CN113695515B - 一种无机砂再生工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无机砂再生工艺方法。本发明利用曝气水洗法将破碎和筛分好的旧砂放置在洗涤溶解池内，洗涤溶解池为蜂巢柱体，内设一台电动搅拌器，池底部为椎体。柱体设三层落砂孔板，在椎体1/2处设曝气管，对落砂进行气水冲洗，由于旧砂表面水玻璃有较好的溶水性，砂子在强力气流冲击下，产生大量气泡，气泡中含凝胶膜、氧化钠和悬浮固体。上升气泡通过孔板与落砂撞碰，产生气水冲洗效应、经过两级曝气洗涤和两级曝气清洗，使气泡中含有的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体被冲洗干净。冲洗后的无机砂进行脱水，烘干，冷却，成为再次使用的原料，性能接近于新砂。产生的废水经化学、机械处理后一部分回用，一部分用于除尘用水，而且在处理过程中减少了砂料磨损损失量，用水、用电量较少，经济又环保。

Description

一种无机砂再生工艺方法
技术领域
本发明属于铸造砂再生领域，具体涉及到一种无机砂再生工艺方法。
背景技术
无机砂是一种可再生的铸造原材料资源，旧砂的再生处理方法主要有干式和湿式两种，其本质是去除旧砂表面的残留物，残留物的成份主要是Na2O。干式再生是利用空气或机械的方法，将旧砂粒加速到一定速度，靠旧砂粒与金属构件间或砂粒与砂粒间碰撞、摩擦，对旧砂再生处理，干法对旧砂表面残留物的去除率只有15％-25％，采用机械强化处理砂料损失率偏大，级配性较差。湿式再生是利用水的溶解、擦洗和机械搅拌作用，去除旧砂粒表面的残留物可达70％-80％，但用水量大，处理成本高，且旧砂表面剩余的残留物仍对再生砂的回用比例受限制，废水的处理也有一定的难度。
此外，专利C N99215933.4用热旋流旧砂再生机，在干法再生旧砂前将旧砂进行加热处理，将旧砂加热至100℃至400℃处理后再实施干法再生，可将残留粘结剂(残留Na2O)的去除率提高至20％-35％。“加热一干法”再生旧砂带来的问题是成本大大提高、再生后的水玻璃砂需冷却后才能使用，更主要的是用该方法再生的水玻璃砂的性能没有本质上的提高。
专利200910060572.8采用浸泡渗漉方法再将容器内的水玻璃砂振实后，向容器内加水，使水淹没砂的上表面，浸泡2-4小时后，打开容器底部的阀门将水缓慢排出；最后，把容器内的水玻璃砂放出、烘干即可再利用。该发明所述的旧砂的回收再利用方法，采用浸泡渗漉方法，残留物的去除率高达95％以上，处理效果好，再生砂满足回用要求，但由于旧砂形成的凝胶膜在常温态下难溶于水，凝胶膜包裹部分残留物并没有真正去除。
此外，还有“化学再生”工艺方法，公开号CN1312220A、CN1312219A(专利01105230.9)的“化学再生”工艺方法是在普通水玻璃中加入NaOH和水，以调低水玻璃的模数及浓度，用较低模数和低浓度的水玻璃用于旧砂或干法再生砂的回用，以获得比普通水玻璃更高的再粘结强度和更长的可使用时间。但该方法增加了无机砂体系中Na2O含量的积累，恶化了水玻璃型(芯)砂的高温性能(溃散性和耐火度)。
公开号CN1481950A(专利02135538.X)的“无机砂再生回用方法”等“无机砂再生回用方法”，是通过往旧砂中加入添加剂(饴糖、磷酸三钠、碳酸钙等)来改善水玻璃砂的回用性能。但仍没有解决旧砂循环回用过程中Na2O的积累问题，仍会恶化水玻璃型(芯)砂的高温性能。
可见，由于旧砂表面的粘结剂具有韧性，干法再生难度大，效率低，效果差，湿法再生也只能去除砂中可溶于水的部分。而旧砂中含有不溶于水的凝胶膜，无法完全湿法再生。因此，还欠缺经济又环保的无机砂再生处理方法。
发明内容
本发明提供了一种无机砂的再生工艺方法，能够有效清除砂中的凝胶膜、氧化钠，使无机砂能够有效得到重复利用，以达到节约资源、降低成本的目的。
本发明通过下述技术方案予以实现：一种无机砂再生工艺方法，其特征在于，包含下列步骤：
(1)旧砂经储料箱提升至配料机，配料后传送至破碎机中；
(2)破碎机对砂料进行破碎后通过筛分机做筛分处理并通过除尘系统清除粉灰；
(3)除尘后的砂料进入曝气溶解洗涤池进行两级曝气溶解洗涤；
(4)气水洗涤后进入曝气砂清洗池进行两级曝气清洗，清洗砂表面附着胶液，使砂表面清洁；
(5)步骤(4)中清洗后的砂料输送至管式分离器和床式过滤器中，进行两次砂水分离；
(6)脱水后的砂料经过皮带机传送给干燥机，干燥后输送至成品仓待用。
作为一种优选的技术方案：无机砂再生工艺是通过曝气法有效清除旧砂表面含有的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体，是通过一种专用的处理系统实现的。该系统包括砂预处理系统、曝气洗砂系统、曝气砂清洗系统、砂水分离系统、湿砂热干化系统和废水处理系统。砂预处理系统包括储砂池、提砂机、破碎机、筛分机、双轨起重机、储料箱、射流提砂器、砂尘分离器、引风机、螺旋输砂机；曝气洗砂系统包括曝气洗涤溶解池、沉砂池、提砂器和鼓风机；曝气砂清洗系统包括曝气砂清洗池、沉砂池、提砂器和砂泵；砂水分离系统包括管式分离器、床式过滤器、皮带输送机、清水泵和储水箱；湿砂热干化系统包括干燥机、热交换器和输送机。废水处理系统包括气浮系统、过滤系统、微滤系统和污泥脱水系统。
作为一种优选的技术方案：砂预处理系统是通过破碎机和筛分机设备对旧砂粘结块进行破碎和筛分，使进入洗涤溶解池的砂粒粘结块变小，使砂粒包裹的胶层变薄。砂粒表面的凝胶膜经过破碎研磨，部分形成粉末或粉尘，由于其密度与石英砂相比很低，适合采用风吹浮选法去除，通过砂尘分离器设备除去粉末或粉尘。破碎筛分除尘后的砂料通过螺旋输砂机定量配送至洗涤溶解池。
作为一种优选的技术方案：所述曝气洗砂系统是通过两级洗涤溶解，通过曝气法，对砂料进行强气流冲击，砂子与砂子相互产生碰撞，碰撞后产生气泡。由于硅胶体溶于水，依靠水的溶解度条件将砂胶分离，分离后的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体含在气泡中，通过气水冲洗以废水方式从溶解洗涤池排出。
作为一种优选的技术方案：所述曝气洗涤溶解池为旋流曝气池，曝气池为蜂巢柱体，池底部为椎体，池部内衬为陶瓷材料。柱体设三层落砂孔板，孔板为不锈钢材料，在椎体1/2处设曝气管，对落砂进行气水冲洗，上升气泡通过孔板与落砂撞碰，并通过电动搅拌器强力搅拌，使砂、水、气呈十字交叉流态和变速流态，产生气水冲洗效应。由于旧砂表面水玻璃有较好的溶水性，砂子在强力气流冲击下，产生大量气泡，经过两级曝气洗涤，使气泡中含有的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体被冲洗干净。
作为一种优选的技术方案：所述曝气砂清洗池内部结构和曝气洗涤溶解池相同，其作用是对砂表面附着胶液进行清洗，稀释溶解盐类固体浓度，使砂料含盐浓度降到极低，通过两级曝气清洗，使砂表面达到完全清洁。
作为一种优选的技术方案：所述砂水分离系统是通过旋流管式砂水分离器和脱水分砂器设备，采用强制冲洗和两段脱水装置，砂水落入沉砂机后，水从溢流管排出，湿砂滞留在床底，由螺旋输砂机将砂输送至干燥机中。砂水分离，使砂料含水率由93％降至18.5％。
作为一种优选的技术方案：湿砂热干化系统采用圆滚式干燥机，烘干时间为15分钟，烘干后砂料剩与3％-5％的水分。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明属于湿法再生新工艺，通过曝气法有效清除旧砂的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体，清除率达98％以上，性能接近于新砂，提高了砂清洗效率，而且洗出的砂子含水率，正是铸造所需要的。本方法属于零排放，洗砂的水可以循环再利用。在处理过程中主要采用压缩空气作为动能，相比其他再生方法，用水、用电量少，是一种节约资源、绿色环保的新型无机砂再生工艺方法。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明无机砂再生处理系统工艺结构示意图；
具体实施方式
本发明提出了一种无机砂再生工艺方法，如图1所示，包含下列步骤：
(1)旧砂经储料箱提升至配料机，配料后传送至破碎机中；
(2)破碎机对砂料进行破碎后通过筛分机做筛分处理并通过除尘系统清除粉灰；
(3)除尘后的砂料进入曝气溶解洗涤池进行两级曝气溶解洗涤，以完成对砂料的气水洗涤；
所述曝气洗涤溶解池为旋流曝气池，所述旋流曝气池为蜂巢柱体，所述旋流曝气池的池底部为椎体，所述旋流曝气池的池部内衬为陶瓷材料，所述蜂巢柱体设三层落砂孔板，所述孔板为不锈钢材料，在椎体1/2处设曝气管，对落砂进行气水冲洗，上升气泡通过孔板与落砂撞碰，并通过电动搅拌器强力搅拌，使砂、水、气呈十字交叉流态和变速流态，产生气水冲洗效应，由于旧砂表面水玻璃有较好的溶水性，砂子在强力气流冲击下，产生大量气泡，经过两级曝气洗涤，使气泡中含有的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体被冲洗干净；
(4)气水洗涤后进入曝气砂清洗池进行两级曝气清洗，清洗砂表面附着胶液，使砂表面清洁；
所述曝气砂清洗池的内部结构和所述曝气洗涤溶解池的内部结构相同，用于对砂表面附着胶液进行清洗，稀释溶解盐类固体浓度，使砂料含盐浓度降到极低，通过两级曝气清洗，使砂表面达到完全清洁；
(5)步骤(4)中清洗后的砂料输送至管式分离器和床式过滤器中，进行两次砂水分离，以对砂料脱水；
(6)脱水后的砂料经过皮带机传送给干燥机，干燥后输送至成品仓待用。
本发明无机砂再生工艺是通过曝气法有效清除旧砂表面含有的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体，是通过一种专用的处理系统进行处理的，如图2所示，该系统包括砂预处理系统、曝气洗砂系统、曝气砂清洗系统、砂水分离系统、湿砂热干化系统和废水处理系统；
砂预处理系统包括储砂池、提砂机、破碎机、筛分机、双轨起重机、储料箱、射流提砂器、砂尘分离器、引风机、螺旋输砂机；
所述砂预处理系统是通过破碎机和筛分机设备对旧砂粘结块进行破碎和筛分，使进入洗涤溶解池的砂粒粘结块变小，使砂粒包裹的胶层变薄，砂粒表面的凝胶膜经过破碎研磨，部分形成粉末或粉尘，由于其密度与石英砂相比很低，适合采用风吹浮选法去除，通过砂尘分离器设备除去粉末或粉尘，破碎筛分除尘后的砂料通过螺旋输砂机定量配送至洗涤溶解池；
曝气洗砂系统包括曝气洗涤溶解池、沉砂池、提砂器和鼓风机；
所述曝气洗砂系统是通过两级洗涤溶解，通过曝气法，对砂料进行强气流冲击，砂子与砂子相互产生碰撞，碰撞后产生气泡，由于硅胶体溶于水，依靠水的溶解度条件将砂胶分离，分离后的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体含在气泡中，通过气水冲洗以废水方式从溶解洗涤池排出；
所述曝气洗涤溶解池为旋流曝气池，曝气池为蜂巢柱体，池底部为椎体，池部内衬为陶瓷材料，柱体设三层落砂孔板，孔板为不锈钢材料，在椎体1/2处设曝气管，对落砂进行气水冲洗，上升气泡通过孔板与落砂撞碰，并通过电动搅拌器强力搅拌，使砂、水、气呈十字交叉流态和变速流态，产生气水冲洗效应，由于旧砂表面水玻璃有较好的溶水性，砂子在强力气流冲击下，产生大量气泡，经过两级曝气洗涤，使气泡中含有的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体被冲洗干净；
曝气砂清洗系统包括曝气砂清洗池、沉砂池、提砂器和砂泵；
所述曝气砂清洗池内部结构和曝气洗涤溶解池相同，其作用是对砂表面附着胶液进行清洗，稀释溶解盐类固体浓度，使砂料含盐浓度降到极低，通过两级曝气清洗，使砂表面达到完全清洁；
砂水分离系统包括旋流管式砂水分离器、脱水分砂器设备、床式过滤器、皮带输送机、清水泵和储水箱；
所述砂水分离系统是通过旋流管式砂水分离器和脱水分砂器设备，采用强制冲洗和两段脱水装置，砂水落入沉砂机后，水从溢流管排出，湿砂滞留在床底，由螺旋输砂机将砂输送至干燥机中，砂水分离，使砂料含水率由93％降至18.5％；
湿砂热干化系统包括干燥机、热交换器和输送机；
湿砂热干化系统采用圆滚式干燥机，烘干时间为15分钟，烘干后砂料剩与3％-5％的水分；废水处理系统包括气浮系统、过滤系统、微滤系统和污泥脱水系统。

Claims (2)

1.一种无机砂再生工艺方法，其特征在于，包含下列步骤：
(1)旧砂经储料箱提升至配料机，配料后传送至破碎机中；
(2)破碎机对砂料进行破碎后通过筛分机做筛分处理并通过除尘系统清除粉灰；
(3)除尘后的砂料进入曝气洗涤溶解池进行两级曝气溶解洗涤，以完成对砂料的气水洗涤；
所述曝气洗涤溶解池为旋流曝气池，所述旋流曝气池为蜂巢柱体，所述旋流曝气池的池底部为椎体，所述旋流曝气池的池部内衬为陶瓷材料，所述蜂巢柱体设三层落砂孔板，所述孔板为不锈钢材料，在椎体1/2处设曝气管，对落砂进行气水冲洗，上升气泡通过孔板与落砂撞碰，并通过电动搅拌器强力搅拌，使砂、水、气呈十字交叉流态和变速流态，产生气水冲洗效应，由于旧砂表面水玻璃有较好的溶水性，砂子在强力气流冲击下，产生大量气泡，经过两级曝气洗涤，使气泡中含有的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体被冲洗干净；
(4)气水洗涤后进入曝气砂清洗池进行两级曝气清洗，清洗砂表面附着胶液，使砂表面清洁；所述曝气砂清洗池的内部结构和所述曝气洗涤溶解池的内部结构相同，用于对砂表面附着胶液进行清洗，稀释溶解盐类固体浓度，使砂料含盐浓度降到极低，通过两级曝气清洗，使砂表面达到完全清洁；
(5)步骤(4)中清洗后的砂料输送至管式分离器和床式过滤器中，进行两次砂水分离，以对砂料脱水；
(6)脱水后的砂料经过皮带机传送给干燥机，干燥后输送至成品仓待用。
2.根据权利要求1所述的无机砂再生工艺方法，其特征在于，所述无机砂再生工艺是通过曝气法有效清除旧砂表面含有的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体，是通过一种专用的处理系统进行处理的，该系统包括砂预处理系统、曝气洗砂系统、曝气砂清洗系统、砂水分离系统、湿砂热干化系统和废水处理系统；
砂预处理系统包括储砂池、提砂机、破碎机、筛分机、双轨起重机、储料箱、射流提砂器、砂尘分离器、引风机、螺旋输砂机；
所述砂预处理系统是通过破碎机和筛分机设备对旧砂粘结块进行破碎和筛分，使进入洗涤溶解池的砂粒粘结块变小，使砂粒包裹的胶层变薄，砂粒表面的凝胶膜经过破碎研磨，部分形成粉末或粉尘，由于其密度与石英砂相比很低，适合采用风吹浮选法去除，通过砂尘分离器设备除去粉末或粉尘，破碎筛分除尘后的砂料通过螺旋输砂机定量配送至洗涤溶解池；
曝气洗砂系统包括曝气洗涤溶解池、沉砂池、提砂器和鼓风机；
所述曝气洗砂系统是通过两级洗涤溶解，通过曝气法，对砂料进行强气流冲击，砂子与砂子相互产生碰撞，碰撞后产生气泡，由于硅胶体溶于水，依靠水的溶解度条件将砂胶分离，分离后的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体含在气泡中，通过气水冲洗以废水方式从溶解洗涤池排出；所述曝气洗涤溶解池为旋流曝气池，曝气池为蜂巢柱体，池底部为椎体，池部内衬为陶瓷材料，柱体设三层落砂孔板，孔板为不锈钢材料，在椎体1/2处设曝气管，对落砂进行气水冲洗，上升气泡通过孔板与落砂撞碰，并通过电动搅拌器强力搅拌，使砂、水、气呈十字交叉流态和变速流态，产生气水冲洗效应，由于旧砂表面水玻璃有较好的溶水性，砂子在强力气流冲击下，产生大量气泡，经过两级曝气洗涤，使气泡中含有的凝胶膜、氧化钠和悬浮固体被冲洗干净；
曝气砂清洗系统包括曝气砂清洗池、沉砂池、提砂器和砂泵；
所述曝气砂清洗池内部结构和曝气洗涤溶解池相同，其作用是对砂表面附着胶液进行清洗，稀释溶解盐类固体浓度，使砂料含盐浓度降到极低，通过两级曝气清洗，使砂表面达到完全清洁；
砂水分离系统包括旋流管式砂水分离器、脱水分砂器设备、床式过滤器、皮带输送机、清水泵和储水箱；
所述砂水分离系统是通过旋流管式砂水分离器和脱水分砂器设备，采用强制冲洗和两段脱水装置，砂水落入沉砂机后，水从溢流管排出，湿砂滞留在床底，由螺旋输砂机将砂输送至干燥机中，砂水分离，使砂料含水率由93％降至18.5％；
湿砂热干化系统包括干燥机、热交换器和输送机；
湿砂热干化系统采用圆滚式干燥机，烘干时间为15分钟，烘干后砂料剩与3％-5％的水分；
废水处理系统包括气浮系统、过滤系统、微滤系统和污泥脱水系统。
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