造中使用，以制作可在后续铸造方法中使用的型芯和湿砂铸型的品质。也可期望提供回收湿砂铸型的非砂成分的方法，以减少作为原料进入铸造厂的新原始材料(预混料)的量。可进一步期望提供具有改善的加工性质的湿砂铸型组合物。
如共同转让的美国6,554,049中所述，通过使铸造厂的排气系统捕获的集尘室粉尘经受回收粗砂的第一次液压(湿式)分离和之后的回收膨润土粘土和有机物的第二次液压分离，可将显著的额外部分的该使用过的成型介质回收并再循环以备再次使用。再次使用这些材料可显著减少产生的铸造废弃物的量，以及制作额外的铸型和型芯所需的额外的原料(砂、膨润土粘土和有机物)的量。
发明内容
根据本发明，已发现，通过使用湿式(液压)分离方法和干式分离方法两者来处理由铸造产生的集尘室粉尘，可进一步显著增加在这种方法中为再次使用而被回收的砂、膨润土和有机物的量。特别是，已发现，比起通过单独使用湿式分离方法或单独使用干式分离方法可回收的，通过使用湿式分离方法和干式分离方法的组合，可回收更多的这些有用的配料以再次使用于制作新铸型和型芯。
因此，一方面，本发明提供了从由湿砂铸造产生的铸造废弃物中回收砂、膨润土粘土和有机化合物的改进方法，该方法包括使铸造废弃物的第一部分经受液压分离，从而产生富含膨润土和有机化合物的含水级分和富含粗砂的底流级分，使铸造废弃物的第二部分经受干式分离，从而产生包含粗砂的重级分和包含膨润土和有机化合物的轻级分，以及使用至少一部分来自含水级分和轻级分的膨润土和有机化合物作为用于制作湿砂铸型的原料。
在其他方面，铸造废弃物可包含成型废弃物、溢流湿砂或集尘室粉尘的一种或多种。在另一方面，方法可包括使用底流中的粗砂和/或重级分中的粗砂用于制作湿砂铸型。
在再一方面，方法可包括在被用于制作湿砂铸型之前，将来自轻级分的膨润土和有机化合物与含水液体混合。例如，方法可包括在被用于制作湿砂铸型之前，将在轻级分中的膨润土和有机化合物与含水级分混合。
在另一方面，液压分离步骤可包括絮凝、倾析、使用旋风分离器和离心分离的至少一种。当液压分离步骤包括絮凝时，其可进一步包括添加聚合物絮凝剂。
在另一方面，根据该方法制备的湿砂铸型可具有多种有益性质的任一种。例如，使用被回收的膨润土和有机化合物制备的湿砂铸型可具有以下的一种或多种：压缩性大于约45%，湿压强度大于约15.5 N/cm2，湿剪强度大于约3.5 N/cm2，渗透性大于约65，干压强度大于约36 N/cm2，锥形振击韧性(cone jolt toughness)大于约23，和/或脆性小于约7.4%。
在再一方面，有机化合物可包括煤或褐煤的至少一种。
在又一方面，提供形成型砂添加剂的方法，该方法包括以下步骤：使铸造废弃物的第一部分经受液压分离，从而产生富含膨润土和有机化合物的含水排放流，和富含粗砂的底流，使铸造废弃物的第二部分经受干式分离，从而产生包含粗砂的重级分，和包含膨润土和有机化合物的轻级分，和将含水排放流和轻级分两者中的膨润土和有机化合物混合。在一些方面，该方法进一步包括从被回收的膨润土和有机化合物形成型砂添加剂。
在再一方面，提供了成型金属零件的方法，所述方法包括：提供包含被回收的非砂级分和砂级分的成型介质，所述被回收的非砂级分包含通过液压分离回收的非砂级分和通过干式分离回收的非砂级分，从成型介质形成湿砂铸型；以及将熔融金属添加至湿砂铸型。
附图说明
通过参考以下附图可更好地理解本发明，其中
图1和2是说明上述美国6,554,049的回收方法的流程图；以及
图3是说明发明的回收方法的类似于图2的流程图。
具体实施方式
应当理解的是，已简化本公开的附图和描述，以说明与清楚理解本公开有关的要素，同时为了清楚起见，省去了本领域技术人员可周知或理解的其它要素。
本公开描述减少铸造设备上的总体浪费，而同时提供用于铸造成型的有价值的被回收材料例如型砂添加剂的系统和方法。铸造后打碎使用过的砂型的方法导致相当大体积的废弃物产品。那些废弃物(成型废弃物)中的一些无法在生成新砂型中被再次使用，并被手动处理以丢弃。
然而，例如当来自铸造设备的空气被捕获并通过称为集尘室的大型过滤系统时，铸造厂的排气系统可捕获大体积的铸造废弃物。在那里收集的固体颗粒通常被称为“集尘室粉尘”，并由除了砂之外相当大量的粘土和有机化合物组成。在一些情况下，集尘室粉尘可代表性地包含以重量计约15重量%至约70重量%的砂、以重量计约20重量%至约85重量%的膨润土粘土和以重量计约10重量%至约40重量%的有机化合物。集尘室粉尘中存在的高水平的膨润土粘土和有机化合物使其成为用于湿铸造成型的添加剂的潜在有价值的原料来源。
也可以湿溢流砂或成型废弃物的形式捕获铸造废弃物。当铸造后湿砂铸型和型芯被打碎时，可捕获“成型废弃物”。在一些湿砂铸造厂中，成型废弃物可包含以重量计约80%至以重量计约90%的砂、以重量计约6%至约10%的膨润土粘土和以重量计约1%至约4%的有机化合物。成型废弃物包含涂有粘结剂的砂，以及单个颗粒的砂、膨润土和有机化合物。“湿溢流砂”是指在金属铸造方法中产生的过量的铸造湿型砂(湿的)。
在一个实施方案中，本公开的方法和系统可任选地使用被捕获的集尘室粉尘、成型废弃物或湿溢流砂中的一种或多种，来产生干型砂添加剂，例如用作铸造预混料的成分。干是指感觉(触感)，不是无水分的。商业的型砂添加剂代表性地具有最多15%的水分含量。出于本专利申请目的，“干”型砂添加剂将是相似的，但是具有最多30%的水分含量，例如最多20%的水分含量。
一方面，本公开的方法和系统可使用被捕获的集尘室粉尘、成型废弃物或湿溢流砂中的一种或多种，来产生用于铸造成型的型砂添加剂，其可被直接再循环至新成型介质或至新预混料组合物。例如，使用本领域中已知的方法将集尘室粉尘、成型废弃物或湿溢流砂中的砂和非砂级分彼此分离。这种分离可允许调节型砂添加剂中非砂级分中的成分水平。在原始或被分离的非砂级分中存在的高水平的粘土和有机化合物使得被回收的成型废弃物产品提供铸造组合物的重要成分，该成分可与非再循环或“新鲜”材料，例如非再循环非砂级分或非再循环砂级分一起被再次使用或再循环。在一些实施方案中，所得到的型砂添加剂或型砂组合物可包含先前再循环的非砂或砂级分的成分。
在一些实施方案中，当与市售可用的预混料相比时，成型废弃物的非砂级分可具有低水平的其他杂质(例如硫)，并因此代表对现有技术的改进。在一些实施方案中，硫可以重量计小于混合物的0.03%。
在一些实施方案中，可单独或与其它分离方法组合使用液压分离方法来分离被收集的成型废弃物。
在一些实施方案中，可通过例如喷雾干燥、絮凝、液压分离和/或错流过滤的脱水方法任选地降低被回收的成型废弃物的水含量。水的降低可降低型砂添加剂的水分含量至0%和20%之间。根据一些实施方案，非砂级分的水分含量可保持在高于20%或高于约25%，以保持非砂级分中水合膨润土的有益性质。
用于型砂添加剂或型砂组合物中的被回收的材料的浆料可包含砂成分、非砂成分或两种成分的组合。如果需要，可根据铸造方法的具体要求将浆料部分或完全脱水。
可通过添加粘土或有机化合物调节在成型废弃物的被回收部分的非砂级分中存在的各种成分的相对水平，以达到合适的浓度，形成具有期望性质的型砂添加剂。粘土或有机成分的添加可包括不是从砂成型方法中回收的非再循环或“新鲜”粘土或有机化合物。根据一些实施方案，粘土或有机成分的添加可包括来自砂成型方法的先前被再循环的粘土或有机成分。添加剂的具体量将取决于成型废弃物的被回收部分的具体组成，并且将取决于客户规定的对新型砂组合物的要求或下一次铸造的需求。型砂添加剂的pH通常是碱性的，并且可在约7至约11的pH范围内。一旦被确立，型砂添加剂可与先前在铸造方法中已使用的型砂混合，以产生能够有效用于铸造方法中的新型砂。
根据一些实施方案，使用来自成型废弃物的被再循环的非砂级分可改善型砂添加剂的性质，例如通过增加湿压强度、湿剪强度、渗透性、干压强度和/或锥形振击韧性的一种或多种。使用来自成型废弃物的被再循环的非砂级分可改善型砂添加剂的性质，例如通过降低型砂添加剂的脆性。
提供了几个具体实施例。每个实施例包括形成用于铸造铁制品的铸型的一批砂成型介质，但是也可铸造其他金属。几个实施例中的各批砂成型介质具有有助于理解本公开的改进的共同性。
图1说明了代表性的湿砂型铸造方法，其中在型芯形成步骤A中使用原(即，新的)硅砂1和化学粘合剂3来产生型芯，而在铸型形成步骤B中使用硅砂2、膨润土粘土4和有机化合物5产生湿砂铸型。湿砂铸型通过对涂覆有通常被称为“粘结剂”的膨润土和有机化合物的混合物的砂进行压制成型来制成。添加来自输入流6的水使粘结剂水合并导致砂粒彼此粘结并成形。湿砂铸型代表性地包含以重量计约86-90重量%的砂、8-10重量%的膨润土粘土、2-4重量%的有机化合物和2-4重量%的水分。
在步骤C中铸造后，在其中制作铸件的湿砂铸型/型芯在落砂站D中被打碎成小颗粒或团块。用输出流7表示的一些该使用过的成型介质被再循环到铸型形成步骤B，用于制作另外的湿砂铸型，而其余的则通过输出流8被排放到废弃物中。在铸型形成步骤B中添加的原(新的)砂2、原(新的)膨润土粘土4和原(新的)有机化合物5补偿通过输出流8和其它地方从系统流失的砂、膨润土粘土和有机物。
通过代表性的湿砂铸造产生的废弃物产品即“铸造废弃物”，通常包含“成型废弃物”和“集尘室粉尘”。“成型废弃物”包含来自落砂站D的输出流8中的使用过的成型介质、例如由成型废弃物9例示的从未使用的或有缺陷的铸型和型芯形成的成型废弃物，和从整个铸造厂的各个地方的输送机系统中掉落的成型介质。在许多湿砂铸造厂中，成型废弃物代表性地包含约80-90重量%的砂、约6-10重量%的膨润土粘土和约1-4重量%的有机化合物。
同时，呈细颗粒物形式的“集尘室粉尘”代表性地包含约40-70重量%的砂和约10-30重量%的有机物。此外，它还代表性地包含约20-50重量%的膨润土粘土，其显著多于成型废弃物中所包含的。
尽管为了从成型废弃物和集尘室粉尘中回收和再循环砂、膨润土和有机物已进行各种尝试，但是实际情况是，没有一种已被证明是特别成功的。
图2说明了示例性回收方法，其中使用了一系列的液压(湿式)分离步骤来回收和再循环在代表性的湿砂铸造厂中存在的集尘室粉尘中包含的相当大量有用成分。如图2中所示，将集尘室粉尘10和水22在浆料步骤E中混合以产生浆料24，其随后被转移到第一分离步骤F，此处其被液压分离为底流流28和溢流流26。底流流28 包含原先存在于浆料24中的较粗、较重的砂颗粒，并且一般包含原先存在于此浆料中的砂的至少40%，以及更代表性地50至80%。同时，溢流流26一般包含浆料24中的膨润土粘土的至少约60%。
在脱水步骤H中被脱水后，底流流28中较粗、较重的砂颗粒在34被再循环至铸型形成步骤B，而底流流28中包含少量膨润土和有机物的水也在36被再循环至铸型形成步骤B。如果需要，可将底流流28中较粗、较重的砂颗粒干燥并再循环至型芯形成步骤A，而不是铸型形成步骤B。
同时，溢流流26可被送到第二分离步骤G，其中它被液压分离为废弃物流32和排放输出流30。取决于集尘室粉尘10的组成以及第一液压分离步骤F如何运行，排放溢流流26可包含相当大量的砂，其颗粒尺寸太细(约20微米或更小)，以致无法用于制作额外的湿砂铸型。因此，在第二液压分离步骤G中处理溢流流26以除去这种细砂内容物以及此流中可能存在的其它碎屑。
可进行分离步骤F，以便在溢流流26中回收在浆料24中至少约60重量%的膨润土粘土，例如在浆料24中约70至95重量%的膨润土粘土和70至90重量%的有机物。这意味着排放输出流30代表性地包含许多原先存在于溢流流26中的膨润土粘土和有机化合物，以及原先包含在溢流流26中的不多于约5重量%、不多于约3重量%或甚至不多于约1重量%的砂。此外，还意味着排放流将代表性地包含原先存在于浆料24中的至少约50重量%、更代表性地至少约70重量%或甚至85重量%的膨润土。因为从当被脱水随后被再水合时会表现出一些活性粘结性质的意义上来说，溢流流26中大多数保留的膨润土粘土是“活性的”，所以将排放输出流30再循环至铸型形成步骤B用于制作额外的湿砂铸型。
如在美国6,554,049中的进一步描述的，通过代表性的湿砂铸型铸造方法(图1)产生的成型废弃物，例如源自落砂步骤D的成型废弃物8，和例如由成型废弃物9例示的由未使用或有缺陷的铸型和型芯形成的成型废弃物，也可通过该专利的液压分离方法处理。这也在图2中进行了说明，该图显示在经过最初的干燥、筛选和消磁步骤I后，这些废弃物在机械分离步骤J中被机械分离，以产生较轻的级分(图2中的残留物流56)和较重的级分(输出流58)。由砂、膨润土粘土和有机化合物组成的残留物流56被再循环到浆料步骤E，在此在它经受第一和第二液压分离步骤F和G后，它与新鲜集尘室粉尘和水混合。同时，在最后加工步骤K中被洗涤和干燥之后，主要由粗砂组成的输出流58作为输出流60被再循环到型芯形成步骤A。
图3中说明了本发明方法的一个方面，该图显示来自供应线10的集尘室粉尘被分成两个部分：通过供应线70被转移到浆料步骤E用于生产浆料24的第一部分和通过供应线72被转移到干式分离站M的第二部分。该站可以由一个或多个旋风分离器或能够基于尺寸、密度或两者将颗粒物混合物分离成分开的级分的任何其它类型的设备组成。根据本发明，集尘室粉尘可在干式分离站M中被分离成至少两个不同的级分：主要由膨润土和碳组成的轻级分78，主要由粗的和中等的砂组成的重级分76，以及任选地主要由不适合用于制作额外的型芯和/或铸型的细料组成的中间级分74。
如图3中所示，中间级分74被排放到废弃物中，而重级分76单独地或在与离开脱水站H的粗砂34混合后，被再循环到铸型形成站B中。同时，轻级分78也被再循环到铸型形成站B中。在所示的特定实施方案中，轻级分78被进料至浆料站N，在此将其与离开第二液压分离步骤G的排放输出流30混合以形成浆料80，随后返回到铸型形成站B。然而，如果需要，例如在与适量的水或其它含水液体混合后，轻级分78也可单独返回铸型形成站B。
在这方面，应当理解，通过上述美国6,554,049的回收方法生产的铸型和型芯一般表现出比以传统方式制成的铸型和型芯更好的成型性质，包括热压强度、耐脆性、湿强度和湿拉伸强度。尽管不希望受到任何理论的束缚，但相信该结果是由于以下事实：除了回收铸造厂的集尘室粉尘中存在的膨润土级分外，液压分离步骤F和G还使这种被回收的膨润土在返回到铸型形成站B之前能够被完全水合。相反，当被进料到铸型形成站B时代表性地为脱水粉末的形式的新鲜(原)膨润土，在被形成为铸型或型芯之前可能无足够的时间完全水合。由于这种差异，所以相信这种被再循环的膨润土因其较高的水含量而比新鲜(原)膨润土提供更好的粘结强度。
在任何情况下，根据本发明，在被再循环至铸型形成步骤B之前，通过与离开第二液压分离步骤G的排放输出流30混合或其他方式，可将轻级分78与水或其它含水液体混合，以便使该流中的被回收的膨润土尽可能地水合。例如在代表性的湿砂铸造厂的集尘室粉尘中存在的干燥、粉状膨润土一般包含约0.5-4重量%的水，而完全水合的膨润土一般包含约8-14重量%的水。根据本发明，轻级分78可与水或其它含水液体混合，混合的时间和条件使得，在被再循环至铸型形成步骤B之前，该流中的膨润土水合到至少8重量%，更代表地至少10重量%，至少12重量%或至少14重量%水平的水。
如上所述，在被再循环到铸型形成步骤B之前，轻级分78可与离开第二液压分离步骤G的排放输出流30混合。在一些情况下，这种方法使得代表性的湿砂精炼厂的集尘室粉尘中最大量的有价值的配料得以回收和再次使用。在这方面，铸型和型芯一般通过被形成为合适的形状并随后被干燥的形成铸型的配料的含水浆料制成。在工业湿砂铸造中，因为更大量的水需要更长的时间用于浆料干燥，所以与制作每个铸型/型芯所花费的时间有关的制约因素是用于组成这种浆料的水量。因此，这种浆料中可包含的水量被限制为实际的最大程度。
尽管上述美国6,554,049的技术使得代表性的湿砂铸造厂的集尘室粉尘中包含的相当大量有价值的配料得以回收和再次使用，但是仍然留下大量无法被回收和再次使用的这些配料。这是因为包含大部分被回收的膨润土和有机物的过程流(从第二液压分离站G流出的排放输出流30)也包含相当大量的水。如果液压分离站F和G以将代表性的湿砂铸造厂的集尘室粉尘中的大部分或全部膨润土回收到排放输出流30中的方式运行，则该流中的水量太大，使得铸型形成站B无法处理。该制约的实际效果是，代表性的湿砂铸造厂的集尘室粉尘中可被回收和再次使用的膨润土的量代表性地被限制为存在的膨润土的总量的约10-30重量%。可通过将从干式分离部M中流出的轻级分78与离开第二液压分离步骤G的排放输出流30混合来打破这种限制。因此，相信可被回收的膨润土的量可显著增加—大约翻倍—因为几乎不或不需要额外的水来生产可被容易地再循环到铸型形成站B的浆料80，而该浆料中膨润土的量可显著增加。

Claims (20)

1.从由湿砂铸造产生的铸造废弃物中回收砂、膨润土粘土和有机化合物的方法，所述方法包括
使铸造废弃物的第一部分经受液压分离，从而产生富含膨润土和有机化合物的含水级分和富含粗砂的底流级分，
使铸造废弃物的第二部分经受干式分离，从而产生包含粗砂的重级分和包含膨润土和有机化合物的轻级分，和
使用至少一部分来自含水级分和轻级分的膨润土和有机化合物作为制作湿砂铸型的原料。
2.权利要求1的方法，其中所述铸造废弃物包含成型废弃物。
3.权利要求1的方法，其中所述铸造废弃物包含溢流湿砂。
4.权利要求1的方法，其中所述铸造废弃物包含集尘室粉尘。
5.权利要求1的方法，所述方法进一步包括使用底流中的粗砂和/或重级分中的粗砂用于制作湿砂铸型。
6.权利要求1的方法，其中在被用于制作湿砂铸型之前，将来自轻级分的膨润土和有机化合物与含水液体混合。
7.权利要求1的方法，其中在被用于制作湿砂铸型之前，将在轻级分中的膨润土和有机化合物与含水级分混合。
8.权利要求1的方法，其中所述液压分离包括絮凝、倾析、使用旋风分离器和离心分离的至少一种。
9.权利要求8的方法，其中所述絮凝包括添加聚合物絮凝剂。
10.权利要求1的方法，其中使用被回收的膨润土和有机化合物制备的湿砂铸型具有大于约45%的压缩性。
11. 权利要求1的方法，其中使用被回收的膨润土和有机化合物制备的湿砂铸型具有大于约15.5 N/cm2的湿压强度。
12. 权利要求1的方法，其中使用被回收的膨润土和有机化合物制备的湿砂铸型具有大于约3.5 N/cm2的湿剪强度。
13.权利要求1的方法，其中使用被回收的膨润土和有机化合物制备的湿砂铸型具有大于约65的渗透性。
14. 权利要求1的方法，其中使用型砂添加剂制备的湿砂铸型具有大于约36 N/cm2的干压强度。
15.权利要求1的方法，其中使用被回收的膨润土和有机化合物制备的湿砂铸型具有大于约23的锥形振击韧性。
16.权利要求1的方法，其中使用被回收的膨润土和有机化合物制备的湿砂铸型具有小于约7.4%的脆性。
17.权利要求1的方法，其中所述有机化合物包含煤或褐煤的至少一种。
18.形成型砂添加剂的方法，所述方法包括以下步骤：
使铸造废弃物的第一部分经受液压分离，从而产生富含膨润土和有机化合物的含水排放流，和富含粗砂的底流流，
使铸造废弃物的第二部分经受干式分离，从而产生包含粗砂的重级分，和包含膨润土和有机化合物的轻级分，和
将含水排放流和轻级分两者中的膨润土和有机化合物混合。
19.权利要求17的形成型砂添加剂的方法，所述方法进一步包括从被回收的膨润土和有机化合物形成型砂添加剂。
20.成型金属零件的方法，所述方法包括：
提供包含被回收的非砂级分和砂级分的成型介质，所述被回收的非砂级分包含通过液压分离回收的非砂级分和通过干式分离回收的非砂级分，
从成型介质形成湿砂铸型；和
将熔融金属添加至湿砂铸型。
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