CN114749599A - 一种铸造废砂的微湿法处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铸造废砂的微湿法处理工艺，包括如下步骤：S1.对铸造废砂破碎，然后磁选、筛分；S2.采用摆臂式混淋机对筛分后的废砂进行湿处理，然后清洗获得湿砂，湿砂换热后干燥；S3.进入焙烧炉焙烧，焙烧的温度为800‑900℃，时间为10‑20min；焙烧结束后进入换热研磨设备中进行蒸汽磋磨，同时与S2中的湿砂换热；S4.对换热后的废砂冷却筛分获得再生砂初品。本发明对铸造废砂再生利用的方法，先进行酸洗去除一部分的有机和无机杂质，减少后续的焙烧时间；然后进行焙烧，调整优化了焙烧温度和时间。焙烧后进行换热研磨，研磨过程中加入水蒸气，形成高热微湿环境，进一步将废砂表面还残留的膨润土等无机杂质清除，同时更有利于有机杂质的剥离脱附。

Description

一种铸造废砂的微湿法处理工艺

技术领域

本发明属于铸造砂回收的技术领域，具体涉及一种铸造废砂的微湿法处理工艺。

背景技术

铸造行业中大约90％的铸件是采用砂型铸造的工艺生产的，钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂，常用的型砂粘结剂可以分为有机型(例如：酚醛树脂、冷芯盒树脂等)和无机型(例如：粘土、水玻璃等)，而常用的铸造砂是硅砂(20-140目颗粒)，一般生产1吨铸件会产生1-1.5吨的铸造废砂，大量的硅砂来源于自然界，铸造业的规模发展必然导致天然硅砂资源的大量开采和大量含有害物质废砂的丢弃。为了铸造行业的可持续发展，很有必要对铸造废砂进行再生循环利用，以保护我们的地球资源和环境。目前公开的铸造废砂再生利用的方法主要有干法机械再生、热法再生、湿法机械再生几种：干法机械再生主要采用离心和碾磨两种方法使物料进行撞击摩擦而去除废砂表面的杂质膜，以达到再生的目的；热法再生是在700-800℃条件下对废砂进行焙烧，将硅砂表面的杂质烧尽除去，以达到脱膜再生的目的；湿法机械再生通过以水为介质，对废砂进行浸润、擦洗，从而去除废砂表面杂质膜，以达到脱膜再生的目的。

虽然，现如今废砂再生方法种类很多，但是这些方法中存在很多问题，干法机械再生对于杂质膜脱除率不超过80％，再生过程对砂子的磨损较大，会产生大量的细粉，再生砂粒径不断变小，一方面大幅度降低再生砂的回收率(不超过80％)，得到的再生砂表面会产生裂纹、再生砂酸耗值高，无法满足铸造砂技术质量的要求，另一方面产生大量细粉，二次处理及利用的技术压力较大；热法再生方式对于酚醛树脂、冷芯盒树脂等具有可燃性的有机杂质膜具有良好的去除效果，但对于粘土、水玻璃等无机杂质膜的去除效果不佳；而且焙烧后的尾气需要进行净化处理；湿法机械再生方式对于粘土、水玻璃等具有水溶性的无机杂质膜具有良好的去除效果，但对于酚醛树脂、冷芯盒树脂等有机杂质膜的去除效果不佳；而且后续砂、水、杂质需进行进一步分离，甚至生产过程产生的污水还需进行水处理。

综上，现有技术均是针对单一的废砂类型进行回收利用，混合型铸造废砂的再生技术研究较少。混合型铸造废砂的粘结剂包括有机型(例如：酚醛树脂、冷芯盒树脂等)和无机型(例如：粘土、水玻璃等)，再生利用技术应综合考虑粘结剂的特性以及回收方法的利弊进行整合优化，调整回收工艺步骤，使混合型铸造废砂回收率高，且环保安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铸造废砂的微湿法处理工艺，在前期对废砂喷淋酸液，水洗后获得的湿砂再与热砂换热干燥，之后进行焙烧，焙烧后换热(与湿砂换热)研磨，研磨过程中加入水蒸气，形成高热微湿环境，进一步将废砂表面还残留的膨润土等无机杂质清除，同时更有利于有机杂质的剥离脱附。本发明工艺获得良好去除混合型铸造废砂的表面树脂以及无机杂质的效果，回收率高，且环保高效。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种铸造废砂的微湿法处理工艺，包括如下步骤：

S1.对铸造废砂破碎，然后磁选、筛分；

S2.采用摆臂式混淋机对筛分后的废砂进行湿处理，然后清洗获得湿砂，湿砂换热后干燥；

所述摆臂式混淋机包括混合搅拌装置、支撑座体和喷淋液输送装置，所述混合搅拌装置可转动地安装在支撑座体上端，所述喷淋液输送装置通过若干管道连接至混合搅拌装置，所述管道自下而上从支撑座体内部穿出，所述支撑座体的上、下端分别设有供管道穿过的出管口和进管口；

所述混合搅拌装置包括驱动电机、搅拌输送管、螺旋搅拌叶片和控制键；驱动电机设于搅拌输送管一端，并与螺旋搅拌叶片驱动连接，螺旋搅拌叶片沿搅拌输送管内部设置，控制键设于搅拌输送管另一端；

所述搅拌输送管上设有进砂口和出砂口，进砂口朝上并设于靠近驱动电机一端，出砂口则设于靠近控制键的另一端；沿所述搅拌输送管内部设有至少两个搅拌仓，所述搅拌仓内设有与所述管道连通的喷淋口；

所述喷淋液输送装置包括设于支撑座体下端周侧的液泵，以及控制液泵的给料控制器，液泵与所述管道连接，向管道泵送喷淋液；

S3.进入焙烧炉焙烧，焙烧的温度为800-900℃，时间为10-20min；焙烧结束后进入换热研磨设备中进行蒸汽磋磨，同时与S2中的湿砂换热；

S4.对换热后的废砂冷却筛分获得再生砂初品。

本发明处理的铸造废砂为混合型铸造废砂，其中的粘结剂包括但不限于酚醛树脂、冷芯盒树脂、粘土和水玻璃。

本发明上述对铸造废砂再生利用的方法，先进行酸洗去除一部分的有机和无机杂质，减少后续的焙烧时间；然后进行焙烧，调整优化了焙烧温度和时间。焙烧后进行换热研磨，研磨过程中加入水蒸气，形成高热微湿环境，杂质附着在沙粒表面，在高热下膨胀，结合湿润性提高，使杂质更易从沙粒表面脱落；上述操作进一步将废砂表面还残留的膨润土等无机杂质清除，同时更有利于有机杂质的剥离脱附。最后获得的再生砂初品已经比较干净，可作为对品质要求不高的铸造用砂使用。如需进一步提高纯净度，可进一步湿法擦洗，去除小部分的残留杂质。本发明的工艺过程能够高效地去除有机和无机杂质，用于混合型铸造废砂的回收，再生效率高，环保高效。

本发明上述摆臂式混淋机，混合搅拌装置可转动地安装在支撑座体上端，喷淋液输送装置通过若干管道连接至混合搅拌装置，管道自下而上从支撑座体内部穿出，有效提高装置的空间利用率，使装置整体结构变得紧凑合理，满足铸造废砂再生大规模连续稳定的生产需求。

在本发明中，优选地，S3中所述的换热研磨设备包括机架，以及设置在机架上的换热筒；所述换热筒包括与所述机架相固接的外筒，所述外筒内部套接有一内筒，所述内筒与外筒同轴布置，所述外筒内壁与内筒外壁形成供热砂输送的外管道，内筒沿延伸方向贯通，形成供湿砂输送的内管道；所述内筒的外壁沿延伸方向固接有螺旋叶片，所述螺旋叶片上设置有多个点状突起，所述换热筒上设置有驱动所述内筒相对外筒旋转的驱动组件；所述换热筒与水平面呈倾斜设置，所述外筒的下部设有供热砂进入的进料端，其上部设有出料端；所述外筒的外壁均匀分布有气孔，所述气孔连接蒸汽输送管，所述蒸汽输送管连接至蒸汽发生器；所述内筒的上端设有供湿砂进入的进料口，其下端设有出料口，所述内筒的进料口还设置有一气管，所述气管自进料口朝向出料口处喷气。

利用了焙烧后热砂的高温余热与湿砂进行热交换，对热砂进行快速降温的同时，为湿砂的烘干供给高温，大大提高能源的利用率，具有显著的市场应用前景。

进一步优选地，所述内筒的内径小于所述外筒的内径，内筒内径为外筒内径的1/3～1/5；所述换热筒倾斜时与水平面形成夹角α，35°≤α≤75°；所述气管的一端连接至鼓风箱，另一端自内筒的进料口朝向出料口处延伸，所述气管上均布有多个筛孔，气流经所述筛孔喷出。

在传统的铸造废砂回收再生工艺中，热砂冷却时散发的热量回收困难，本大型换热研磨设备通过设置内外双层管，通过内管道走湿砂、外管道走热砂的形式进行热交换；进一步的，为平衡热砂与湿砂的换热效率及换热均匀度，配置合适的内筒与外筒内径比，使得单位时间内内筒的湿砂与外筒的热砂充分换热，达到有效减少能耗的目的。此外，倾斜角度的设置，有利于热砂自下而上输送时，螺旋叶片上的点状突起对沙粒表面研磨充分；另一方面，湿砂本身具有一定的粘度，自上而下输送时容易阻塞卡滞，配置适宜的倾斜角，有利于湿砂的输送顺畅，提高砂对砂的换热研磨效率。湿砂本身具有一定的粘度，自上而下输送时容易阻塞卡滞，在气管上设置筛孔，并通过气流的喷出，带动湿砂下行，避免内筒通道堵塞，影响大型换热研磨设备的连续工作。

进一步优选地，所述内筒的两端分别设置有轴承，所述外筒的两端分别固接有端盖，所述轴承的内圈与内筒的外壁抵接，轴承的外圈与外筒的端盖固定连接，所述内筒通过所述轴承相对所述外筒旋转动作。

进一步优选地，所述驱动组件包括电机、主动轮和套接在内筒外壁上的从动轮，所述电机与机架固定连接，电机的输出轴与所述主动轮驱动连接，所述电机通过为所述主动轮提供动力，主动轮与从动轮传动连接，从而驱动所述内筒旋转动作。

在本发明中，优选地，多个搅拌仓设有湿度传感器，同一搅拌仓内的湿度传感器比其喷淋口更靠近进砂口。在搅拌仓内设置湿度传感器，可以有效对混淋的过程进行监测。

在本发明中，优选地，所述支撑座体由上部结构和下部结构组成，在上部结构和下部结构的连接处设有回转机构，上部结构和下部结构通过回转机构转动连接；所述混合搅拌装置安装固定在上部结构上，随上部结构转动；所述回转机构包括分别设于上部结构和下部结构的第一连接件和第二连接件，第一连接件和第二连接件内外套接，并在相对的侧面上设有滚珠槽，所述第一连接件和第二连接件的接触边缘处设有密封圈。

在本发明中，优选地，所述进砂口位于正对支撑座体的上方；自进砂口朝向出砂口方向的混合搅拌装置部分的长度，大于自进砂口反向的混合搅拌装置部分的长度。

本发明还保护所述的铸造废砂的微湿法处理工艺制备获得的铸造用砂及其用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明对铸造废砂再生利用的方法，先进行酸洗去除一部分的有机和无机杂质，减少后续的焙烧时间；然后进行焙烧，调整优化了焙烧温度和时间。焙烧后进行换热研磨，研磨过程中加入水蒸气，形成高热微湿环境，进一步将废砂表面还残留的膨润土等无机杂质清除，同时更有利于有机杂质的剥离脱附。整体工艺过程能够高效地去除有机和无机杂质，用于混合型铸造废砂的回收，再生效率高，环保高效。

2、本发明利用了焙烧后热砂的高温余热与湿砂进行热交换，对热砂进行快速降温的同时，为湿砂的烘干供给高温，大大提高能源的利用率。

3、本发明研究设计了摆臂式混淋机和换热研磨设备的结构。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明中摆臂式混淋机的结构示意图；

图3为本发明中摆臂式混淋机的螺旋搅拌叶片的结构示意图；

图4为本发明中摆臂式混淋机的支撑座体的底部仰视图；

图5为本发明中摆臂式混淋机的回转机构的结构示意图；

图6为本发明中换热研磨设备的结构示意图；

图7为图6的a处局部放大示意图；

图8为图6的b处局部放大示意图；

图9为换热研磨设备的螺旋叶片的结构示意图；

图10为本发明中焙烧炉的结构示意图；

图11为本发明中焙烧炉的一级燃烧室的俯视图；

图12为本发明中焙烧炉的使用示意图。

附图标记：

1.驱动电机；2.搅拌输送管；3.螺旋搅拌叶片；4.控制键；5.管道；6.液泵；7.给料控制器；8.进管口；9.出管口；10.上部结构；11.下部结构；12.回转机构；21.进砂口；22.出砂口；23.喷淋口；24.湿度传感器；121.第一连接件；122.第二连接件；123.滚珠槽；124.密封圈；

13、机架；

14、换热筒；

141、外筒；142、内筒；143、螺旋叶片；143-1、点状突起；

15、驱动组件；151、电机；152、主动轮；153、从动轮；154、减震器；154-1、固定座；154-2、塑性柱；

16、气管；161、筛孔；17、轴承；18、端盖；19、蒸汽输送管；

N0、内管道；N1、进料口；N2、出料口；

W0、外管道；W1、进料端；W2、出料端。

1-1、进料机构；1-11、进料斗；1-12、螺旋给料机；1-13、导流管；1-14、撒料盘；

1-2、一级燃烧室；1-21、第一燃烧枪；1-22、第一换热管；1-22a、第一风嘴；1-23、第一沸腾风室；1-23a、第一进风口；1-24、排料装置；1-241、排料管；1-242、风箱；1-242a、第三进风口；

1-3、二级燃烧室；1-31、第二燃烧枪；1-32、第二换热管；1-32a、第二风嘴；1-33、第二沸腾风室；1-33a、第二进风口；

1-4、收料机构；1-41、收料斗；1-42、收料管；

1-5、换热器；1-51a、冷媒入口；1-51b、冷媒出口；1-52a、热媒入口；1-52b、热媒出口；

G1、管道；

Q1、第一废气及有机气体；Q2、混合热气；Q3、第二废气；Q4、尾气；

L1、第一冷风；L2、第二冷风；L3、第三冷风；R1、热风。

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，以下结合具体实施例和附图，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。

实施例1:

一种铸造废砂的微湿法处理工艺，包括如下步骤：

S1.对铸造废砂破碎，然后磁选、筛分；

S2.采用摆臂式混淋机对筛分后的废砂进行湿处理，湿处理采用的溶液为氢氟酸与10％硫酸的混合溶液，氢氟酸与10％硫酸的质量比为2:1；然后清洗获得湿砂，湿砂换热后干燥；

S3.进入焙烧炉焙烧，焙烧的温度为800℃，时间为20min；焙烧结束后进入换热研磨设备中进行蒸汽磋磨，同时与S2中的湿砂换热；

S4.对换热后的废砂冷却筛分获得再生砂初品。

实施例2:

一种铸造废砂的微湿法处理工艺，包括如下步骤：

S1.对铸造废砂破碎，然后磁选、筛分；

S2.采用摆臂式混淋机对筛分后的废砂进行湿处理，湿处理采用的溶液为氢氟酸与10％硫酸的混合溶液，氢氟酸与10％硫酸的质量比为1:1；然后清洗获得湿砂，湿砂换热后干燥；

S3.进入焙烧炉焙烧，焙烧的温度为900℃，时间为10min；焙烧结束后进入换热研磨设备中进行蒸汽磋磨，同时与S2中的湿砂换热；

S4.对换热后的废砂冷却筛分获得再生砂初品。

实施例3:

一种铸造废砂的微湿法处理工艺，包括如下步骤：

S1.对铸造废砂破碎，然后磁选、筛分；

S2.采用摆臂式混淋机对筛分后的废砂进行湿处理，湿处理采用的溶液为氢氟酸与10％硫酸的混合溶液，氢氟酸与10％硫酸的质量比为1:2；然后清洗获得湿砂，湿砂换热后干燥；

S3.进入焙烧炉焙烧，焙烧的温度为850℃，时间为15min；焙烧结束后进入换热研磨设备中进行蒸汽磋磨，同时与S2中的湿砂换热；

S4.对换热后的废砂冷却筛分获得再生砂初品。

实施例4:

一种铸造废砂的微湿法处理工艺，包括如下步骤：

S1.对铸造废砂破碎，然后磁选、筛分；

S2.采用摆臂式混淋机对筛分后的废砂进行湿处理，湿处理采用的溶液为氢氟酸与10％硫酸的混合溶液，氢氟酸与10％硫酸的质量比为1:2；然后清洗获得湿砂，湿砂换热后干燥；

S3.进入焙烧炉焙烧，焙烧的温度为900℃，时间为15min；焙烧结束后进入换热研磨设备中进行蒸汽磋磨，同时与S2中的湿砂换热；

S4.对换热后的废砂冷却筛分获得再生砂初品，对再生砂初品进行湿法擦洗，然后漂洗，浓缩，脱水，干燥。

上述实施例1-4中使用了摆臂式混淋机和换热研磨设备。以下具体介绍摆臂式混淋机和换热研磨设备的结构。

如图2～5所示，

摆臂式混淋机包括混合搅拌装置、支撑座体和喷淋液输送装置。混合搅拌装置可转动地安装在支撑座体上端，喷淋液输送装置通过若干管道连接至混合搅拌装置。

混合搅拌装置包括驱动电机1、搅拌输送管2、螺旋搅拌叶片3和控制键4，驱动电机1设于搅拌输送管2一端，并与螺旋搅拌叶片3驱动连接，螺旋搅拌叶片3沿搅拌输送管2内部设置，控制键4设于搅拌输送管2另一端。

搅拌输送管2上设有进砂口21和朝下设置的出砂口22，进砂口21朝上并设于靠近驱动电机1一端，出砂口22则设于靠近控制键4的另一端；且沿搅拌输送管内部设有两个搅拌仓，搅拌仓内设有两个与管道5连通的喷淋口23，搅拌仓还设有湿度传感器24，同一搅拌仓内的湿度传感器24比其喷淋口23更靠近进砂口21。搅拌仓内还可以设有两个以上的喷淋口，分别连接不同管道，输送不同喷淋液，不同搅拌仓内的喷淋口还可以设置独立控制的开关。

喷淋液输送装置包括设于支撑座体下端周侧的液泵6，以及控制液泵的给料控制器7，液泵6与管道连接，向管道泵送喷淋液，管道自下而上从支撑座体内部穿出，支撑座体的上、下端分别设有供管道穿过的出管口9和进管口8。

支撑座体由上部结构10和下部结构11组成，在上部结构10和下部结构11的连接处设有回转机构12，上部结构和下部结构通过回转机构12转动连接。且混合搅拌装置安装固定在上部结构10上，可以随上部结构10转动。进砂口21位于正对支撑座体的上方；自进砂口朝向出砂口方向的混合搅拌装置部分的长度，大于自进砂口反向的混合搅拌装置部分的长度。支撑座体能很好的承载混合搅拌装置的重量压力，保持混淋机整个装置的稳定性，同时也便于混合搅拌装置可转动地安装在支撑座体上端。

回转机构12包括分别设于上部结构10和下部结构11的第一连接件121和第二连接件122，第一连接件121和第二连接件122内外套接，并在相对的侧面上设有滚珠槽123。所述滚珠槽123安装滚珠后，推动回转机构12可以带动搅拌输送管进行360度周向旋转，从而实现混合搅拌装置可转动地安装在支撑座体上端。此外，第一连接件121和第二连接件122的接触边缘处还设有密封圈124。

混淋方法：废砂通过进砂口到达搅拌输送管内部，由螺旋搅拌叶片推动废砂到达两个搅拌仓内进行搅拌；弱酸通过喷淋液输送装置自下而上输送至两个搅拌仓内，喷淋到废砂的表面上，搅拌混匀后静置一小时，使废砂表面的碱性物质得到中和；推动回转机构使混合搅拌装置旋转至卸料区，开启控制键将物料从出砂口排出，再次推动回转机构，使混合搅拌装置回到原始位置。

如图6～9所示，

换热研磨设备，包括机架13，以及设置在机架13上的换热筒14，

所述换热筒14包括与所述机架13相固接的外筒141，所述外筒141内部套接有一内筒142，所述内筒142与外筒141同轴布置，所述外筒141内壁与内筒142外壁形成供热砂输送的外管道W0，内筒142沿延伸方向贯通，形成供湿砂输送的内管道N0，且内筒142可绕同轴线相对外筒141旋转动作；所述外筒的外壁均匀分布有气孔，所述气孔连接蒸汽输送管19，所述蒸汽输送管19连接至蒸汽发生器。

具体的，所述内筒142的两端分别设置有轴承17，所述外筒141的两端分别固接有端盖18，所述轴承17的内圈与内筒142的外壁抵接，轴承17的外圈与外筒141的端盖18固定连接，所述内筒142通过所述轴承17相对所述外筒141旋转动作。

所述内筒142的内径小于所述外筒141的内径，内筒142内径为外筒141内径的1/3～1/5；需要说明的是，在传统的铸造废砂回收再生工艺中，热砂冷却时散发的热量回收困难，本大型换热研磨设备通过设置内外双层管，通过内管道N0走湿砂、外管道W0走热砂的形式进行热交换；进一步的，为平衡热砂与湿砂的换热效率及换热均匀度，配置合适的内筒142与外筒141内径比，使得单位时间内内筒142的湿砂与外筒141的热砂充分换热，达到有效减少能耗的目的。

所述内筒142的外壁沿延伸方向固接有螺旋叶片143，所述螺旋叶片143单螺旋带结构，可定量均匀输送物料；在本实施例中，所述螺旋叶片143上设置有多个点状突起143-1，需要说明的是，在热湿法工艺过程中，研磨擦洗是采用机械设备让废砂在一定速度下使砂粒相互冲撞，表面相互摩擦，从而让其表面附着的有机质、碳素、金属氧化物等杂质脱落的过程。传统的铸造废砂的回收再生生产线需要额外设置研磨擦洗装置，特地对铸造废砂进行研磨擦洗，生产线造价成本高，且耗能较大；在本实施例中，在内筒142外壁上固接螺旋叶片143，并通过螺旋叶片143上设置多个点状突起143-1，对砂粒表面相互研磨，从而让其表面附着的有机质、碳素、金属氧化物等杂质脱落，再生砂品质更优。

所述换热筒14上设置有驱动所述内筒142相对外筒141旋转的驱动组件15；在本实施例中，所述驱动组件15与机架13之间还设置有减震器154，所述减震器154包括相互连接的固定座154-1和多个塑性柱154-2，所述驱动组件15与固定座154-1相固接，并通过所述多个塑性柱154-2与所述机架13固定连接；为了提高驱动组件15的传动效率，进一步的，在驱动组件15与机架13之间配置减震器154，能去除驱动组件15的抖动，有效延长驱动组件15的使用寿命。

所述驱动组件15包括电机151、主动轮152和套接在内筒142外壁上的从动轮153，所述电机151与机架13固定连接，电机151的输出轴与所述主动轮152驱动连接，所述电机151通过为所述主动轮152提供动力，主动轮152与从动轮153传动连接，从而驱动所述内筒142旋转动作；

具体的，所述主动轮152为主动链轮，所述从动轮153为从动链轮，主动轮152与从动轮153之间对应通过链条形成所述传动连接；设置主动轮152、从动轮153为链轮，并在两者之间绕设链条形成传动连接，使得电机151与套接在内筒142的从动轮153确定组装间距时富有余量，安装定位更为方便快捷。

同样的，所述主动轮152也可以为主动皮带轮，所述从动轮153为从动皮带轮，主动轮152与从动轮153之间对应通过皮带形成所述传动连接。

所述换热筒14与水平面呈倾斜设置，所述换热筒14倾斜时与水平面形成夹角α，35°≤α≤75°；具体的，夹角α优选为50°；

所述外筒141的下部设有供热砂进入的进料端W1，其上部设有出料端W2，所述外筒141的进料端W1开口朝上，外筒141的出料端W2开口斜向下延伸设置，与竖直方向形成夹角

β，48°≤β≤62°；

所述内筒142的上端设有供湿砂进入的进料口N1，其下端设有出料口N2，所述内筒142的进料口N1还设置有一气管16，所述气管16自进料口N1朝向出料口N2处喷气。

所述气管16的一端连接至鼓风箱，另一端自内筒142的进料口N1朝向出料口N2处延伸，所述气管16上均布有多个筛孔161，气流经所述筛孔161喷出；需要说明的是，湿砂本身具有一定的粘度，自上而下输送时容易阻塞卡滞，设置在气管16上设置筛孔161，并通过气流的喷出，带动湿砂下行，避免内筒142通道堵塞，影响大型换热研磨设备的连续工作。

运作机理：首先，启动驱动组件15的电机151，电机151驱动主动轮152，主动轮152与从动轮153传动连接，带动内筒142旋转；将焙烧后的热砂从换热筒14的外筒141的进料端W1投入，同时，将需烘干的湿砂从内筒142的进料口N1输入，并往气管16鼓入气流；然后，热砂由内筒142的外壁的螺旋叶片143带动自下而上提升，同时通入水蒸气；螺旋叶片143上设置多个点状突起143-1，对砂粒表面相互研磨，从而让其表面附着的有机质、碳素、金属氧化物等杂质脱落，再生砂品质更优；此时，湿砂在重力及气流的推动下下行，焙烧后热砂的高温余热与湿砂进行热交换，对热砂进行快速降温的同时，为湿砂的烘干供给高温；最后，热砂经冷却后通过外筒141的出料端W2抛出，湿砂经烘干后从内筒142下部的出料口N2输出。

上述实施例1-4中的焙烧操作均使用了本发明设计的新型立式节能焙烧炉。以下具体介绍新型立式节能焙烧炉的结构以及应用。

如图10-11所示，

焙烧炉的顶部设置有进料机构1-1，焙烧炉的内部自上而下依次设有一级燃烧室1-2、二级燃烧室1-3和收料机构1-4，焙烧炉的底部设有若干个支撑脚，用于支撑整体焙烧炉。所述一级燃烧室1-2和二级燃烧室1-3的侧壁由内而外依次为耐火砖、保温岩棉和壳体。

所述进料机构1-1包括进料斗1-11、螺旋给料机1-12、导流管1-13和撒料盘1-14，需要说明的是，所述螺旋给料机1-12设有电机(图示未标注)和螺旋叶轮(图示未标注)，所述螺旋叶轮与电机驱动连接，螺旋给料机1-12用于定量给出物料，为保证物料输送时的均匀稳定，所述螺旋给料机1-12采用水平放置，或与水平方向呈斜下倾8°～12°安装设置；

具体的，所述进料斗1-11用于盛装待焙烧物料，物料指待焙烧处理的铸造废砂和磨料。进料斗1-11的出口连通至螺旋给料机1-12，螺旋给料机1-12将待焙烧物料沿导流管1-13动力输送至焙烧炉内，通过所述撒料盘1-14使待焙烧物料呈瀑布状下流，下流的物料与一级燃烧室1-2排出的第一废气进行热交换，形成预热物料。

所述一级燃烧室1-2的中部侧壁上设有若干个第一燃烧枪1-21，具体所述第一燃烧枪1-21包括两个，第一燃烧枪1-21的枪口朝向一级燃烧室1-2的内部喷射火焰，用于对预热物料进行加热燃烧；

一级燃烧室1-2的下部排列有多个第一换热管1-22，第一换热管1-22的上端设有第一风嘴1-22a，下端连通至第一沸腾风室1-23，第一沸腾风室1-23设有第一进风口1-23a，热风R1经第一进风口1-23a进入第一沸腾风室1-23后，通过第一风嘴1-22a吹入一级燃烧室1-2中加热沸腾物料；一级燃烧室1-2的底部设有排料装置1-24，所述排料装置1-24连通至二级燃烧室3，焙烧后的物料通过排料装置24排入二级燃烧室3内；

一级燃烧室2的上部侧壁与二级燃烧室3之间还连通有一管道G1，一级燃烧室2的管道G1接口处设有1个第二燃烧枪31，用于对预热物料换热过程中挥发的有机气体进行加热焚烧，有机气体焚烧后与第一废气形成混合热气Q2，所述混合热气Q2沿所述管道G1输送至二级燃烧室1-3，对排料装置1-24排出的物料再次加热燃烧；

所述二级燃烧室1-3的下部排列有多个第二换热管1-32，第二换热管1-32的上端设有第二风嘴1-32a，下端连通至第二沸腾风室1-33，第二沸腾风室1-33设有第二进风口1-33a，第一冷风L1从第二进风口1-33a依次进入第二沸腾风室1-33和第二换热管1-32，在第二换热管1-32与二次焙烧后的物料换热后升温，从第二风嘴1-32a吹入二级燃烧室1-3内加热沸腾物料；所述第一换热管1-22和第二换热管1-32均采用螺旋换热管，所述螺旋换热管的内部为高压风通道，两两螺旋换热管之间具有狭长形间隙，焙烧后的物料从所述狭长形间隙自上而下流动，与螺旋换热管的内部高压风进行热交换。

所述排料装置1-24包括多个排料管1-241，各排料管1-241的进料处连通至一级燃烧室1-2，出料处延伸至二级燃烧室1-3，一次焙烧后的物料通过排料管1-241的进料处输送至出料处；各排料管1-241靠近出料处均设有导管，各导管分别连通至一风箱1-242，所述风箱1-242上设有第三进风口1-242a，第三冷风L3从第三进风口1-242a依次进入风箱1-242、导管和排料管1-241的出料处，从排料管1-241的出料处将一次焙烧后的物料吹入二级燃烧室1-3内；需要说明的是，传统的焙烧炉内物料排料过程中容易出现堵塞现象，进一步的，将各排料管1-241通过导管分别连通至风箱1-242，利用风箱1-242的鼓吹作用，从排料管1-241内部向排料端方向吹气，有利于物料的顺畅排出，保证本新型立式节能焙烧炉的连续工作性能。

各排料管1-241呈扇形分布在二级燃烧室1-3的管道G1接口的两侧，各排料管1-241的出料处朝向二级燃烧室1-3的管道G1接口，进一步具体的，各排料管1-241的出料处呈水平方向延伸出一段形成弯头，各排料管1-241排出的物料，从所述弯头横向吹出，与管道G1输送的混合热气Q2形成对流，需要说明的是，本新型立式节能焙烧炉主要是将物料置于一级燃烧室1-2内，通过沸腾加热物料，急速燃烧物料表面的有机物，并将高温余热导入在二级燃烧室1-3内，对未完全焙烧的物料进行再次焙烧，使得较难燃烧处理的物料也能有高效的焙烧处理效果；进一步的，设置各排料管1-241呈扇形分布在二级燃烧室1-3的管道G1接口的两侧，使得从一级燃烧室1-2排出的物料与高温余热形成对流，在沸腾物料的同时，对物料进行二次焙烧，使得最终产出的再生砂表面质量更为均匀优异，废砂再生回用效果显著。

二级燃烧室1-3的底部连通有收料机构1-4，所述收料机构1-4包括收料斗1-41和多个收料管1-42，各收料管1-42的进料处连通至二级燃烧室1-3，出料处延伸至收料斗1-41，二次焙烧后的物料与第二换热管1-32换热后冷却，并通过各收料管1-42输送至收料斗1-41；

还包括一换热器1-5，所述换热器1-5包括冷媒入口1-51a、冷媒出口1-51b、热媒入口1-52a和热媒出口1-52b，所述热媒入口1-52a与二级燃烧室1-3相连通，所述冷媒出口1-51b与第二进风口1-33a相导通，二级燃烧室1-3排出的第二废气Q3经热媒入口1-52a进入所述换热器1-5内，与经冷媒入口1-51a进入换热器1-5的第二冷风L2进行热交换，换热后的第二废气Q3从热媒出口1-52b排出焙烧炉形成尾气Q4，换热后的第二冷风L2升温加热后形成所述热风R1；热风R1经第一沸腾风室1-23重新进入一级燃烧室1-2沸腾物料。

所述管道G1位于焙烧炉的一侧，沿所述一级燃烧室1-2的外壁竖直延伸至二级燃烧室1-3的顶部；具体的，所述换热器1-5位于焙烧炉上远离管道G1的一侧，换热器1-5的热媒入口1-52a朝下，与二级燃烧室1-3的顶部相连通；进一步的，为了合理布置管道G1与换热器1-5的空间位置，提高焙烧炉在空间上的利用率，将管道G1设置在位于焙烧炉的一侧，将换热器1-5设置在远离管道G1的一侧，一方面，使得经管道G1引导的混合热气Q2与一次焙烧后的物料形成对流，在沸腾物料的同时，进一步地对沸腾的物料进行二次焙烧，使得较难燃烧处理的物料也能有高效的焙烧处理效果；另一方面，如此分布管道G1与换热器1-5的位置，焙烧产生的有机气体经过二次焙烧处理后将焚烧氧化，而二次焙烧后物料产生的第二废气Q3可随空气对流顺畅地由换热器1-5排出焙烧炉外部，且尾气Q4净化处理充分，有效地避免了焙烧炉尾气Q4排放对环境的危害。

所述换热器1-5为逆流式热交换器；进一步具体的，优选列管式逆流式热交换器；为了在本新型立式节能焙烧炉中更加高效地回收余热，进一步的，通过在焙烧炉内设置逆流式热交换器，使其在二次焙烧过程中的需求风量更小，以达到节能效果显著的目的，相较于传统的立式焙烧炉的能源损耗低，再生成本低，具备优异的规模化推广应用前景。

所述一级燃烧室1-2的中心轴与所述二级燃烧室1-3的中心轴相重合，一级燃烧室1-2的高度尺寸大于二级燃烧室1-3的高度尺寸；在竖直方向的横截面上，一级燃烧室1-2的最大宽度尺寸小于二级燃烧室1-3的最大宽度尺寸；进一步具体的，一级燃烧室1-2的高度尺寸为二级燃烧室1-3的高度尺寸的2～4倍；在竖直方向的横截面上，一级燃烧室1-2的最大宽度尺寸为二级燃烧室1-3的最大宽度尺寸的1/4～1/2；

需要说明的是，本新型立式节能焙烧炉采用独特的二次焙烧工艺，对尾气Q4、物料均进行二次焙烧，进一步的，一级燃烧室1-2对物料的焙烧包括三部分：预热、燃烧和排料，一方面，设置一级燃烧室1-2的高度尺寸为二级燃烧室1-3的高度尺寸的2～4倍，则一级燃烧室1-2中待焙烧物料在竖直方向下流的行程较之传统的立式焙烧炉更长，使得待焙烧物料与一级燃烧室1-2排放的炙热废气能够充分进行热交换，达到良好的预热效果；另一方面，设置一级燃烧室1-2的最大宽度尺寸为二级燃烧室1-3的最大宽度尺寸的1/4～1/2，则一级燃烧室1-2中燃烧枪对物料的焙烧处理更为集中，物料表面焚烧氧化处理更为充分，大大提高了焙烧处理效率。

新型立式节能焙烧炉在具体应用中：

待焙烧的物料放入进料斗1-11中，进料斗1-11的出口连通至螺旋给料机1-12，螺旋给料机1-12将待焙烧物料沿导流管1-13动力输送至焙烧炉内，通过所述撒料盘1-14使待焙烧物料呈瀑布状下流，下流的物料与一级燃烧室1-2排出的第一废气进行热交换，形成预热物料，并排出有机气体；

预热物料下落过程中被各第一换热管1-22的第一风嘴1-22a喷出的热风R1加热沸腾，此过程中，两个第一燃烧枪1-21对预热物料进行高温焙烧，一次焙烧后的物料与第一换热管1-22换热后下落至排料装置1-24，第一换热管1-22与物料的换热能够保证一级焙烧炉内温度维持在高温状态，产生的热风R1既能对物料进行预热，也能有效降低了一级焙烧炉的能源损耗；

此时，一次焙烧后的物料通过排料管1-241的进料处输送至出料处；各排料管1-241靠近出料处均设有导管，各导管分别连通至一风箱1-242，第三冷风L3从第三进风口1-242a依次进入风箱1-242、导管和排料管1-241的出料处，从排料管1-241的出料处将一次焙烧后的物料吹入二级燃烧室1-3内；

一次焙烧后的物料落入二级燃烧室1-3中，第一冷风L1从第二进风口1-33a依次进入第二沸腾风室1-33和第二换热管1-32，在第二换热管1-32换热后升温，从第二风嘴1-32a吹入二级燃烧室1-3内加热沸腾物料；此时，预热物料换热后排出的有机气体经过第二燃烧枪1-31的焚烧后，与第一废气形成混合热气Q2，所述混合热气Q2沿所述管道G1输送至二级燃烧室1-3，与排料装置1-24排出的物料形成对流，并对物料进行二次加热焙烧；二次焙烧后的物料与第二换热管1-32换热后冷却，并通过各收料管1-42输送至收料斗1-41；

二级燃烧室1-3排出的第二废气Q3经热媒入口1-52a进入所述换热器1-5内，与经冷媒入口1-51a进入换热器1-5的第二冷风L2进行热交换，换热后的第二废气Q3从热媒出口1-52b排出焙烧炉形成尾气Q4，换热后的第二冷风L2升温加热后形成进入一级燃烧室1-2的热风R1，反复循环回收。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种铸造废砂的微湿法处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1.对铸造废砂破碎，然后磁选、筛分；

S2.采用摆臂式混淋机对筛分后的废砂进行湿处理，然后清洗获得湿砂，湿砂换热后干燥；

所述摆臂式混淋机包括混合搅拌装置、支撑座体和喷淋液输送装置，所述混合搅拌装置可转动地安装在支撑座体上端，所述喷淋液输送装置通过若干管道连接至混合搅拌装置，所述管道自下而上从支撑座体内部穿出，所述支撑座体的上、下端分别设有供管道穿过的出管口和进管口；

所述混合搅拌装置包括驱动电机、搅拌输送管、螺旋搅拌叶片和控制键；驱动电机设于搅拌输送管一端，并与螺旋搅拌叶片驱动连接，螺旋搅拌叶片沿搅拌输送管内部设置，控制键设于搅拌输送管另一端；

所述搅拌输送管上设有进砂口和出砂口，进砂口朝上并设于靠近驱动电机一端，出砂口则设于靠近控制键的另一端；沿所述搅拌输送管内部设有至少两个搅拌仓，所述搅拌仓内设有与所述管道连通的喷淋口；

所述喷淋液输送装置包括设于支撑座体下端周侧的液泵，以及控制液泵的给料控制器，液泵与所述管道连接，向管道泵送喷淋液；

S3.进入焙烧炉焙烧，焙烧的温度为800-900℃，时间为10-20min；焙烧结束后进入换热研磨设备中进行蒸汽磋磨，同时与S2中的湿砂换热；

S4.对换热后的废砂冷却筛分获得再生砂初品。

2.根据权利要求1所述铸造废砂的微湿法处理工艺，其特征在于，S3中所述的换热研磨设备包括机架，以及设置在机架上的换热筒；

所述换热筒包括与所述机架相固接的外筒，所述外筒内部套接有一内筒，所述内筒与外筒同轴布置，所述外筒内壁与内筒外壁形成供热砂输送的外管道，内筒沿延伸方向贯通，形成供湿砂输送的内管道；

所述内筒的外壁沿延伸方向固接有螺旋叶片，所述螺旋叶片上设置有多个点状突起，所述换热筒上设置有驱动所述内筒相对外筒旋转的驱动组件；

所述换热筒与水平面呈倾斜设置，所述外筒的下部设有供热砂进入的进料端，其上部设有出料端；所述外筒的外壁均匀分布有气孔，所述气孔连接蒸汽输送管，所述蒸汽输送管连接至蒸汽发生器；所述内筒的上端设有供湿砂进入的进料口，其下端设有出料口，所述内筒的进料口还设置有一气管，所述气管自进料口朝向出料口处喷气。

3.根据权利要求2所述铸造废砂的微湿法处理工艺，其特征在于，所述内筒的内径小于所述外筒的内径，内筒内径为外筒内径的1/3～1/5；所述换热筒倾斜时与水平面形成夹角α，35°≤α≤75°；所述气管的一端连接至鼓风箱，另一端自内筒的进料口朝向出料口处延伸，所述气管上均布有多个筛孔，气流经所述筛孔喷出。

4.根据权利要求2所述铸造废砂的微湿法处理工艺，其特征在于，所述内筒的两端分别设置有轴承，所述外筒的两端分别固接有端盖，所述轴承的内圈与内筒的外壁抵接，轴承的外圈与外筒的端盖固定连接，所述内筒通过所述轴承相对所述外筒旋转动作。

5.根据权利要求2所述铸造废砂的微湿法处理工艺，其特征在于，所述驱动组件包括电机、主动轮和套接在内筒外壁上的从动轮，所述电机与机架固定连接，电机的输出轴与所述主动轮驱动连接，所述电机通过为所述主动轮提供动力，主动轮与从动轮传动连接，从而驱动所述内筒旋转动作。

6.根据权利要求1所述铸造废砂的微湿法处理工艺，其特征在于，多个搅拌仓设有湿度传感器，同一搅拌仓内的湿度传感器比其喷淋口更靠近进砂口。

7.根据权利要求1所述铸造废砂的微湿法处理工艺，其特征在于，所述支撑座体由上部结构和下部结构组成，在上部结构和下部结构的连接处设有回转机构，上部结构和下部结构通过回转机构转动连接；所述混合搅拌装置安装固定在上部结构上，随上部结构转动；所述回转机构包括分别设于上部结构和下部结构的第一连接件和第二连接件，第一连接件和第二连接件内外套接，并在相对的侧面上设有滚珠槽，所述第一连接件和第二连接件的接触边缘处设有密封圈。

8.根据权利要求1所述铸造废砂的微湿法处理工艺，其特征在于，所述进砂口位于正对支撑座体的上方；自进砂口朝向出砂口方向的混合搅拌装置部分的长度，大于自进砂口反向的混合搅拌装置部分的长度。

9.根据权利要求1所述铸造废砂的微湿法处理工艺，其特征在于，所述铸造废砂为混合型铸造废砂，其中的粘结剂包括但不限于酚醛树脂、冷芯盒树脂、粘土和水玻璃。

10.权利要求1-9任一所述的铸造废砂的微湿法处理工艺制备获得的铸造用砂。

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