CN114701041B - 一种改性水玻璃石英砂循环利用的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改性水玻璃石英砂循环利用的设备，包括：第一模板，第二模板，第三模板，第四模板，泡沫芯模，振动平台，托盘；第一模板与第二模板相对移动设置于振动平台上；第三、四模板一端滑接于第一模板上；第一、二模板与第三、四模板围合成矩形模腔，矩形模腔底部放置托盘；泡沫芯模放置于矩形模腔中；其中，各模板的板面上均布设置沉孔，沉孔中配合设置可移动的顶升柱，沉孔内底通过管路与压力气源接通以驱动顶升柱朝矩形模腔中移动。本发明还提供了一种采用上述设备的使用方法。本发明的目的旨在实现造型原料的废料回收循环利用的同时，保证铸造砂型的质量和成本，以满足批量化高效高质生产。

Description

一种改性水玻璃石英砂循环利用的方法及设备

技术领域

本发明涉及熔铸耐火材料生产技术领域，具体涉及一种改性水玻璃石英砂循环利用的方法及设备。

背景技术

熔铸锆刚玉(AZS)耐火材料是耐火材料领域的一个独特品种，具有结构致密、抗侵蚀能力强、对玻璃液污染小等一系列优良性能，广泛应用于建材、轻工、医药、电子等行业的各种玻璃熔窑，是玻璃熔窑不可或缺的关键筑炉材料。

熔铸锆刚玉耐火材料通常是将熔液倒入至石英砂(硅砂)砂型(铸造砂型)中，再冷却以形成设定形状的砖型，如长方体形的空心砖。该铸造砂型是通过将石英砂料、水玻璃、固化剂和有机脂等按一定比例混合均匀以形成浆料，再将浆料倒入至设定的模具中最终晾干成铸造砂型。当熔铸锆刚玉耐火材料在铸造砂型中成型后，通常需要将砂型敲碎。

由于铸造砂型的破碎料可进行循环利用，现有做法是通过破碎机将砖块重新破碎并打磨成颗粒，实现石英砂(硅砂)的回收再利用，将其与石英砂料、水玻璃、固化剂和有机脂等按一定比例混合均匀以形成浆料，再将浆料倒入泡沫芯模中。然而，由于粘结剂的作用，砂型脱模时容易粘模，一方面，会使铸造砂型材料缺失、外形受损，另一方面操作者对模具的清理需要大量的时间，影响制砖的效率，为了满足工厂对铸造砂型的批量化生产需求，有必要对现有的制砖设备、方法等进行更加深入的研究和技术改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性水玻璃石英砂循环利用的方法及设备，以实现利用废料回收重新制石英砂砂型的同时，便于砖的脱模，以满足批量化高效高质生产。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种改性水玻璃石英砂循环利用的设备，包括：第一模板，第二模板，第三模板，第四模板，泡沫芯模，振动平台，以及托盘；

所述第一模板与第二模板平行且沿垂直于板面的方向相对移动设置于振动平台上，并通过横向伸缩机构实现移动；所述第三模板与第四模板平行且与第一模板板面垂直设置，其中，第三模板、第四模板一端滑接于第一模板上；

所述第二模板的板面上沿长度方向间隔设置第一锁模板、第二锁模板，所述第一锁模板侧面具有第一锁模斜面，相应地，第二锁模板侧面具有第二锁模斜面，所述第三模板侧面具有与第一锁模斜面配合的第三模板斜面，所述第四模板侧面具有与第二锁模斜面配合的第四模板斜面；

当第一模板向靠近第二模板方向移动时，第一锁模斜面配合第三模板斜面，同时第二锁模斜面配合第四模板斜面，使得第三模板与第四模板移动靠近，与第一模板、第二模板围合成矩形模腔，所述矩形模腔底部放置托盘；所述泡沫芯模可放置于矩形模腔中，泡沫芯模的外围与矩形模腔之间的空腔为浇注腔；

其中，靠近矩形模腔侧的第一模板、第二模板、第三模板、第四模板的板面上均布设置沉孔，所述沉孔中配合设置可移动的顶升柱，所述沉孔内底通过管路与压力气源接通以驱动顶升柱朝矩形模腔中移动。

在一些实施方式中，所述沉孔内设有用以使顶升柱向沉孔底缩回的复位弹簧。

在一些实施方式中，所述顶升柱中贯穿设有通气孔，当顶升柱朝矩形模腔中移动顶出时，通气孔用以将沉孔底的压力气导向矩形模腔中。

在一些实施方式中，所述第一模板、第二模板、第三模板、第四模板内均设置气腔，所述气腔通过接头与压力气源管路连通。

在一些实施方式中，所述第一模板上沿长度方向间隔设置滑槽，所述第三模板滑接的一端设有与滑槽配合的第三限位部，相应地，第四模板滑接的一端也设有与滑槽配合的第四限位部。

在一些实施方式中，所述第三模板与第一模板之间连接有弹性拉紧件，相应地，第四模板与第一模板之间也连接有弹性拉紧件，使得第三模板与第四模板相远离的方向拉紧。

在一些实施方式中，所述第一模板底部设有与托盘一侧卡合的第一卡槽，相应地，第二模板底部设有与托盘上相对的另一侧卡合的第二卡槽。

在一些实施方式中，所述第一卡槽、第二卡槽的底部为倾斜面，当第一卡槽与第二卡槽配合将托盘卡合时，倾斜面作用将托盘向上靠紧矩形模腔底部。

在一些实施方式中，所述横向伸缩机构包括：沿垂直于第一模板或第二模板板面方向设置的导轨和伸缩杆，所述第一模板、第二模板底部分别滑接于所述的导轨上，所述伸缩杆固定于振动平台上，其伸缩端与模板连接用以驱动第一模板相对于第二模板靠近或远离移动。

第二方面，本发明还提供了一种采用上述设备来制铸造砂型的方法，包括以下步骤：

S1、回收料处理：将经过多次浇注使用后的旧砂经过破碎、除铁、多级筛分得到回收石英砂；按重量计，将回收石英砂：水玻璃：有机脂固化剂＝100：8～12：0.5～2.5，混合均匀，形成浆料；

S2、泡沫芯模制作：通过在线切割设备上将泡沫块切割成设定形状的泡沫芯模；

S3、模具制作与装配：将第一模板向靠近第二模板方向移动，第一锁模斜面配合第三模板斜面，同时第二锁模斜面配合第四模板斜面，使得第三模板与第四模板移动靠近，与第一模板、第二模板围合成矩形模腔，将矩形模腔底部放置托盘，并将泡沫芯模放置于矩形模腔中；

S4、填砂振动成型：将S1中的浆料浇注于S2的矩形模腔中，在振动平台的振实作用下成型为铸造砂型，凉干20分钟至2小时；

S5、脱模取砖：第一步将第二模板沿远离第一模板方向移动，第二模板上的顶升柱朝矩形模腔中顶出；同时，第三模板、第四模板也向远离矩形模腔的方向移动，第三模板、第四模板上的顶升柱也朝矩形模腔中顶出；第二步将第一模板沿远离第二模板方向移动，第一模板上的顶升柱朝矩形模腔中顶出；第三步将托盘连同铸造砂型一起移走；

S6、自然凉干：进一步自然凉干铸造砂型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：以实现利用石英砂砂型废料回收重新制铸造砂型的同时，便于砖的脱模，以满足批量化高效高质生产。

1、本发明中顶升柱中贯穿设有通气孔，当顶升柱的端部与砖表面抵紧时，通气孔基本不导通，此时沉孔底的压力气继续推动顶升柱前移，当顶升柱到达行程极限时，顶升柱的端部与砖表面分离的瞬间，通气孔导通，一方面压力气迫使顶升柱端面与砖面快速分离，另一方面顶升柱得到快速释压后，会快速恢复至原位，对于含有粘结剂且还没有完全干燥定型的铸造砂型而言，这种通过气吹与快速分离模压面的方式能够使得砖得到一致性较好的模压成型面，与模板面上的粘结残留物少，进而利于脱模，减少对模板面的清理时间，继而利于铸造砂型的批量化高效高质生产。

2、本发明中将分离出的石英砂型废料打磨后与新料以特定的比例混合，制造出合格的铸造砂型坯，使石英砂型废料重新得到回收利用，减少了资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明实施例中设备的俯视结构示意图；

图2为本发明图1中A处局部放大结构示意图；

图3为本发明图1中B-B剖面结构示意图；

图4为本发明图3中C处局部放大结构示意图；

图5为本发明图4中D向结构示意图；

图6为本发明图5中E处局部放大结构示意图；

图7为本发明图1中第三模板俯剖结构示意图；

图8为本发明图1中芯模的立体结构示意图；

图9为本发明图1中设备制备出的铸造砂型的立体结构示意图。

图中：1、第一模板；11、第一卡槽；12、第二卡槽；2、第二模板；21、第一锁模板；22、第二锁模板；3、第三模板；31、第三模板斜面；32、第三限位部；4、第四模板；41、第四模板斜面；42、第四限位部；5、泡沫芯模；6、振动平台；7、托盘；8、沉孔；81、复位弹簧；82、气腔；9、顶升柱；91、通气孔；10、弹性拉紧件；100、导轨；101、伸缩杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图9，图1为本发明实施例中设备的俯视结构示意图；图2为本发明图1中A处局部放大结构示意图；图3为本发明图1中B-B剖面结构示意图；图4为本发明图3中C处局部放大结构示意图；图5为本发明图4中D向结构示意图；图6为本发明图5中E处局部放大结构示意图；图7为本发明图1中第三模板俯剖结构示意图；

图8为本发明图1中芯模的立体结构示意图；图9为本发明图1中设备制备出的铸造砂型的立体结构示意图。

实施例一

在一个具体的实施例中，本发明实施例提供了一种改性水玻璃石英砂循环利用的设备，包括：第一模板1，第二模板2，第三模板3，第四模板4，泡沫芯模5，振动平台6，以及托盘7；其中，模板的板面上均具有平整的模压成型面，另外，泡沫芯模5上至少四周壁也具有平整的模压成型面，托盘7上端面也具有平整的模压成型面；

所述第一模板1与第二模板2平行且沿垂直于板面的方向相对移动设置于振动平台6上，振动平台6四周可与地面平齐，便于上下料操作，振动平台6底部通过均布的振动弹簧支撑，底部还安装有振动电机，并通过横向伸缩机构实现移动，即横向伸缩机构来驱动第一模板1与第二模板2的相对靠近或远离移动；所述第三模板3与第四模板4平行且与第一模板1板面垂直设置，其中，第三模板3、第四模板4一端滑接于第一模板1上，即第三模板3与第四模板4可以在第一模板1的板面上相对靠近或远离移动；

所述第二模板2的板面上沿长度方向间隔设置第一锁模板21、第二锁模板22，所述第一锁模板21侧面具有第一锁模斜面，相应地，第二锁模板22侧面具有第二锁模斜面，所述第三模板3侧面具有与第一锁模斜面配合的第三模板斜面31，所述第四模板4侧面具有与第二锁模斜面配合的第四模板斜面41；

当第一模板1向靠近第二模板2方向移动时，第一锁模斜面配合第三模板斜面31，同时第二锁模斜面配合第四模板斜面41，使得第三模板3与第四模板4移动靠近，与第一模板1、第二模板2围合成矩形模腔，所述矩形模腔底部放置托盘7；所述泡沫芯模5可放置于矩形模腔中，泡沫芯模5的外围与矩形模腔之间的空腔为浇注腔；而且矩形模腔与泡沫芯模5成组设置，可以在第一模板1与第二模板2之间并列设置若干组；

其中，靠近矩形模腔侧的第一模板1、第二模板2、第三模板3、第四模板4的板面上均布设置沉孔8，所述沉孔8中配合设置可移动的顶升柱9，所述沉孔8内底通过管路与压力气源接通以驱动顶升柱9朝矩形模腔中移动，即顶升柱9与沉孔8的配合类似活塞结构，初始状态下，顶升柱9的端面与板面平齐，在沉孔8内底部接入压力气源时就可以将顶升柱9朝矩形模腔中移动顶出。优选地，所有顶升柱9端面面积总和占模板上的板面面积的比例为1/3～1/2，而且顶升柱9的直径优选范围为20mm～40mm，行程优选范围为5mm～30mm。

实施例二

本实施例基于实施例一的进一步改进，为了使顶升柱9在释压后能够重新回到沉孔8内，本实施例中，可选地，所述沉孔8内设有用以使顶升柱9向沉孔8底缩回的复位弹簧81。

进一步地，所述顶升柱9中贯穿设有通气孔91，当顶升柱9朝矩形模腔中移动顶出时，通气孔91用以将沉孔8底的压力气导向矩形模腔中，当顶升柱9的端部与砖表面抵紧时，通气孔91基本不导通，当然会存在小的气流从抵紧面的小间隙处溢出，此时沉孔8底的压力气继续推动顶升柱9前移，当顶升柱9到达行程极限时，顶升柱9的端部与砖表面分离的瞬间，通气孔91导通，一方面压力气迫使顶升柱9端面与砖面快速分离，另一方面顶升柱9得到快速释压后，会快速恢复至原位，对于含有粘结剂且还没有完全干燥定型的铸造砂型而言，这种通过气吹与快速分离模压面的方式能够使得砖得到一致性较好的模压成型面，与模板面上的粘结残留物少，进而利于脱模，减少对模板面的清理时间，继而利于铸造砂型的批量化高效高质生产。

再进一步地，所述第一模板1、第二模板2、第三模板3、第四模板4内均设置气腔82，所述气腔82通过接头与压力气源管路连通。每块模板都可以由两块具有凹陷部的拼装板组成，便于模板的生产制造。

实施例三

本实施例基于实施例一或二的进一步改进，为了能够保证第三模板3、第四模板4能够顺利在第一模板1上相对滑动，本实施例中，可选地，所述第一模板1上沿长度方向间隔设置滑槽，所述第三模板3滑接的一端设有与滑槽配合的第三限位部32，相应地，第四模板4滑接的一端也设有与滑槽配合的第四限位部42。

进一步地，所述第三模板3与第一模板1之间连接有弹性拉紧件10，相应地，第四模板4与第一模板1之间也连接有弹性拉紧件10，使得第三模板3与第四模板4相远离的方向拉紧，即初始状态下，第三模板3与第四模板4分别在弹性拉紧件10的作用下处于相远离的位置，开模位置，其中的弹性拉紧件10可以是弹簧、弹力绳等。

实施例四

本实施例基于实施例一或二的进一步改进，为了保证振实过程中，模板底部与托盘7之间不发生相对移动，本实施例中，可选地，所述第一模板1底部设有与托盘7一侧卡合的第一卡槽11，相应地，第二模板2底部设有与托盘7上相对的另一侧卡合的第二卡槽12。

进一步地，所述第一卡槽11、第二卡槽12的底部为倾斜面，当第一卡槽11与第二卡槽12配合将托盘7卡合时，倾斜面作用将托盘7向上靠紧矩形模腔底部，即第一模板1与第二模板2合模时，第一卡槽11、第二卡槽12底部的倾斜面将托盘7向上靠紧矩形模腔底部。

实施例五

本实施例基于实施例一或二的进一步改进，为了顺利实现第一模板1与第二模板2的相对远离或靠近移动，本实施例中，可选地，所述横向伸缩机构包括：沿垂直于第一模板1或第二模板2板面方向设置的导轨100和伸缩杆101，其中伸缩杆101可以为油缸，所述第一模板1、第二模板2底部分别滑接于所述的导轨100上，所述伸缩杆101固定于振动平台6上，其伸缩端与模板连接用以驱动第一模板1相对于第二模板2靠近或远离移动，即在第一模板1、第二模板2分别设置导轨100和伸缩杆101。

实施例六

本实施例采用实施例一至五中任意一种设备来制铸造砂型的方法，包括以下步骤：

S1、回收料处理：将经过多次浇注使用后的旧砂经过破碎、除铁、多级筛分得到回收石英砂；按重量计，将回收石英砂：水玻璃：有机脂固化剂＝100：8～12：0.5～2.5，混合均匀，形成浆料；其中，有机酯固化剂为KYZ系列有机酯固化剂。

S2、泡沫芯模制作：通过在线切割设备上将泡沫块切割成设定形状的泡沫芯模，如长方体或正方体形等；

S3、模具装配：将第一模板1向靠近第二模板2方向移动，第一锁模斜面配合第三模板斜面31，同时第二锁模斜面配合第四模板斜面41，使得第三模板3与第四模板4移动靠近，与第一模板1、第二模板2围合成矩形模腔，将矩形模腔底部放置托盘7，并将泡沫芯模5放置于矩形模腔中；

S4、填砂振动成型：将S1中的浆料浇注于S2的矩形模腔中，在振动平台6的振实作用下成型为铸造砂型，凉干20分钟至2小时；

S5、脱模取砖：第一步将第二模板2沿远离第一模板1方向移动，第二模板2上的顶升柱9朝矩形模腔中顶出；同时，第三模板3、第四模板4也向远离矩形模腔的方向移动，第三模板3、第四模板4上的顶升柱9也朝矩形模腔中顶出；第二步将第一模板1沿远离第二模板2方向移动，第一模板1上的顶升柱9朝矩形模腔中顶出；第三步将托盘7连同铸造砂型一起移走；

S6、自然凉干：进一步自然凉干铸造砂型。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种改性水玻璃石英砂循环利用的设备，其特征在于，包括：第一模板(1)，第二模板(2)，第三模板(3)，第四模板(4)，泡沫芯模(5)，振动平台(6)，以及托盘(7)；

所述第一模板(1)与第二模板(2)平行且沿垂直于板面的方向相对移动设置于振动平台(6)上，并通过横向伸缩机构实现移动；所述第三模板(3)与第四模板(4)平行且与第一模板(1)板面垂直设置，其中，第三模板(3)、第四模板(4)一端滑接于第一模板(1)上；

所述第二模板(2)的板面上沿长度方向间隔设置第一锁模板(21)、第二锁模板(22)，所述第一锁模板(21)侧面具有第一锁模斜面，第二锁模板(22)侧面具有第二锁模斜面，所述第三模板(3)侧面具有与第一锁模斜面配合的第三模板斜面(31)，所述第四模板(4)侧面具有与第二锁模斜面配合的第四模板斜面(41)；

当第一模板(1)向靠近第二模板(2)方向移动时，第一锁模斜面配合第三模板斜面(31)，同时第二锁模斜面配合第四模板斜面(41)，使得第三模板(3)与第四模板(4)移动靠近，与第一模板(1)、第二模板(2)围合成矩形模腔，所述矩形模腔底部放置托盘(7)；所述泡沫芯模(5)可放置于矩形模腔中，泡沫芯模(5)的外围与矩形模腔之间的空腔为浇注腔；

其中，靠近矩形模腔侧的第一模板(1)、第二模板(2)、第三模板(3)、第四模板(4)的板面上均布设置沉孔(8)，所述沉孔(8)中配合设置可移动的顶升柱(9)，所述沉孔(8)内底通过管路与压力气源接通以驱动顶升柱(9)朝矩形模腔中移动；

所述沉孔(8)内设有用以使顶升柱(9)向沉孔(8)底缩回的复位弹簧(81)；

所述顶升柱(9)中贯穿设有通气孔(91)，当顶升柱(9)朝矩形模腔中移动顶出时，通气孔(91)用以将沉孔(8)底的压力气导向矩形模腔中；

所述第一模板(1)、第二模板(2)、第三模板(3)、第四模板(4)内均设置气腔(82)，所述气腔(82)通过接头与压力气源管路连通。

2.根据权利要求1所述的改性水玻璃石英砂循环利用的设备，其特征在于，所述第一模板(1)上沿长度方向间隔设置滑槽，所述第三模板(3)滑接的一端设有与滑槽配合的第三限位部(32)，第四模板(4)滑接的一端也设有与滑槽配合的第四限位部(42)。

3.根据权利要求2所述的改性水玻璃石英砂循环利用的设备，其特征在于，所述第三模板(3)与第一模板(1)之间连接有弹性拉紧件(10)，第四模板(4)与第一模板(1)之间也连接有弹性拉紧件(10)，使得第三模板(3)与第四模板(4)相远离的方向拉紧。

4.根据权利要求1所述的改性水玻璃石英砂循环利用的设备，其特征在于，所述第一模板(1)底部设有与托盘(7)一侧卡合的第一卡槽(11)，第二模板(2)底部设有与托盘(7)上相对的另一侧卡合的第二卡槽(12)。

5.根据权利要求4所述的改性水玻璃石英砂循环利用的设备，其特征在于，所述第一卡槽(11)、第二卡槽(12)的底部为倾斜面，当第一卡槽(11)与第二卡槽(12)配合将托盘(7)卡合时，倾斜面作用将托盘(7)向上靠紧矩形模腔底部。

6.根据权利要求1所述的改性水玻璃石英砂循环利用的设备，其特征在于，所述横向伸缩机构包括：沿垂直于第一模板(1)或第二模板(2)板面方向设置的导轨(100)和伸缩杆(101)，所述第一模板(1)、第二模板(2)底部分别滑接于所述的导轨(100)上，所述伸缩杆(101)固定于振动平台(6)上，其伸缩端与模板连接用以驱动第一模板(1)相对于第二模板(2)靠近或远离移动。

7.一种改性水玻璃石英砂循环利用的方法，采用如权利要求1-6中任一项所述的改性水玻璃石英砂循环利用的设备，其特征在于，包括以下步骤：

S1、回收料处理：将经过多次浇注使用后的旧砂经过破碎、除铁、多级筛分得到回收石英砂；按重量计，将回收石英砂：水玻璃：有机脂固化剂＝100：8～12：0.5～2.5，混合均匀，形成浆料；

S2、泡沫芯模制作：通过在线切割设备上将泡沫块切割成设定形状的泡沫芯模；

S3、模具装配：将第一模板(1)向靠近第二模板(2)方向移动，第一锁模斜面配合第三模板斜面(31)，同时第二锁模斜面配合第四模板斜面(41)，使得第三模板(3)与第四模板(4)移动靠近，与第一模板(1)、第二模板(2)围合成矩形模腔，将矩形模腔底部放置托盘(7)，并将泡沫芯模(5)放置于矩形模腔中；

S4、填砂振动成型：将S1中的浆料浇注于S2的矩形模腔中，在振动平台(6)的振实作用下成型为铸造砂型，凉干20分钟至2小时；

S5、脱模取砖：第一步将第二模板(2)沿远离第一模板(1)方向移动，第二模板(2)上的顶升柱(9)朝矩形模腔中顶出；同时，第三模板(3)、第四模板(4)也向远离矩形模腔的方向移动，第三模板(3)、第四模板(4)上的顶升柱(9)也朝矩形模腔中顶出；第二步将第一模板(1)沿远离第二模板(2)方向移动，第一模板(1)上的顶升柱(9)朝矩形模腔中顶出；第三步将托盘(7)连同铸造砂型一起移走；

S6、自然凉干：进一步自然凉干铸造砂型。