CN115846588A - 一种铸造无机废砂再生方法及再生砂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及陶粒砂生产技术领域，尤其涉及一种铸造无机废砂再生方法及再生砂，其制备方法包括以下步骤：S1：将废砂破碎，去除有色金属；S2：高温热风加热状态下，通入焙烧炉尾气，进行高温热风一段研磨；S3：热风加热状态下，通入经过螺旋沉降的焙烧炉尾气，进行热风二段研磨；S4：投入焙烧炉焙烧；S5：冷却筛分，得到再生砂。本发明通过在一段研磨过程中通入富含CO2的焙烧炉尾气，利用CO2与水玻璃发生反应，脆化废砂表面的水玻璃膜，使其更容易被研磨干净；在二段研磨中通入螺旋沉降后的焙烧炉尾气，将剩余水玻璃反应完全，同时进一步去除一段研磨中产生的颗粒，从而得到研磨彻底、性能优异的再生砂，生产工艺简单，尾气回收利用，利于环保节约。
Description
技术领域
本发明涉及陶粒砂生产技术领域，尤其涉及一种铸造无机废砂再生方法及再生砂。
背景技术
铸造企业在生产过程中对环境污染最严重，数量最大的是废砂。铸造废砂污染与危害表现为：扬尘污染、化学污染、土壤砂化、占用土地和浪费硅砂资源。铸造废砂一般分为有机废砂和无机废砂，无机铸造废砂与一般固体废弃物不同，无机铸造废砂大多采用硅酸盐无机粘结剂即水玻璃，水玻璃铸造过程中高温固化，露天与雨水接触后，水玻璃会软化，碱性物质慢慢释放，长期污染地下水和土壤，一次废弃1吨水玻璃工艺铸造砂相当耗36％浓盐酸20～30公斤，即可以污染10万吨水。
铸造无机废砂再生就是要有效地使包裹在砂粒上的水玻璃膜壳去除，重新露出砂粒的表面，成为光滑洁净的、表面没有残留水玻璃的再生砂颗粒。由于水玻璃在空气中吸潮后，会呈软化甚至粘稠状，牢牢地附着在硅砂表面，现有的再生技术采用的简单机械研磨或风力研磨无法彻底去除废砂表面的水玻璃，再生过程消耗大量能量，制得的再生砂的质量却仍然难以达到重新投入生产的标准。
发明内容
为了解决上述问题，在现有利用再生无机废砂的基础上，本发明提供了一种铸造无机废砂再生方法及再生砂。
本发明采用以下技术方案：
一种铸造无机废砂再生方法，包括以下制备步骤：
S1：将废砂破碎，分选去除有色金属；
S2：投入高温热风研磨机中，在高温热风加热状态下，通入焙烧炉尾气，进行高温热风一段研磨；
S3：投入热风研磨机中，在热风加热状态下，通入经过螺旋沉降的焙烧炉尾气，进行热风二段研磨；
S4：投入焙烧炉焙烧；
S5：冷却筛分，得到再生砂。
进一步地，步骤S2焙烧炉尾气的温度为380～400℃，CO2含量≥90％。焙烧炉尾气中大量的CO2与水玻璃可以发生反应，生成水合物沉淀和脆性的碳酸钠，其反应过程如下：
Na2SiO3+H2O+CO2＝＝Na2CO3+H2SiO3↓
进一步地，步骤S2一段研磨的研磨轮转速为1500～2000r/min，研磨的压力为-0.2～-0.5MPa，研磨的时间为0.4～1.0h。
进一步地，步骤S2高温热风的温度为250～350℃。热风可以使得水玻璃失水变脆，同时可以加速水玻璃CO2的反应，使得废砂表面的水玻璃薄膜更容易被研磨干净。
进一步地，步骤S3经过螺旋沉降的焙烧炉尾气的温度为150～200℃，CO2含量≥90％。焙烧炉的尾气经过沉降后温度会有所降低，其中包含的细小颗粒杂质也会沉降从而使得尾气变得较为纯净，能够将剩下的水玻璃完全反应。
进一步地，步骤S3二段研磨的研磨轮转速为1200～1600r/min，研磨的压力为-0.2～-0.8MPa，研磨的时间为0.2～0.4h。
进一步地，步骤S3热风的温度为150～200℃。
进一步地，步骤S4焙烧的温度为670～700℃，焙烧时间为5.0～7.0h。高温焙烧可以去除废砂中的其他可燃杂质，提高二氧化硅含量，同时使残留在砂粒表面的水玻璃熔结钝化，降低再生砂电导率，其反应过程如下：
本发明还提供一种再生砂，采用上述的制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的一种铸造无机废砂再生方法，通过在一段研磨过程中通入富含CO2的焙烧炉尾气，利用CO2与水玻璃发生反应，同时利用焙烧炉尾气的高温加速此反应，使得废砂表面的水玻璃膜快速脆化生成水合物沉淀和脆性的碳酸钠，很容易便被研磨干净，且焙烧尾气中夹杂少量细沙颗粒，与废砂接触过程中也能够起到一定的研磨作用；通过在二段研磨中通入螺旋沉降后的焙烧炉尾气，一方面将一段研磨中剩余的水玻璃反应完全，另一方面经过螺旋沉降的焙烧炉尾气温度有所降低，携带的细小颗粒杂质也会沉降从而变得较为纯净，可以进一步去除一段研磨中产生的细小颗粒杂质，从而得到研磨彻底、杂质含量低的再生砂。
2.本发明提供的一种铸造无机废砂再生方法，再生步骤简单，且将再生工艺中，高温焙烧炉产生的焙烧尾气回收，重新投入再生过程中，不仅节约了再生工艺过程的能源消耗，降低了再生成本，还降低了热量排放，减少了环境污染，更提高了再生砂的质量。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，说明书中使用流程图对本发明的技术方案进行进一步的说明。
图1为本发明再生流程示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供一种铸造无机废砂再生方法，包括以下再生步骤：
S1：将无机废砂破碎，并通过涡电流分选机去除有色金属；
S2：投入高温热风研磨机中，保持300℃热风，进行高温热风一段研磨，其中，研磨轮转速为1700r/min,研磨时间为0.5h，研磨机内压力为-0.3MPa,同时通入温度大约为390℃的焙烧炉尾气，其中CO2≥90％；
S3：投入热风研磨机中，保持180℃热风，进行热风二段研磨，其中，研磨轮转速为1440r/min，研磨时间0.2h，研磨压力为-0.7MPa，同时通入经过螺旋沉降至温度大约为200℃的焙烧炉尾气，其中CO2≥90％；
S4：投入焙烧炉，保持680℃，焙烧6.0h；
S5：冷却筛分，得到再生砂。
根据《GBT7143-2010铸造用硅砂化学分析方法》、《GBT26659-2011铸造用再生硅》中记载的方法，对本例获得的再生砂进行性能测试，结果见表1。
实施例2
本实施例提供一种铸造无机废砂再生方法，包括以下再生步骤：
S1：将无机废砂破碎，并通过涡电流分选机去除有色金属；
S2：投入高温热风研磨机中，保持380℃热风，进行高温热风一段研磨，其中，研磨轮转速为1500r/min,研磨时间为0.8h，研磨机内压力为-0.5MPa,同时通入温度大约为390℃的焙烧炉尾气，其中CO2≥90％；
S3：投入热风研磨机中，保持150℃热风，进行热风二段研磨，其中，研磨轮转速为1440r/min，研磨时间0.3h，研磨压力为-0.5MPa，同时通入经过螺旋沉降至温度大约为180℃的焙烧炉尾气，其中CO2≥90％；
S4：投入焙烧炉，保持670℃，焙烧5.0h；
S5：冷却筛分，得到再生砂。
根据《GBT7143-2010铸造用硅砂化学分析方法》、《GBT26659-2011铸造用再生硅》中记载的方法，对本例获得的再生砂进行性能测试，结果见表1。
实施例3
本实施例提供一种铸造无机废砂再生方法，包括以下再生步骤：
S1：将无机废砂破碎，并通过涡电流分选机去除有色金属；
S2：投入高温热风研磨机中，保持340℃热风，进行高温热风一段研磨，其中，研磨轮转速为2000r/min,研磨时间为1.0h，研磨机内压力为-0.5MPa,同时通入温度大约为400℃的焙烧炉尾气，其中CO2≥90％；
S3：投入热风研磨机中，保持200℃热风，进行热风二段研磨，其中，研磨轮转速为1300r/min，研磨时间0.4h，研磨压力为-0.8MPa，同时通入经过螺旋沉降至温度大约为170℃的焙烧炉尾气，其中CO2≥90％；
S4：投入焙烧炉，保持690℃，焙烧7.0h；
S5：冷却筛分，得到再生砂。
根据《GBT7143-2010铸造用硅砂化学分析方法》、《GBT26659-2011铸造用再生硅》中记载的方法，对本例获得的再生砂进行性能测试，结果见表1。
对比例1
本对比例提供一种铸造无机废砂再生方法，与实施例1的主要区别在于，在高温热风一段研磨期间未通入焙烧炉尾气，包括以下再生步骤：
S1：将无机废砂破碎，并通过涡电流分选机去除有色金属；
S2：投入高温热风研磨机中，保持300℃热风，进行高温热风一段研磨，其中，研磨轮转速为1800r/min,研磨时间为0.6h，研磨机内压力为-0.5MPa；
S3：投入热风研磨机中，保持150℃热风，进行热风二段研磨，其中，研磨轮转速为1400r/min，研磨时间0.4h，研磨压力为-0.6MPa，同时通入经过螺旋沉降至温度大约为100℃的焙烧炉尾气，其中CO2≥90％；
S4：投入焙烧炉，保持690℃，焙烧5.0h；
S5：冷却筛分，得到再生砂。
根据《GBT7143-2010铸造用硅砂化学分析方法》、《GBT26659-2011铸造用再生硅》中记载的方法，对本例获得的再生砂进行性能测试，结果见表1。
对比例2
本对比例提供一种铸造无机废砂再生方法，与实施例1的主要区别在于，在热风二段研磨期间未通入经过螺旋沉降的焙烧炉尾气，包括以下再生步骤：
S1：将无机废砂破碎，并通过涡电流分选机去除有色金属；
S2：投入高温热风研磨机中，保持350℃热风，进行高温热风一段研磨，其中，研磨轮转速为1900r/min,研磨时间为1.0h，研磨机内压力为-0.2MPa,同时通入温度大约为400℃的焙烧炉尾气，其中CO2≥90％；
S3：投入热风研磨机中，保持190℃热风，进行热风二段研磨，其中，研磨轮转速为1500r/min，研磨时间0.2h，研磨压力为-0.8MPa；
S4：投入焙烧炉，保持700℃，焙烧6.0h；
S5：冷却筛分，得到再生砂。
根据《GBT7143-2010铸造用硅砂化学分析方法》、《GBT26659-2011铸造用再生硅》中记载的方法，对本例获得的再生砂进行性能测试，结果见表1。
对比例3
本对比例提供一种铸造无机废砂再生方法，与实施例1的主要区别在于，在两次研磨期间均未通入焙烧炉尾气，包括以下再生步骤：
S1：将无机废砂破碎，并通过涡电流分选机去除有色金属；
S2：投入高温热风研磨机中，保持300℃热风，进行高温热风一段研磨，其中，研磨轮转速为1800r/min,研磨时间为0.6h，研磨机内压力为-0.5MPa；
S3：投入热风研磨机中，保持150℃热风，进行热风二段研磨，其中，研磨轮转速为1400r/min，研磨时间0.4h，研磨压力为-0.6MPa；
S4：投入焙烧炉，保持690℃，焙烧5.0h；
S5：冷却筛分，得到再生砂。
根据《GBT7143-2010铸造用硅砂化学分析方法》、《GBT26659-2011铸造用再生硅》中记载的方法，对本例获得的再生砂进行性能测试，结果见表1。
表1
结果表明，通过本发明再生方法得到的无机再生砂，其物化性能优异，接近原砂，含水率和含泥量低、灼烧减量低，可直接替代原砂生产使用。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种铸造无机废砂再生方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1：将废砂破碎，分选去除有色金属；
S2：投入高温热风研磨机中，在高温热风加热状态下，通入焙烧炉尾气，进行高温热风一段研磨；
S3：投入热风研磨机中，在热风加热状态下，通入经过螺旋沉降的焙烧炉尾气，进行热风二段研磨；
S4：投入焙烧炉焙烧；
S5：冷却筛分，得到再生砂。
2.根据权利要求1所述的一种铸造无机废砂再生方法，其特征在于，步骤S2所述焙烧炉尾气的温度为380～400℃，CO2含量≥90％。
3.根据权利要求1所述的一种铸造无机废砂再生方法，其特征在于，步骤S2所述一段研磨的研磨轮转速为1500～2000r/min，研磨的压力为-0.2～-0.5MPa，研磨的时间为0.4～1.0h。
4.根据权利要求1所述的一种铸造无机废砂再生方法，其特征在于，步骤S2所述高温热风的温度为250～350℃。
5.根据权利要求1所述的一种铸造无机废砂再生方法，其特征在于，步骤S3所述经过螺旋沉降的焙烧炉尾气的温度为150～200℃，CO2含量≥90％。
6.根据权利要求1所述的一种铸造无机废砂再生方法，其特征在于，步骤S3所述二段研磨的研磨轮转速为1200～1600r/min，研磨的压力为-0.2～-0.8MPa，研磨的时间为0.2～0.4h。
7.根据权利要求1所述的一种铸造无机废砂再生方法，其特征在于，步骤S3所述热风的温度为150～200℃。
8.根据权利要求1所述的一种铸造无机废砂再生方法，其特征在于，步骤S4所述焙烧的温度为670～700℃，焙烧时间为5.0～7.0h。
9.一种再生砂，其特征在于，采用如权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到。
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