CN114273604A - 一种覆膜砂粉尘的再生利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种覆膜砂粉尘的再生利用方法，属于涉及一种覆膜砂粉尘的再生利用方法技术领域。本发明公开了一种覆膜砂粉尘的再生利用方法，方法包括以下步骤：S1、再生过程：收集覆膜砂粉尘，将覆膜砂粉尘进行搅拌增湿、加压造粒、干燥得粉尘颗粒，将粉尘颗粒和铸造废砂混合、焙烧、冷却、研磨造粒、筛分得到再生砂；S2、覆膜过程：将再生砂预热后与酚醛树脂、固化剂混合，待电流达到最大值后加入润滑剂，搅拌后破碎过筛，得再生覆膜砂。通过本发明的方法实现了覆膜砂粉尘的循环再生利用。

Description

一种覆膜砂粉尘的再生利用方法

技术领域

本发明属于覆膜砂粉尘再生技术领域，涉及一种覆膜砂粉尘的再生利用方法。

背景技术

我国的覆膜砂技术使用始于20世纪50年代中期，直至80年代由于汽车工业的迅速发展和机械产品出口的需要，对铸件的质量提出了更高的要求，从而促进了覆膜砂生产和应用技术的快速发展。但是80年代初期只有少数企业自产自用覆膜砂，到90年代初期全国各地覆膜砂企业才迅速发展。与此同时对覆膜砂制造设备也不断改进，从半自动到PLC全自动、体积定量到重量精确0.01kg、烧煤火炉到温度精确0.1℃，尤其在工作环境方面，通过除尘收集技术提高，设备各扬尘环节加点，改善了车间粉尘严重超标状况。如今覆膜砂的运用得到了更迅速的发展，覆膜砂产量迅速增加，而生产过程中粉尘数量也随之增加，所以需要对粉尘进行回收再利用。但是，目前主要通过光氧处理、活性炭吸附粉布袋除尘设备收集，以粉末状态进行包装，在包装和运输过程会中产生扬尘，对环境造成二次污染；并且部分粉尘含有酚醛树脂粉末、硬脂酸钙粉末等有机物，直接排放或直接利用都会对生态环境造成污染。此外，收集后的粉尘去向终端多为水泥工厂或砖类制作工厂，事实上粉尘含95％左右100-200目硅砂，可以应用于铸造型砂，粉尘再利用的途径不合理，会造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种覆膜砂粉尘的再生利用方法，实现覆膜砂生产危废粉尘零排放、硅砂不可再生资源循环再次利用。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种覆膜砂粉尘的再生利用方法，所述方法包括以下步骤：

S1、再生过程：收集覆膜砂粉尘，将覆膜砂粉尘进行搅拌增湿、加压造粒、干燥得粉尘颗粒，再将粉尘颗粒和铸造废砂混合、焙烧、冷却、研磨造粒、筛分得到再生砂；

S2、覆膜过程：将再生砂预热后与酚醛树脂、固化剂混合，待电流达到最大值后加入润滑剂，搅拌后破碎过筛，得再生覆膜砂。

在覆膜砂生产过程中震动环节产生扬尘，通过除尘器对粉尘进行收集得到覆膜砂粉尘，覆膜砂粉尘需要经过搅拌增湿、加压造粒、干燥后才能继续再生步骤。铸造废砂是在覆膜砂经过射芯机制作成为相应铸件的砂模型，在砂模型内腔中浇注高温铁水，铁水经过冷却形成铸件，砂模型受到高温使砂粒表面部分有机成分燃烧分解，砂模型溃散，通过清理收集得到的。本发明将铸造废砂与粉尘颗粒共同进行再生后得到再生砂。

作为优选，步骤S1所述的铸造废砂为直接获得的铸造废砂。

在生产制作覆膜砂过程中，添加材料环节有抽风除尘装置，导致少部分材料被当作粉尘抽出，因此收集的覆膜砂粉尘含有粉状硅砂、特种激冷材料、酚醛树脂、乌洛托品、石墨和硬脂酸钙，所以在再利用过程中要考虑粉尘的组分便于后续处理；因此，将得到的粉尘作为覆膜砂的原料也是最合理的选择。并且本发明中覆膜砂粉尘的收集采用封闭式收集，避免转运过程产生二次粉尘。收集得到的覆膜砂粉尘包括以下组分及含量：粉状硅砂88-95％、特种激冷材料0-5％、酚醛树脂1-2％、乌洛托品0.01-0.12％、石墨0-0.7％、硬脂酸钙0.14-0.25％。

进一步优选，所述的粉状硅砂大于200目。

作为优选，步骤S1所述的搅拌增湿过程中，覆膜砂粉尘湿度为3-12％，搅拌时间为0.5-3min。

覆膜砂粉尘的增湿过程中若湿度过小会造成颗粒开裂；湿度过大会造成粘结且烘干时间长，所以需要对覆膜砂粉尘的湿度进行检测。

作为优选，加压造粒过程在0.5-1.0MPa下保压6-15s。

进一步优选，加压造粒过程获得的颗粒直径为4-7mm。

作为优选，步骤S1所述的除湿烘干过程中的热源来自再生设备立式炉体上方风帽抽风。

除湿烘干过程充分利用已有热源，降低能耗。且烘干后的颗粒投入立式再生设备中除去砂粒表面有机成分，按照GB/T26659-2011，灼减量≤0.4％，证明有机成分已被去除。

作为优选，步骤S1所述的混合过程的原料按重量百分比计包括：粉尘颗粒60-80％、铸造废砂20-40％。

粉尘颗粒和铸造废砂必须进行混合。在单独再生粉尘颗粒中残留有机物比例高，再生过程温度不受控制，可能导致再生炉体温度超标；而将两者混合再生可达到节能减耗效果，通过对比，混合再生可节约18-25％的燃气。再者，单独再生粉尘颗粒，由于粉尘颗粒较小、比重低，再生过程受抽风和沸腾风压影响，再生成品率为60％；两者混合再生时，由于铸造废砂颗粒直径比较粉尘颗粒直径大，再生成品率可增加到95％以上。

进一步优选，步骤S1所述的粉尘颗粒为10-20目。

作为优选，步骤S1所述的焙烧过程温度为600-800℃，时间为5-8h。

作为优选，步骤S1所述的研磨造粒过程包括：砂粒在八级碾磨轮高速旋转摩擦作用下，去除砂粒表面杂质及处理砂粒不规则形状，达到塑造粒型得效果。

作为优选，步骤S1所述的再生砂为100-200目。

经过再生的粉尘颗粒中金属氧化物及有机物减少，发气量相对于原砂有所降低；发气量是形成铸件气孔的主要原因，再生覆膜砂的发气量降低后，再生研磨使再生砂颗粒更为圆整，角形系数小，覆膜砂流动性好，制得的铸件更加致密；且再生砂能提高粘结强度，减少酚醛树脂用量。

并且根据GB/T 26659-2011，测试再生砂的耗值和灼减量。酸耗值数据是证明再生砂(骨料)可以满足覆膜使用；由于覆膜使用的粘结剂属于酸性材料，如果砂粒中含碱性物质多，酸耗值高，会中和粘结剂，导致反应后材料强度低。灼减量数据是证明砂粒中所含有机成分及可燃烧物质存留比例，验证再生后骨料的质量。此外，再生砂的含泥量也是影响材料强度的因素之一，通常情况下，砂粒越粗其含泥量越低，再生后的铸造废砂砂粒较粗，所以含量较低；而本发明的再生砂含泥量较再生铸造废砂稍高，这是由于本发明中再生砂由粉尘颗粒和铸造废砂组成，但是低于普通的内蒙擦洗砂，且能保持较好性能。即使普通的内蒙擦洗砂和再生砂含泥量相同，砂粒再生过程中收到高温灼烧、机械研磨两步程序，砂粒表面活性物质被高温处理，砂粒形状经过研磨后更为圆整，覆膜后再生砂性能均优于内蒙擦洗砂。

作为优选，步骤S2所述的预热温度为120-180℃。

作为优选，步骤S2所述的原料按重量百分比计包括：再生砂95-99％、酚醛树脂1.5-3.0％、固化剂0.5-1.7％、润滑剂0.1-0.5％。

由于收集得到的覆膜砂粉尘中含有酚醛树脂，在后续的覆膜过程中，再生砂使用的酚醛树脂量与原砂制备过程的酚醛树脂使用量相比有所减少。并且若是在覆膜过程中，再生砂与原砂均使用再生砂所需的酚醛树脂量，本发明制得的再生覆膜砂能够具有比原砂覆膜砂更优的性能；但是相比于加入正常原砂所需的酚醛树脂量后制得的覆膜砂，性能仍有所差异。此外，由于本申请制得的再生覆膜砂由于铸铁产品，不需其他组分；若是用于其他产品可以相应地增加其他组分以获得相关性能。

进一步优选，所述的步骤S2所述的固化剂为六次亚甲基四氨(乌洛托品)。

固化剂为六亚甲基四氨与清水的混合物，加入可达到降温的效果；并且在固化反应中为线型酚醛提供氮原子键，其中六次亚甲基四氨的另外3个氮原子与树脂链结合构成体型，达到固化效果。

进一步优选，步骤S2所述的润滑剂为硬脂酸钙。

更进一步优选，所述的硬脂酸钙为325目。

硬脂酸钙作为润滑剂材料，具有蓬松、滑腻、吸湿等特性；这种细粉包裹在砂粒表面，可以减少砂粒之间摩擦，防止破坏树脂膜。

作为优选，步骤S2所述的设备初始工作电流为50-70A，电流最大值为120-150A。

在覆膜过程中需要改变电流，若电流不足，则固化反应不完全，所制得的覆膜砂强度不足，属于不良品；后续增大电流是因为加入固化剂后发生第一次固化反应，混炼设备负荷增加，所以需要增大电流以使反应完全。

本发明还提供了一种再生覆膜砂。

作为优选，所述的再生覆膜砂为100-200目。

本发明选取经过破碎后粒径为100-200目的材料，若再生覆膜砂超过200目，则制得的砂模型透气型差，浇注过程不易排除型腔气体，铸件易产生气孔缺陷。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的方法实现了覆膜砂生产危废粉尘零排放，并且将不可再生资源硅砂进行再次利用，降低生产成本。

2、本发明的方法实现了覆膜砂粉尘的循环利用，将制作覆膜砂中产生的废料处理后重新用于制作覆膜砂，并且保持一定的性能。

3、本发明将覆膜砂粉尘进行循环再生利用，避免了直接用于制作水泥原料或者建筑用砖制品造成对环境的污染。

4、本发明制得的再生砂与原砂相比，在加入再生砂所需的酚醛树脂量，并且经过相同的覆膜工序后，能够使获得的成品具有更优的性能。

5、本发明制得的覆膜再生砂发气量和发气速率较低，能减少对环境的污染。

附图说明

图1是本发明再生过程的流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

制得的再生砂(骨料)根据GB/T 9442-2010标准进行测试；制得的再生覆膜砂(成品)根据GB/T8583-2008标准进行测试。

实施例1

通过粉尘储料仓下端加装的密封传送绞龙封闭式收集覆膜砂生产过程中产生的粉尘；将粉尘均匀送入粉尘造粒搅拌机中，开启搅拌器上方的水雾器，使粉尘充分吸潮；检测湿度达到6％后，通过活塞加入造粒机中进行造粒，在模具中0.6MPa下保压10s，开模后通过气缸吹气顶出颗粒，获得的颗粒直径为5mm；潮湿颗粒通过链式传送带进入热交换器中在200℃中进行除湿烘干15min获得粉尘颗粒。将再生原料投入再生设备中除去表面有机成分，再生原料为70％粉尘颗粒和30％铸造废砂混合，在680℃下焙烧6h，冷却后进行研磨造粒，筛分得到的再生砂为100-200目。制得的再生砂性能数据见表1。

实施例2

与实施例1相比，区别在于增湿造粒时湿度为3％。制得的再生砂性能数据见表1。

实施例3

与实施例1相比，区别在于再生原料为80％粉尘颗粒和20％铸造废砂混合。制得的再生砂性能数据见表1。

实施例4

将250kg再生砂骨料加热至150℃后投入混炼桶中，设置混炼设备电流为50A，加入5kg酚醛树脂搅拌60s，再加入2kg六次亚甲基四氨搅拌50s，反应完全后调节混炼设备电流为130A，加入0.5kg的硬脂酸钙搅拌30s，然后进行破碎过筛、冷却后获得100-200目的再生覆膜砂。制得的覆膜砂成品性能数据见表2。

实施例5

将250kg再生砂骨料加热至150℃后投入混炼桶中，设置混炼设备电流为60A，加入5kg酚醛树脂搅拌55s，再加入2.5kg六次亚甲基四氨搅拌60s，反应完全后调节混炼设备电流为135A，加入0.45kg的硬脂酸钙搅拌25s，然后进行破碎过筛、冷却后获得100-200目的再生覆膜砂。制得的覆膜砂成品性能数据见表2。

对比例1

与实施例1相比，区别在于再生原料为铸造废砂。得到的再生砂为50-140目。制得的再生砂性能数据见表1。

对比例2

原料为内蒙擦洗砂，不进行再生过程。性能数据见表1。

对比例3

与实施例1相比，区别在于再生原料为30％粉尘颗粒和70％铸造废砂混合。得到的再生砂为70-140目。制得的再生砂性能数据见表1。

对比例4

与实施例1相比，区别在于再生原料为100％粉尘颗粒。制得的再生砂性能数据见表1。

对比例5

与实施例4相比，区别在于骨料为对比例1中制得的铸造废砂再生砂。制得的再生砂性能数据见表1。

对比例6

将250kg内蒙擦洗砂骨料加热至150℃后投入混炼桶中，设置混炼设备电流为50A，加入5kg酚醛树脂搅拌60s，再加入2.5kg六次亚甲基四氨搅拌50s，反应完全后调节混炼设备电流为120A，加入0.4kg的硬脂酸钙搅拌30s，然后进行破碎过筛、冷却后获得100-200目的覆膜砂。制得的覆膜砂成品性能数据见表2。

对比例7

将250kg内蒙擦洗砂骨料加热至150℃后投入混炼桶中，设置混炼设备电流为50A，加入8kg酚醛树脂搅拌60s，再加入2.1kg六次亚甲基四氨搅拌50s，反应完全后调节混炼设备电流为120A，加入0.4kg的硬脂酸钙搅拌30s，然后进行破碎过筛、冷却后获得100-200目的覆膜砂。制得的覆膜砂成品性能数据见表2。

表1.再生砂(骨料)性能数据

表2.再生覆膜砂(成品)性能数据

综上所述，通过本发明的方法实现了覆膜砂生产危废粉尘零排放；实现硅砂不可再生资源再次利用；降低生产成本；提高成品性能；降低发气量和发气速率。并且本发明制得的再生砂在后续的覆膜过程中，若是在覆膜过程中，再生砂与原砂均使用再生砂所需的酚醛树脂量，则本发明制得的再生覆膜砂能够具有比原砂覆膜砂更优的性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种覆膜砂粉尘的再生利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、再生过程：收集覆膜砂粉尘，将覆膜砂粉尘进行搅拌增湿、加压造粒、干燥得粉尘颗粒，将粉尘颗粒和铸造废砂混合、焙烧、冷却、研磨造粒、筛分得到再生砂；

S2、覆膜过程：将再生砂预热后与酚醛树脂、固化剂混合，待电流达到最大值后加入润滑剂，搅拌后破碎过筛，得再生覆膜砂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1所述的搅拌增湿过程覆膜砂粉尘湿度为3-12％，搅拌时间为0.5-3min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1所述的加压造粒过程在0.5-1.0MPa压力保压6-15s。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤S1所述的加压造粒过程获得的颗粒直径为4-7mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1所述的混合过程中按重量百分比计包括：粉尘颗粒60-80％、铸造废砂20-40％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1所述的焙烧过程温度为600-800℃，时间为5-8h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2所述的原料按重量百分比计包括：再生砂95-99％、酚醛树脂1.5-3.0％、固化剂0.5-1.7％、润滑剂0.1-0.5％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2所述的设备初始工作电流为50-70A，电流最大值为120-150A。

9.一种如权利要求1所述的再生覆膜砂，其特征在于，所述的再生覆膜砂由权利要求1-8任一权利要求所述的方法制得。

10.根据权利要求9所述的再生覆膜砂，其特征在于，所述的再生砂覆膜砂为100-200目。

Images