CN114043725A - 一种3d打印石英废砂处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印石英废砂处理工艺，属于石英砂再利用技术领域，解决了现有技术中砂型3D打印产生的石英废砂造成成本提高和影响环境的问题，本发明包括如下步骤：步骤A、破碎研磨；步骤B、固液分离；步骤C、絮凝沉淀；步骤D、筛除杂质；步骤E、酸洗过滤；步骤F、多级浮选；步骤G、超声处理；步骤H、用去离子水冲洗过滤并干燥后得到纯净石英砂回收再利用。本发明用于3D砂型打印后的石英砂废弃材料的回收再利用，降低了企业成本，实现了资源完全循环利用。
Description
技术领域
本发明属于石英砂再利用技术领域，具体涉及一种3D打印石英废砂处理工艺。
背景技术
3D打印技术，又被称为“增材制造”技术，是一种需要材料科学技术，机电控制技术，信息技术等多种技术密切配合的前沿技术，涉及CAD建模、机械、激光和材料等多个学科，借助于三维模型数据，通过自下而上层层堆积的方式打印而成。
相比于传统机械加工方式，3D打印技术在开发成本上节约10倍以上。通过同过这种快速成型技术，可以大大缩短企业的产品开发周期，大大减少了在新品开发过程中出现反复修改设计方案的问题，也基本上消除了修改模具的问题，创造的经济效益是显而易见的。
目前的技术中在使用砂型3D打印机时会产生一些废弃材料，例如石英废砂，其中已经混入了在打印过程中加入的3D打印辅助剂，例如固化剂、增塑剂、消泡剂等等，很难进行再次利用，因此现有技术中通常采用煅烧无害化处理后进行丢弃，长期下来累积废弃的石英砂材料形成了较大的浪费，增加了企业生产的经济成本，同时容易处理不彻底导致产生环保问题。
发明内容
本发明的目的在于：
为解决现有技术中砂型3D打印产生的石英废砂造成成本提高和影响环境的问题，提供一种3D打印石英废砂处理工艺。
本发明采用的技术方案如下：
一种3D打印石英废砂处理工艺，包括如下步骤：
步骤A、将经3D打印及使用后的石英砂材料废弃砂芯、砂型模和散砂，一起放入粉碎机中粉碎成石英砂颗粒，再放入研磨机中研磨成石英细砂；
步骤B、将石英细砂加入固液分离装置中利用水压为0.7-0.8MPa、水温为60-80℃的高压冲洗水流进行冲洗，将石英废砂中的用于3D打印添加的辅助剂溶于水中，并与部分不溶性颗粒随冲洗水流出固液分离装置，石英砂留在固液分离装置中，实现分离；
步骤C、将步骤B中含有不溶性颗粒的冲洗水进行絮凝沉淀处理，使其中的不溶性颗粒絮凝形成大颗粒并沉降，分离沉降的大颗粒；经过絮凝沉降处理之后的冲洗水作为步骤A中的高压冲洗用水使用；
步骤D、将步骤C中分离得到的石英砂放入振动筛装置中进行筛分，筛除其中的杂质，筛得180-220目的石英砂；
步骤E、将筛分后的石英砂放入混合酸中浸泡后用水冲洗，然后用碳酸钠水溶液浸泡后过滤并用水冲洗；
步骤F、将步骤E处理后的石英砂投入第一浮选机中调节pH值至2～4，加入起泡剂反应后，投入第二浮选机中调节pH值至6～7，加入浮选药剂并搅拌5～15min后加入起泡剂，再搅拌8～12min后泵入浮选柱中进行精选，制得精选石英砂；
步骤G、将制得的精选石英砂放入超声波清洗机中，加入水和分散剂后，进行超声波清洗处理；
步骤H、用去离子水冲洗过滤并干燥后得到纯净石英砂回收再利用。
进一步地，所述步骤A中的石英砂废弃材料在粉碎之前进行风化后在常温下晾晒干燥，使其中水份含量控制在4-6％以下，然后采用锤式破碎机粉碎。
进一步地，所述步骤C中絮凝沉淀的方法为：冲洗水在絮凝池中的絮凝时间为35～50min，絮凝池流速由大到小渐变设计，起端流速为0.7～0.8m/s，末端流速为0.4～0.5m/s；在平流式沉淀池的沉淀时间为3.5～5h。
进一步地，所述步骤E的酸洗方法为，向酸洗槽中注入含有盐酸、草酸和硝酸的酸洗液，当酸洗液淹没槽内的石英砂时，利用搅拌装置进行搅拌，并继续向槽内注入酸洗液至酸洗槽容积的75～80％时，密封酸洗槽，然后搅拌酸洗5～6h，完成后静置3～5h。
进一步地，所述步骤G中超声波处理石英砂的工作频率为12KHz-18KHz，超声波辐照10分钟-15分钟。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将3D打印后含有各种辅助剂的废弃石英砂材料进行破碎、研磨分离，并将其中的石英砂与辅助剂分离，对含有辅助剂的水和分离后的石英砂分别净化处理，最终实现了资源的完全循环利用，克服了现有技术中经3D打印使用后的石英材料只能进行煅烧后丢弃处理的问题，提升了企业的生产效益，消除了环保隐患。
2、本发明的工艺中所采用的设备均为3D打印生产前期材料准备流程中的相同设备，故对石英废砂的处理过程完全无需新购置任何设备，可在原生产流程的设备中直接进行废砂的处理，提高了生产设备的利用率，显著降低了成本。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种3D打印石英废砂处理工艺，包括如下步骤：
步骤A、将经3D打印及使用后的石英砂材料废弃砂芯、砂型模和散砂，一起放入粉碎机中粉碎成石英砂颗粒，再放入研磨机中研磨成石英细砂；
步骤B、将石英细砂加入固液分离装置中利用水压为0.7-0.8MPa、水温为60-80℃的高压冲洗水流进行冲洗，将石英废砂中的用于3D打印添加的辅助剂溶于水中，并与部分不溶性颗粒随冲洗水流出固液分离装置，石英砂留在固液分离装置中，实现分离；
步骤C、将步骤B中含有不溶性颗粒的冲洗水进行絮凝沉淀处理，使其中的不溶性颗粒絮凝形成大颗粒并沉降，分离沉降的大颗粒；经过絮凝沉降处理之后的冲洗水作为步骤A中的高压冲洗用水使用；
步骤D、将步骤C中分离得到的石英砂放入振动筛装置中进行筛分，筛除其中的杂质，筛得180-220目的石英砂；
步骤E、将筛分后的石英砂放入混合酸中浸泡后用水冲洗，然后用碳酸钠水溶液浸泡后过滤并用水冲洗；
步骤F、将步骤E处理后的石英砂投入第一浮选机中调节pH值至2～4，加入起泡剂反应后，投入第二浮选机中调节pH值至6～7，加入浮选药剂并搅拌5～15min后加入起泡剂，再搅拌8～12min后泵入浮选柱中进行精选，制得精选石英砂；
步骤G、将制得的精选石英砂放入超声波清洗机中，加入水和分散剂后，进行超声波清洗处理；
步骤H、用去离子水冲洗过滤并干燥后得到纯净石英砂回收再利用。
本实施例的工艺中所采用的设备均为3D打印生产前期材料准备流程中的相同设备，故对石英废砂的处理过程完全无需新购置任何设备，可在原生产流程的设备中直接进行废砂的处理，提高了生产设备的利用率，显著降低了成本。
实施例2
在实施例1的基础上，步骤A中的石英砂废弃材料在粉碎之前进行风化后在常温下晾晒干燥，使其中水份含量控制在4-6％以下，然后采用锤式破碎机粉碎。
实施例3
在实施例1的基础上，步骤C中絮凝沉淀的方法为：冲洗水在絮凝池中的絮凝时间为35～50min，絮凝池流速由大到小渐变设计，起端流速为0.7～0.8m/s，末端流速为0.4～0.5m/s；在平流式沉淀池的沉淀时间为3.5～5h。
实施例4
在实施例1的基础上，步骤E的酸洗方法为，向酸洗槽中注入含有盐酸、草酸和硝酸的酸洗液，当酸洗液淹没槽内的石英砂时，利用搅拌装置进行搅拌，并继续向槽内注入酸洗液至酸洗槽容积的75～80％时，密封酸洗槽，然后搅拌酸洗5～6h，完成后静置3～5h。
实施例5
在实施例1的基础上，步骤G中超声波处理石英砂的工作频率为12KHz-18KHz，超声波辐照10分钟-15分钟。
本发明通过将3D打印后含有各种辅助剂的废弃石英砂材料进行破碎、研磨分离，并将其中的石英砂与辅助剂分离，对含有辅助剂的水和分离后的石英砂分别净化处理，最终实现了资源的完全循环利用，克服了现有技术中经3D打印使用后的石英材料只能进行煅烧后丢弃处理的问题，提升了企业的生产效益，消除了环保隐患。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种3D打印石英废砂处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、将经3D打印及使用后的石英砂材料废弃砂芯、砂型模和散砂，一起放入粉碎机中粉碎成石英砂颗粒，再放入研磨机中研磨成石英细砂；
步骤B、将石英细砂加入固液分离装置中利用水压为0.7-0.8MPa、水温为60-80℃的高压冲洗水流进行冲洗，将石英废砂中的用于3D打印添加的辅助剂溶于水中，并与部分不溶性颗粒随冲洗水流出固液分离装置，石英砂留在固液分离装置中，实现分离；
步骤C、将步骤B中含有不溶性颗粒的冲洗水进行絮凝沉淀处理，使其中的不溶性颗粒絮凝形成大颗粒并沉降，分离沉降的大颗粒；经过絮凝沉降处理之后的冲洗水作为步骤A中的高压冲洗用水使用；
步骤D、将步骤C中分离得到的石英砂放入振动筛装置中进行筛分，筛除其中的杂质，筛得180-220目的石英砂；
步骤E、将筛分后的石英砂放入混合酸中浸泡后用水冲洗，然后用碳酸钠水溶液浸泡后过滤并用水冲洗；
步骤F、将步骤E处理后的石英砂投入第一浮选机中调节pH值至2～4，加入起泡剂反应后，投入第二浮选机中调节pH值至6～7，加入浮选药剂并搅拌5～15min后加入起泡剂，再搅拌8～12min后泵入浮选柱中进行精选，制得精选石英砂；
步骤G、将制得的精选石英砂放入超声波清洗机中，加入水和分散剂后，进行超声波清洗处理；
步骤H、用去离子水冲洗过滤并干燥后得到纯净石英砂回收再利用。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印石英废砂处理工艺，其特征在于，所述步骤A中的石英砂废弃材料在粉碎之前进行风化后在常温下晾晒干燥，使其中水份含量控制在4-6％以下，然后采用锤式破碎机粉碎。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印石英废砂处理工艺，其特征在于，所述步骤C中絮凝沉淀的方法为：冲洗水在絮凝池中的絮凝时间为35～50min，絮凝池流速由大到小渐变设计，起端流速为0.7～0.8m/s，末端流速为0.4～0.5m/s；在平流式沉淀池的沉淀时间为3.5～5h。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印石英废砂处理工艺，其特征在于，所述步骤E的酸洗方法为，向酸洗槽中注入含有盐酸、草酸和硝酸的酸洗液，当酸洗液淹没槽内的石英砂时，利用搅拌装置进行搅拌，并继续向槽内注入酸洗液至酸洗槽容积的75～80％时，密封酸洗槽，然后搅拌酸洗5～6h，完成后静置3～5h。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印石英废砂处理工艺，其特征在于，所述步骤G中超声波处理石英砂的工作频率为12KHz-18KHz，超声波辐照10分钟-15分钟。
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