CN114890573B - 一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，包括如下处理步骤：(1)选用清洗溶剂，对生产后搅拌釜内存有的铸造涂料残留物进行稀释和清洗；(2)向第(1)步处理后获得的涂料废水中继续加入稳定剂、消泡剂、杀菌剂的一种或者组合；(3)向第(2)步处理后获得的涂料废水中加入过滤溶剂、过滤分散剂、表面活性剂的一种或者组合；(4)对第(3)步清洗后得到的涂料废水进行收集、过滤除渣和筛分；(5)在配制涂料生产搅拌进行一半后，将第(4)步处理后获得的涂料废水按照指定比例、指定添加参数加入至相应的配制涂料内进行使用；通过上述方式，本发明理想的实现了对铸造涂料废弃物的完全回用，工艺可操性高。
Description
技术领域
本发明涉及铸造涂料回用技术领域，特别是涉及一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺。
背景技术
铸造涂料又称铸型/铸芯涂料，它是涂覆于铸型/芯表面的一薄层耐火涂层，铸型/铸芯的质量在很大程度上决定于工作表面的质量，因为在金属液浇注和凝固的过程中，金属液与工作表面之间形成的界面上会发生一系列物理和化学作用，在不利的条件下，铸型/铸芯在和金属液在界面上会形成铸件表面粘砂、砂眼、麻点、气孔等铸件缺陷，为改善铸型/铸芯工作表面的质量，在其工作表面涂覆涂料，是保证获得表面优良质量铸件的主要措施。
铸造涂料通常是由耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂、增稠剂和助剂等组分组成，涂料的整个生产流程包括原料称重，搅拌釜生产，质量检测，罐装等流程，在生产过程中，操作员按照生产工艺单依次将不同的组分加入到搅拌器中，同时控制搅拌釜的搅拌速率(剪切速率)、搅拌时间、使得涂料达到合适的性能(粘度/密度/固含量等)，最后根据检测标准(如粘度，密度等)判定产品质量并完成罐装。铸造涂料的种类很多，按照载液不同可以分为水基涂料和溶剂型涂料；根据涂料的外观以及物理性能不同又可以分为黑色涂料，白色涂料，浅色涂料，红色涂料等；按照涂料骨料类别，又可分为石墨涂料，石英粉涂料，锆英粉涂料等。
当前国内外铸造涂料绝大部分采取的是搅拌釜间断式批次生产，两个连续批次之间可能会出现水基涂料和溶剂型涂料的切换，也有可能出现黑色涂料转白色涂料，为了避免不同类别，不同颜色涂料之间的相互污染，进而导致涂料外观，功能等涂料质量问题，涂料生产厂一般都会采取对搅拌釜进行批次清洗或者至少在切换不同类别以及颜色涂料时，对搅拌釜进行彻底清洗，以免出现相互污染进而导致产品质量缺陷。
铸造涂料中矿物粉一般为主要成分，树脂、悬浮剂、分散剂等所占比例较小，这一特性导致涂料密度以及粘度相对较高，在涂料生产罐装完毕后，在搅拌釜内壁，搅拌釜底部往往会有一定涂料残留，无法完全灌装完毕；在对搅拌釜进行清洗过程中，残留涂料中的矿物粉会随着清洗用水排入污水处理中心，污水处理中心在降解完毕有机物后，残余的矿物粉类物质会被作为危险废弃物运往第三方进行处理。
以一个铸造涂料厂年生产量为10000吨为例，不同品种涂料切换生产之间清洗导致的涂料损失率约为总产量的2-3％，若涂料的矿物粉含量约30-50％，经过污水处理中心，被作为废弃物处理的粉料总重约在60-150吨之间，以废弃物处理费用约7000元/吨计算，年废弃物处理费用接近100万元，外加清洗损失涂料200-300吨，总价值160-240万元。粗略估算，因为清洗搅拌釜，铸造涂料生产厂年损失约300万元。如果涂料切换时，不对搅拌釜进行清洗，不同涂料的混合往往对会涂料流变性能以及外观造成较大的影响，进而导致产品质量剧烈波动甚至产生批量废品，造成企业信誉，品牌信任度造成更加严重的损失。
在当前环保形势严峻以及企业产品利润降低的情况下，如何改进生产工艺流程，降低对环境污染同时还能提高产品利润或降低企业成本，是铸造涂料生产厂亟待解决的问题；同时，随着人们环保意识的不断增强，原料成本的不断提高，少污染、高产出的绿色环保型铸造涂料清洗废弃物的回用工艺是铸造涂料的一个重要发展方向。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，针对铸造涂料生产罐装完毕后，清洗搅拌釜产生大量污染环境的废弃物，同时涂料有效产出率低、浪费损失严重的问题，提出了一种铸造涂料清洗废弃物回用的方法，理想的实现了对铸造涂料废弃物的完全回用，工艺可操性高。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，包括如下处理步骤：
(1)选用清洗溶剂，对生产后搅拌釜内存有的铸造涂料残留物进行稀释和清洗，所用清洗溶剂的用量是相应搅拌釜容量的20％～30％；
(2)向第(1)步处理后获得的涂料废水中继续加入稳定剂、消泡剂、杀菌剂的一种或者组合；
(3)向第(2)步处理后获得的涂料废水中加入过滤溶剂、过滤分散剂、表面活性剂的一种或者组合，搅拌均匀，其中过滤溶剂为涂料废水相同溶剂，过滤溶剂的用量为涂料废水的0.01％～35％；
(4)对第(3)步清洗后得到的涂料废水进行收集，然后通过20～40目的筛网进行过滤除渣和筛分；
(5)在配制涂料生产搅拌进行一半后，将第(4)步处理后获得的涂料废水按照指定比例、指定添加参数加入至相应的配制涂料内进行使用，搅拌时间30～60min，其中，指定比例为：当配制涂料为水基涂料时，涂料废水加入的量为水基涂料的2％～25％；当配制涂料为醇基涂料时，涂料废水加入的量为醇机涂料的5％～20％。
优选的，所述清洗溶剂为水、醇类溶剂、醇酯类溶剂、醇醚类溶剂、石油醚溶剂、高沸点芳烃类溶剂中的一种或者几种的组合。
优选的，所述水为城市自来水、去离子水、蒸馏水中的一种或者几种组合；所述醇类溶剂为碳链数1～6的直链或者支链的醇，优选甲醇、乙醇或者异丙醇。
优选的，所述醇酯类溶剂为12～16个碳链的醇酯，优选为醇酯12或者Texanol脂醇；所述醇醚类溶剂为乙二醇和丙二醇的低碳醇醚，优选丙二醇甲醚或者乙二醇丁醚。
优选的，所述石油醚溶剂为4个碳至12个碳的烷烃及其异构体，优选为戊烷和己烷及其衍生物的一种或组合，60到120℃沸程的石油醚溶剂；所述高沸点芳烃类溶剂为芳烃及其衍生物，沸点为100至300℃，优选SOLVESSO 150、SOLVESSO 200、D30的任意一种。
优选的，所述稳定剂为无机矿物类稳定剂、有机稳定剂的一种或组合，其中无机矿物类稳定剂为海泡石、膨润土、粘土、凹凸棒土、累托石及其改性物的一种或组合；其中有机稳定剂为纤维素及改性纤维素、淀粉、糊精、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛的一种或组合，用量为涂料废水的0.001％至5％，优选0.1％至1％。。
优选的，所述消泡剂为矿物油类、聚醚类、改性硅类的一种或组合，优选为矿物油类消泡剂的一种或组合，用量为涂料废水的0至1％，优选0.001％至0.5％。
优选的，所述杀菌剂为异噻唑啉酮类、吡啶类、胺类、甲醛、溴硝醇、咪唑类杀菌剂、无机金属类杀菌剂、双胍类杀菌剂一种或组合，优选1,2苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2甲基-4-异噻唑啉-3酮、2甲基-4-异噻唑啉-3酮、溴硝醇的一种或组合，用量为涂料废水的0.01％至0.5％，优选0.05％至0.2％。
优选的，所述过滤分散剂为天然分散剂、聚合物分散剂、无机分散剂中的一种或组合，优选为丙烯酸聚合物分散剂、纤维素类分散剂的一种或组合，用量为涂料废水的0.001％至1％，优选0.05％至0.5％。
优选的，所述表面活性剂为用聚氧乙烯醚类表面活性剂、磺酸盐表面活性剂、硫酸盐表面活性剂、铵盐表面活性剂、琥珀酸盐衍生物、改性聚硅氧烷表面活性剂、聚乙烯聚丙烯共聚物的一种或组合，优选2至20个EO的非离子表面活性剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠的一种或组合，用量为涂料废水的0.001％至3％，优选0.05％至1％。
优选的，所述清洗过程中的搅拌速度优选为200～1300rpm，温度优选为0～60℃，搅拌时间优选为10～60min。
本发明的有益效果是：
本发明通过选用合适的溶剂，对生产后涂料残留物进行清洗，利用和涂料中树脂，骨料，载液相容性较好的溶剂对釜壁上残留的涂料进行稀释，清洗，以解决残余涂料无法回收以及发生结块和不同产品间交叉污染的问题；在本发明中主要使用的载液有自来水，甲醇，乙醇。城市自来水主要对现有水基涂料产品进行清洗回收，具有成本低，易获得，且与涂料中的耐火骨料，悬浮剂，粘结剂等具有较好的相容性的优点，使涂料残余物更容易被分散形成稳定的体系；甲醇，乙醇用于醇基涂料的清洗及回用，甲醇，乙醇的毒性较小，且具有较高的极性，和无机矿物类悬浮稳定剂及耐火骨料具有较好的相容性，并在客户端施涂过程具有干燥过程快且不会破坏客户砂芯强度的优点。
向清洗后的涂料废弃物中加入杀菌剂，杀菌剂的抑菌及杀菌作用能够有效防止涂料废弃物在储存和转移过程中被微生物污染导致发生变质；向涂料中加入稳定剂，在高速搅拌条件下，无机矿物稳定剂的晶体束被拆散，同时无机矿物稳定剂较大的比表面积及表面带有的电荷具有较强的吸附能力，也促使其形成杂乱稳定的网络结构；而有机类稳定剂则是在高速搅拌条件下分子链被打开在体系中通过链缠结，氢键，离子键的作用形成稳定的网络结构。
区别于现有技术，本发明通过对涂料清洗废弃物进行分散和稳定处理，使其中的颜料粒子、树脂、耐火骨料等成分处于均匀、稳定分散状态，使得该经过处理的涂料废弃物能够在生产时回用，并不会对产品质量造成不良影响。
本发明理想地实现了对涂料废弃物的完全回用，工艺可操作性高，既无废涂料膜浓缩回用设备运行成本过高和涂料品质影响问题，也无废涂料及清洗废水污染的问题，有效的将铸造涂料的清洗废弃物回收利用于涂料生产工艺，有效减少了废弃物的污染以及废弃物的处理代价，完全符合现在日益追求的绿色环保技术方向，具有良好的技术推广价值。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1：
搅拌釜的容量为4000kg，向生产后的搅拌釜内加入1000kg清洗溶剂，清洗溶剂选用城市自来水，在20℃下以1000rpm的搅拌速度搅拌25min。
向清洗后的涂料废水中加入杀菌剂2甲基-4-异噻唑啉-3酮和1,2苯并异噻唑啉-3-酮的组合，加入量分别为涂料废水量的0.03％和0.07％。
继续向涂料废水中加入纤维素类分散剂作为过滤分散剂，加入量为清洗后废水的0.02％，按照1000rpm的搅拌速度搅拌2min，对上述处理后的涂料废水选用20目的筛网进行过滤。
上述回收处理的涂料废水在生产同款水基涂料时进行回用，即生产同款水基涂料时，在搅拌时间进行到80％时加入上述回收处理的涂料废水，加入量为500kg，持续搅拌时间35min。
对比例1：
生产同款水基涂料时，在搅拌时间进行到80％时加入城市自来水，加入量同样为500kg，同样持续搅拌35min。
分别对实施例1和对比例1的样品进行性能对比，至少包括固含量、密度、发气量、波美度和悬浮性，对比数据如下所示：
通过上表可看出，通过加入实施例1的回用涂料，制备的水基涂料的性能和常规使用城市自来水制备水基涂料的性能基本相同，有效起到铸造涂料清洗废弃物回用的技术效果。
实施例2：
搅拌釜的容量为4000kg，向生产后的搅拌釜内加入1000kg清洗溶剂，清洗溶剂选用城市自来水，在20℃下以1000rpm的搅拌速度搅拌10min。
向清洗后的涂料废水中加入杀菌剂2甲基-4-异噻唑啉-3酮和溴硝醇的组合，总加入量为涂料废水量的0.08％；继续向涂料废水中加入凹凸棒土、粘土和聚乙烯醇组合作为稳定剂，凹凸棒土加入量为涂料废水的0.3％，粘土加入量为涂料废水的0.1％，聚乙烯醇加入量为涂料废水的0.05％，按照1500rpm的搅拌速度搅拌8min。
然后向涂料废水中加入聚氧乙烯醚类表面活性剂和十二烷基磺酸钠的组合，其中聚氧乙烯醚类表面活性剂的加入量为涂料废水的0.05％，十二烷基磺酸钠的加入量为涂料废水的0.03％。
最后向涂料废水中加入矿物油类和聚醚类消泡剂，其中矿物油类加入量为涂料废水的0.06％，聚醚类加入量为涂料废水的0.04％，按照搅拌速度1000rpm搅拌5min；对上述处理后的涂料废水选用20目的筛网进行过滤。
上述回收处理的涂料废水在生产同款水基涂料时进行回用，即生产同款水基涂料时，在搅拌时间进行到80％时加入上述回收处理的涂料废水，加入量为400kg，持续搅拌时间20min。
对比例2：
生产同款水基涂料时，在搅拌时间进行到80％时加入城市自来水，加入量同样为400kg，同样持续搅拌20min。
分别对实施例2和对比例2的样品进行性能对比，至少包括固含量、密度、发气量、波美度和悬浮性，对比数据如下所示：
通过上表可看出，通过加入实施例2的回用涂料，制备的水基涂料的性能和常规使用城市自来水制备水基涂料的性能基本相同，能够有效起到铸造涂料清洗废弃物回用的技术效果。
实施例3：
搅拌釜的容量为4000kg，向生产后的搅拌釜内加入500kg清洗溶剂，清洗溶剂选用异丙醇和乙醇的组合，其中异丙醇250kg，乙醇250kg，在20℃下以1300rpm的搅拌速度搅拌20min。
向清洗后的涂料废水中加入凹凸棒土和改性纤维素的组合，其中凹凸棒土的加入量为涂料废水的0.5％，改性纤维素的加入量为涂料废水的0.1％；按照搅拌速度1700rpm搅拌8min；对上述处理后的涂料废水选用20目的筛网进行过滤。
上述回收处理的涂料废水在生产同款醇基涂料时进行回用，即生产同款醇基涂料时，在搅拌时间进行到70％时加入上述回收处理的涂料清洗废弃物，加入量为150kg，持续搅拌时间20min，搅拌速度1500rpm。
对比例3：
生产同款醇基涂料时，在搅拌时间进行到70％时加入75kg异丙醇和75kg乙醇，同样以1500rpm的搅拌速度持续搅拌20min。
分别对实施例3和对比例3的样品进行性能对比，至少包括固含量、密度、发气量、波美度和悬浮性，对比数据如下所示：
通过上表可看出，通过加入实施例3的回用涂料，制备的醇基涂料的性能和常规使用醇类制备醇基涂料的性能基本相同，能够有效起到铸造涂料清洗废弃物回用的技术效果。
实施例4：
搅拌釜的容量为4000kg，向生产后的搅拌釜内加入400kg清洗溶剂，清洗溶剂选用异丙醇和石油醚溶剂的组合，其中异丙醇200kg，石油醚溶剂200kg，在20℃下以1300rpm的搅拌速度搅拌20min。
向清洗后的涂料废水中加入凹凸棒土和聚乙烯醇缩丁醛的组合，其中凹凸棒土的加入量为涂料废水的0.6％，聚乙烯醇缩丁醛的加入量为涂料废水的0.1％；按照搅拌速度1800rpm搅拌8min；对上述处理后的涂料废水选用20目的筛网进行过滤。
上述回收处理的涂料废水在生产同款醇基涂料时进行回用，即生产同款醇基涂料时，在搅拌时间进行到70％时加入上述回收处理的涂料清洗废弃物，加入量为150kg，持续搅拌时间20min，搅拌速度1500rpm。
对比例4：
生产同款醇基涂料时，在搅拌时间进行到70％时加入75kg异丙醇和75kg石油醚溶剂，同样以1500rpm的搅拌速度持续搅拌20min。
分别对实施例4和对比例4的样品进行性能对比，至少包括固含量、密度、发气量、波美度和悬浮性，对比数据如下所示：
通过上表可看出，通过加入实施例4的回用涂料，制备的醇基涂料的性能和常规使用醇类制备醇基涂料的性能基本相同，能够有效起到铸造涂料清洗废弃物回用的技术效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (17)
1.一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于，包括如下处理步骤：
(1)选用清洗溶剂，对生产后搅拌釜内存有的铸造涂料残留物进行稀释和清洗，所用清洗溶剂的用量是相应搅拌釜容量的20％～30％；
(2)向第(1)步处理后获得的涂料废水中继续加入稳定剂、消泡剂、杀菌剂的一种或者组合；
(3)向第(2)步处理后获得的涂料废水中加入过滤溶剂、过滤分散剂、表面活性剂的一种或者组合，搅拌均匀，其中过滤溶剂为涂料废水相同溶剂，过滤溶剂的用量为涂料废水的0.01％～35％；
(4)对第(3)步清洗后得到的涂料废水进行收集，然后通过20～40目的筛网进行过滤除渣和筛分；
(5)在配制涂料生产搅拌进行一半后，将第(4)步处理后获得的涂料废水按照指定比例、指定添加参数加入至相应的配制涂料内进行使用，搅拌时间30～60min；其中，指定比例为：当配制涂料为水基涂料时，涂料废水加入的量为水基涂料的2％～25％；当配制涂料为醇基涂料时，涂料废水加入的量为醇基涂料的5％～20％；
上述清洗溶剂为水、醇类溶剂、醇酯类溶剂、醇醚类溶剂、石油醚溶剂、高沸点芳烃类溶剂中的一种或者几种的组合。
2.根据权利要求1所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述水为城市自来水、去离子水、蒸馏水中的一种或者几种组合；所述醇类溶剂为碳链数1～6的直链或者支链的醇。
3.根据权利要求2所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述醇为甲醇、乙醇或者异丙醇中的一种或者几种组合。
4.根据权利要求1所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述醇酯类溶剂为12～16个碳链的醇酯。
5.根据权利要求4所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述醇酯为醇酯12或者Texanol脂醇；所述醇醚类溶剂为丙二醇甲醚或者乙二醇丁醚。
6.根据权利要求1所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述石油醚溶剂为4个碳至12个碳的烷烃及其异构体。
7.根据权利要求6所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述石油醚溶剂为戊烷和己烷及其衍生物的一种或组合，60到120℃沸程的石油醚溶剂；所述高沸点芳烃类溶剂为芳烃及其衍生物，沸点为100至300℃。
8.根据权利要求7所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述高沸点芳烃类溶剂为SOLVESSO 150、SOLVESSO 200、D30的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述稳定剂为无机矿物类稳定剂、有机稳定剂的一种或组合，其中无机矿物类稳定剂为海泡石、膨润土、粘土、凹凸棒土、累托石及其改性物的一种或组合；其中有机稳定剂为纤维素及改性纤维素、淀粉、糊精、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛的一种或组合，用量为涂料废水的0.1％至1％。
10.根据权利要求1所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述消泡剂为矿物油类、聚醚类、改性硅类的一种或组合，所述矿物油类消泡剂的用量为涂料废水的0.001％至0.5％。
11.根据权利要求1所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述杀菌剂为异噻唑啉酮类、吡啶类、胺类、甲醛、溴硝醇、咪唑类杀菌剂、无机金属类杀菌剂、双胍类杀菌剂一种或组合。
12.根据权利要求11所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述杀菌剂为1,2苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2甲基-4-异噻唑啉-3酮、2甲基-4-异噻唑啉-3酮、溴硝醇的一种或组合，用量为涂料废水的0.05％至0.2％。
13.根据权利要求1所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述过滤分散剂为天然分散剂、聚合物分散剂、无机分散剂中的一种或组合。
14.根据权利要求13所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述过滤分散剂为丙烯酸聚合物分散剂、纤维素类分散剂的一种或组合，用量为涂料废水的0.05％至0.5％。
15.根据权利要求1所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述表面活性剂为用聚氧乙烯醚类表面活性剂、磺酸盐表面活性剂、硫酸盐表面活性剂、铵盐表面活性剂、琥珀酸盐衍生物、改性聚硅氧烷表面活性剂、聚乙烯聚丙烯共聚物的一种或组合。
16.根据权利要求15所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述表面活性剂为2至20个EO的非离子表面活性剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠的一种或组合，用量为涂料废水的0.05％至1％。
17.根据权利要求1所述的一种绿色环保的铸造涂料清洗废弃物的回用工艺，其特征在于：所述清洗过程中的搅拌速度为200～1300rpm，温度为0～60℃，搅拌时间为10～60min。
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Non-Patent Citations (1)
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