JP2014018862A

JP2014018862A - 鋳物砂の再生処理装置

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Publication number: JP2014018862A
Application number: JP2012173373A
Authority: JP
Inventors: Minoru Iwamoto; 実岩本
Original assignee: Taiyo Machinery Co Ltd
Current assignee: Taiyo Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2032-07-17
Also published as: JP5164013B1

Abstract

【課題】鋳物砂を再生処理機で処理した後の再付着した超微粉を効率良く除去し、再生工程における自硬性バインダー、例えば、水溶性アルカリフェノール樹脂との練成による混練強度をより一層向上させ、以って、強度ある鋳型が成型できるようにする。
【解決手段】振動式搬送機構によって攪拌室内で所定の方向に処理鋳物砂を搬送し、床搬送体の下方からエアを吹き込み、攪拌衝突部材を回転させて浮遊する処理鋳物砂に衝撃を付与し、超微粉を処理鋳物砂の表面から分離させ、前記エアと共に攪拌室外へ排出するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、解枠により分離された鋳物砂の再生処理方法と装置に関し、バインダーとして、例えば、水溶性アルカリフェノール樹脂を用いる鋳物砂の再生処理を行った後の処理鋳物砂の更なる再処理の方法と装置に関する。

一般に、バインダーを用いる鋳物砂は、使用後に回収し、再利用することが行われている。これにより資源再利用を図ると共に廃棄物を減少させることができる。こうした鋳物砂の再利用には、鋳物砂の表面に付着した残留物、即ち、微粉、粘結剤、残留金属（カリウム、ナトリウム）等を除去してやる必要がある。

このために、回収した鋳物砂を各種の方法、例えば、湿式、加熱式、乾式方法で表面処理する。設備等が比較的簡便にすむ方法として、遠心式研磨機を用い、砂に摩擦を与えて表面処理を行うことが知られているが、処理に当たって砂の破砕、微粒化が起こり、鋳物砂の表面での残留或いは再付着により再生歩留まり、即ち、本来の鋳物砂への復元率が悪くなり、再生後の自硬性バインダーとの練成による鋳型強度が上がり難いという問題がある。また、最近導入されている耐久性のある人工セラミック砂についても同様であって、再生におけるその表面処理のために、再生機を多段とせざるを得ないというのが現状である。

こうした問題解決のために、研磨機を用いた再生において、効率よく残留物を除去するべく、水を添加して研磨処理を行う方法が提案されている。この種の鋳物砂再生技術としては、次の文献が挙げられる。
特開２００８−３０１２０

上述した従来技術の水添加による研磨方法は、それまでの単純な機械的研磨に比べ、効率よく残留物を除去できるという利点があるが、全体工程も複雑となり、特に、研磨方法によれば、砂粒の表面に発生の静電気によって、研磨時に発生した残留金属等の超微粉が引き寄せられ、付着してしまう。
このため、水添加による研磨工程が好ましいものの、乾式研磨とを別工程で行うことが提案されているように、少なくとも２基の研磨機を備える必要があり、また、その乾式研磨に先行して、乾燥装置乃至自然乾燥による砂を乾燥させる工程も加わる。

何れにしても、砂粒の表面に再付着した超微粉の除去は容易ではなく、次工程で、バインダー、例えば、アルカリフェノール等により混練される際、こうした混練時に、残留金属等の超微粉がバインダーの機能を阻害してしまうという事態が問題となり、結果として、混練強度が低下し強度のある鋳型の成形が期待でき難いという問題が残っていた。

本発明は、かかる問題点に鑑み、研磨機などの再生処理機（バッチ式遠心研磨機、バッチ式混練機）でもって鋳物砂の付着残留物、特に残留金属等を除去した後、静電気などで再付着した超微粉を、慣性力を生かすことで効率良く除去し、以って、不純物残留頻度を最大限に抑え、次の再生工程における自硬性バインダー、例えば、水溶性アルカリフェノール樹脂との練成による混練強度をより一層向上させ、以って、強度ある鋳型が成型できるようにすることを目的とする。

本発明にかかる鋳物砂の再生処理方法は、上記目的を達成するために、再生処理機で付着残留物を除去処理し、超微粉が未だ残留付着している状態の処理鋳物砂を再度処理するところの鋳物砂の再生処理方法であって、
振動式搬送機構によって攪拌室内で所定の方向に処理鋳物砂を搬送し、該振動式搬送機構の床搬送体の下方からエアを吹き込み、処理鋳物砂を攪拌室内で浮遊させた状態において、該攪拌室内において攪拌衝突部材を回転させて処理鋳物砂に衝撃を付与し、超微粉を処理鋳物砂の表面から分離させ、前記エアと共に攪拌室外へ排出するようにした、という手段を講じたものである。

また、本発明にかかる鋳物砂の再生処理装置は、上記目的を達成するために、再生処理機で付着残留物を除去処理し、超微粉が未だ残留付着している状態の処理鋳物砂を再度処理するところの鋳物砂の再生処理装置であって、
処理室（１）の底部に配置された振動式搬送機構（２）と、前記振動式搬送装置（２）の床搬送体（２Ａ）に設けられた複数のエア噴出し口（２ａ）と、前記エア噴出し口（２ａ）から前記処理鋳物砂を浮遊させる圧力のエアを処理室（１）の中に供給するための排風機（３）と、前記床搬送体（２Ａ）の上方に近接して回転自在に設けられた攪拌衝突部材（４）と該攪拌衝突部材（４）を回転駆動する電動モータ（５）と、前記処理室（１）に設けられた排気ダクト（６）とから成り、前記攪拌衝突部材（４）を、浮遊している前記処理鋳物砂に衝突させるように構成した、という手段を講じたものである。

本発明にいう処理鋳物砂とは、再生処理を目的として再生処理機で一旦処理された鋳物砂を意味する。
本発明にいう再生処理機とは、（バッチ式遠心研磨機、バッチ式混練機）などの公知の処理機をいう。
本発明にいう振動式搬送機構とは、振動モータなどを用いて振動させ、その床搬送体に載置された鋳物砂を一定方向に移動させ得る振動を生み出すタイプのもを言う。
本発明においては、超微粉の排出は、エア供給用の排風機によって行うが、その他に吸引ブロアを併設して行うようにしてもよい。
前記攪拌衝突部材は、実施例では２基併設しているが，１基でも３基以上でもよい。

本発明によれば、再生処理機で研磨処理した後に静電気などで再付着した超微粉を、エアで浮遊させた状態で攪拌衝突部材で衝撃を与えることで、単なる攪拌翼と鋳物砂の接当に比べ、鋳物砂の慣性力を生かして大きな衝撃力を付与することができて、超微粉の分離を一層効果的に行うことができ、以って、不純物残留頻度を最大限に抑え、次の再生工程における自硬性バインダー、例えば、水溶性アルカリフェノール樹脂との練成による混練強度をより一層向上させ、結果として強度ある鋳型が成型できる利点がある。
また、本発明によれば、処理鋳物砂に対して強力な衝撃力を付与できるため、従来の残留バインダ除去も同時に行い得る利点もある。

本発明によれば、実施例で述べるように、超微粉の残量を略０．２％以下に抑え、自硬性バインダ（アルカリフェノールの場合）の混練強度を、２５％程度向上させることができるという結果が得られている。
本発明にかかるその他の具体的効果については、以下の実施例の説明から明らかとなろう。

発明を実施するための好適形態

本発明の方法の実施に際しては、前記処理鋳物砂が、振動式搬送機構の床搬送体から１５０ｍｍ乃至３００ｍｍの高さの層状の高い密度で浮遊させておいて、この処理鋳物砂に対して攪拌衝突部材を直接衝突、又は攪拌衝突部材と衝突した処理鋳物砂同士の衝突によって、超微粉を処理鋳物砂の表面から分離させるのが好ましい。

このように処理鋳物砂を高い密度の状態で浮遊させておいて攪拌衝突部材を衝突させると、攪拌衝突部材による処理鋳物砂への直接の衝撃力付与の他に衝撃を受けた処理鋳物砂同士が衝突する作用も期待でき、超微粉の分離効率を高めることができる。例えば、所定の処理能力３０００ｋｇ／ｈにおいて、所定の処理室１の容積２．０ｍ^３であれば、１５０ｍｍ乃至３００ｍｍの浮遊状態が好適衝撃力の付与（超微粉の分離）に好ましいことが分かっている。

本発明の装置の実施に際しては、前記攪拌衝突部材（４）が、前記処理室（１）の上方から垂下された回転軸（４ａ）に回転部材（４ｂ）を設け、該回転部材（４ｂ）に複数本の衝突棒（４ｃ）を下方に向けて延設するようにして構成されていることが好ましい。

このように攪拌衝突部材を構成すると、棒状体故に回転時の攪拌作用において、攪拌翼形状に比べて乱流が発生し難く、従って、処理鋳物砂の浮遊に予め方向性を持たせることが無く、その分、衝撃力を有効に作用させることができる。
また、この構造であれば、多数の衝突棒を林立させることも容易であるので、この場合には、処理鋳物砂に対する衝突確率を大幅に増やすことができ、超微粉の分離効率を一高めることができる。

また、前記エア噴出し口（２ａ）は、前記振動式搬送装置（２）の床搬送体（２Ａ）に形成された複数のスリット（２ｂ）の各々を、その幅方向に跨ぐように、そのスリット（２ｂ）の長手方向において所定の間隔でスペーサー（２ｃ）が配置され、該スペーサー（２ｃ）の上方から前記スリット（２ｂ）を塞ぐように設けた閉塞板（２ｅ）により複数の前記スペーサー（２ｃ）間において、横向きに開口されるように構成されていることが好ましい。
このように構成すると、エア噴出し口が上向きでなく、横向きとなっているので、上方から処理鋳物砂を投入した場合に、簡単に処理鋳物砂がエア噴出し口から下方に落下してしまう虞がない。

更に、一列の前記スリット（２ｂ）の前記スペーサー（２ｃ）とそのスリット（２ｂ）に隣接するスリット（２ｂ）の前記スペーサー（２ｃ）とは相互に位相をずらせて配置され、隣接するスリット（２ｂ）同士の前記エア噴出し口（２ａ）が直接に対向しないように構成されていることが好ましい。

このように構成することで、隣接するスリット同士の前記エア噴出し口が、配置されたスリット間において衝突することがなく、床搬送体の上を十分に直進して上昇することになり、衝突よる乱流が発生するのを未然に回避し、以って、処理鋳物砂を略均一厚みの層状に浮遊させることができ、これによって、攪拌衝突部材による衝突確率を向上させ、超微粉の分離効率を一層高めることができる。

本発明にかかる処理鋳物砂の再生処理装置の一部切り欠き斜視図。本発明にかかる処理鋳物砂の再生処理装置の一部断面正面図。本発明にかかる処理鋳物砂の再生処理装置の一部断面平面図。本発明にかかる処理鋳物砂の再生処理装置の側面面。本発明にかかる攪拌衝突部材の斜視図。本発明にかかる振動式搬送装置の床搬送体の要部の拡大斜視図。本発明にかかる振動式搬送装置の床搬送体の要部の拡大縦断面。

以下、本発明にかかる鋳物砂の再生処理装置について、図面を参照して詳述する。
この再生処理装置は、図示及び説明省略する公知の遠心式研磨機（再生処理機）で付着残留物を除去処理し、超微粉が未だ残留付着している状態の処理鋳物砂を再度処理するものであって、処理室１の底部に配置された振動式搬送機構２と、前記振動式搬送装置２の床搬送体２Ａに設けられた複数のエア噴出し口２ａと、前記エア噴出し口２ａから前記処理鋳物砂を浮遊させる圧力のエアを処理室１の中に供給するための排風機３と、前記床搬送体２Ａの上方に近接して回転自在に設けられた攪拌衝突部材４と該攪拌衝突部材４を回転駆動する電動モータ５と、前記処理室１に設けられた排気ダクト６とから成り、前記攪拌衝突部材４を、浮遊している前記処理鋳物砂に衝突させるように構成している。

前記処理室１は、その一側端の上方に設けたホッパー１０（ここでは、連続供給のラインに代えて、暫定設置されたもの）から処理鋳物砂を下方に投入するようにして供給し、他側端から再度処理された処理鋳物砂を取り出す構成とされている。この処理室１は、ここでは、容積が２．０ｍ^３とされている。

そして、この処理室１は、下側の振動側部１Ａと上側の固定側部１Ｂとに２分割されており、両者は、弾性緩衝材１１で連結されているが、その分割壁はなく、内部空間としては一つの直方体を形成している。そして、設置フロアーに対する支柱１２は、前記上側の固定側部１Ｂに固定され、下方に伸びてフロアーに固定され、下側の振動側部１Ａは、前記支柱１２に支持された緩衝機構１４（バネ）に支持されている。

そして、前記振動式搬送装置２は、前記下側の振動側部１Ａとこれの両外側壁に設けられた振動モータ１３Ａ，１３Ｂと、下側の振動側部１Ａの上部近傍に位置された床搬送体２Ａで構成されている。
この床搬送体２Ａの上に処理鋳物砂が投入されることになる。

前記床搬送体２Ａに設けられた複数のエア噴出し口２ａは、図６及び図７に示すように、次のように構成されている。
即ち、前記振動式搬送装置２の床搬送体２Ａに形成された複数のスリット２ｂの各々を、その幅方向に跨ぐように、そのスリット２ｂの長手方向において所定の間隔でスペーサー２ｃが配置され、該スペーサー２ｃの上方から前記スリット２ｂを塞ぐように設けた閉塞板２ｅにより、ボルト２ｄで押さえて、複数の前記スペーサー２ｃ間において、横向きに開口されるように構成されている。

そして、一列の前記スリット２ｂの前記スペーサー２ｃとそのスリット２ｂに隣接するスリット２ｂの前記スペーサー２ｃとは相互に位相をずらせて配置され、隣接するスリット２ｂ同士の前記エア噴出し口２ａが直接に対向しないように構成されている。
この実施例では、前記スリット２ｂは、幅２５ｍｍであり、隣接するスリット２ｂ同士の間隔は、７０ｍｍであり、前記スペーサー２ｃの幅は、２５ｍｍで、長さは３０ｍｍ、厚みは，２ｍｍのものである。

上述したエア噴出し口２ａからの強力なエア吹き出しを行うための排風機３は、ここでは、７．５ＫＷのものであり、風量は、３６００ｍ^３／ｈのもので、前記床搬送体２Ａの面積１．４ｍ^２及び処理鋳物砂の処理重量３０００Ｋｇ／ｈに対応するものが選定されている。
この排風機３により、前記処理鋳物砂が、振動式搬送機構２の床搬送体２Ａから、ここでは、２００ｍｍ（１５０ｍｍ乃至３００ｍｍの高さでも機能する）の高さの層状の高い密度で浮遊させ（現実には、その高さ域で上下変位している）、この処理鋳物砂に対して攪拌衝突部材４を直接衝突、又は攪拌衝突部材と衝突した処理鋳物砂同士の衝突によって、超微粉を処理鋳物砂の表面から分離させるのである。

そして、前記攪拌衝突部材４は、前記処理室１の上方から垂下された回転軸４ａに、円板上の回転部材４ｂを設け、該回転部材４ｂに、ここでは６３本の衝突棒（ピン）４ｃを、ボルト止めにより、下方に向けて延設するようにして構成されている。前記回転軸４ａは、筒状軸受け４ｄによって、軸承されている。
前記回転軸４ａは、回転駆動する電動モータ５に連結されており、該電動モータ５は、処理室１の上に設置されている。
このような攪拌衝突部材４、電動モータ５は、この実施例では、処理鋳物砂の搬送方向に、２基設置されている。尤も、１基、３基など、設置基数は、適宜選択してよい。

また、前記処理室１に設けられた排気ダクト６は、前記２基の攪拌衝突部材４の後の位置に設けられ、分離した超微粉を上方に向けて送り出し、外部に排出するダクト（図示省略）に連結される。この場合、前記ダクトに吸引ブロアを備えた集塵機に吸引して廃棄処理するようにしてもよい。

この鋳物砂の再生処理方法は、次のように行われる。再生処理機で付着残留物を除去処理し、超微粉が未だ残留付着している状態の処理鋳物砂を再度処理するのであるが、先ず、ホッパー１０から、処理鋳物砂を所定量、処理質１内に投入する。

次いで、振動モータ１３Ａ，１３Ｂの駆動で、振動式搬送機構２によって攪拌室１内で所定の方向に処理鋳物砂を搬送し、該振動式搬送機構２の床搬送体２Ａの下方から、排風機３によってエアを吹き込み、処理鋳物砂を攪拌室１内で浮遊させる。

このうに処理鋳物砂を攪拌室１内で浮遊させた状態において、該攪拌室１内において、電動モータ５の駆動により、攪拌衝突部材４である衝突棒（ピン）４ｃを回転させて処理鋳物砂に衝撃を付与し、超微粉を処理鋳物砂の表面から分離させ、前記エアと共に処理室１外へ排出するのである。

この際、前記処理鋳物砂が、振動式搬送機構２の床搬送体２Ａから、ここでは、２００ｍｍ（１５０ｍｍ乃至３００ｍｍの高さでも機能する）の高さの層状の高い密度で浮遊させておいて、この処理鋳物砂に対して攪拌衝突部材４の衝突棒（ピン）４ｃを直接衝突、又は攪拌衝突部材と衝突した処理鋳物砂同士の衝突、によって、超微粉を処理鋳物砂の表面から分離させるのである。

上述の結果、処理鋳物砂の超微粉の残量は、０．２％以下に抑えることが出来た。
そして、再生の混練強度は、２５％以上に改善されたのであり、もって、強度ある鋳型の成型ができるようになった。

本発明にかかる鋳物砂の再生処理方法と装置は、再生処理機で処理した処理鋳物砂の付着残留物を更に除去するだけでなく、再生処理機そのものの機能も発揮可能であるので、広く応用できる。

１：処理室
２：振動式搬送機構
２Ａ：床搬送体
２ａ：エア噴出し口
２ｂ：スリット
２ｃ：スペーサー
２ｅ：閉塞板
３：排風機
４：攪拌衝突部材
４ａ：回転軸
４ｂ：回転部材
４ｃ：衝突棒
５：電動モータ
６：排気ダクト

本発明にかかる鋳物砂の再生処理装置は、上記目的を達成するために、次の手段を講じたものである。

即ち、本発明にかかる鋳物砂の再生処理装置は、上記目的を達成するために、再生処理機で付着残留物を除去処理し、超微粉が未だ残留付着している状態の処理鋳物砂を再度処理するところの鋳物砂の再生処理装置であって、
処理室（１）の底部に配置された振動式搬送機構（２）と、前記振動式搬送装置（２）の床搬送体（２Ａ）に設けられた複数のエア噴出し口（２ａ）と、前記エア噴出し口（２ａ）から前記処理鋳物砂を浮遊させる圧力のエアを処理室（１）の中に供給するための排風機（３）と、前記床搬送体（２Ａ）の上方に近接して回転自在に設けられた攪拌衝突部材（４）と該攪拌衝突部材（４）を回転駆動する電動モータ（５）と、前記処理室（１）に設けられた排気ダクト（６）とから成り、前記攪拌衝突部材（４）が、前記処理室（１）の上方から垂下された回転軸（４ａ）に回転部材（４ｂ）を設け、該回転部材（４ｂ）に複数本の衝突棒（４ｃ）を下方に向けて延設するようにして構成され、前記衝突棒（４ｃ）を、浮遊している前記処理鋳物砂に衝突させるように構成した、という手段を講じたものである。

本発明によれば、再生処理機で研磨処理した後に静電気などで再付着した超微粉を、エアで浮遊させた状態で、下方に延設された攪拌衝突部材の複数本の衝突棒で衝撃を与えることで、単なる攪拌翼と鋳物砂の接当に比べ、鋳物砂の慣性力を生かして大きな衝撃力を付与することができて、超微粉の分離を一層効果的に行うことができ、以って、不純物残留頻度を最大限に抑え、次の再生工程における自硬性バインダ、例えば、水溶性アルカリフェノール樹脂との練成による混練強度をより一層向上させ、結果として強度ある鋳型が成型できる利点がある。
また、本発明によれば、処理鋳物砂に対して強力な衝撃力を付与できるため、従来の残留バインダ除去も同時に行い得る利点もある。

Claims

再生処理機で付着残留物を除去処理し、超微粉が未だ残留付着している状態の処理鋳物砂を再度処理するところの鋳物砂の再生処理方法であって、
振動式搬送機構によって攪拌室内で所定の方向に処理鋳物砂を搬送し、該振動式搬送機構の床搬送体の下方からエアを吹き込み、処理鋳物砂を攪拌室内で浮遊させた状態において、該攪拌室内において攪拌衝突部材を回転させて処理鋳物砂に衝撃を付与し、超微粉を処理鋳物砂の表面から分離させ、前記エアと共に攪拌室外へ排出するようにした、ことを特徴とする鋳物砂の再生処理方法。
前記処理鋳物砂が、振動式搬送機構の床搬送体から１５０ｍｍ乃至３００ｍｍの高さの層状の高い密度で浮遊させておいて、この処理鋳物砂に対して攪拌衝突部材を直接衝突、又は攪拌衝突部材と衝突した処理鋳物砂同士の衝突によって、超微粉を処理鋳物砂の表面から分離させる、ことを特徴とする請求項１に記載の鋳物砂の再生処理方法。
再生処理機で付着残留物を除去処理し、超微粉が未だ残留付着している状態の処理鋳物砂を再度処理するところの鋳物砂の再生処理装置であって、
処理室（１）の底部に配置された振動式搬送機構（２）と、前記振動式搬送装置（２）の床搬送体（２Ａ）に設けられた複数のエア噴出し口（２ａ）と、前記エア噴出し口（２ａ）から前記処理鋳物砂を浮遊させる圧力のエアを処理室（１）の中に供給するための排風機（３）と、前記床搬送体（２Ａ）の上方に近接して回転自在に設けられた攪拌衝突部材（４）と該攪拌衝突部材（４）を回転駆動する電動モータ（５）と、前記処理室（１）に設けられた排気ダクト（６）とから成り、前記攪拌衝突部材（４）を、浮遊している前記処理鋳物砂に衝突させるように構成した、ことを特徴とする鋳物砂の再生処理装置。
前記攪拌衝突部材（４）が、前記処理室（１）の上方から垂下された回転軸（４ａ）に回転部材（４ｂ）を設け、該回転部材（４ｂ）に複数本の衝突棒（４ｃ）を下方に向けて延設するようにして構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の鋳物砂の再生処理装置。
前記エア噴出し口（２ａ）は、前記振動式搬送装置（２）の床搬送体（２Ａ）に形成された複数のスリット（２ｂ）の各々を、その幅方向に跨ぐように、そのスリット（２ｂ）の長手方向において所定の間隔でスペーサー（２ｃ）が配置され、該スペーサー（２ｃ）の上方から前記スリット（２ｂ）を塞ぐように設けた閉塞板（２ｅ）により複数の前記スペーサー（２ｃ）間において、横向きに開口されるように構成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の鋳物砂の再生処理装置。
一列の前記スリット（２ｂ）の前記スペーサー（２ｃ）とそのスリット（２ｂ）に隣接するスリット（２ｂ）の前記スペーサー（２ｃ）とは相互に位相をずらせて配置され、隣接するスリット（２ｂ）同士の前記エア噴出し口（２ａ）が直接に対向しないように構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の鋳物砂の再生処理装置。