JPS6253255B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、鋳造に係り、更に詳細には使用済の
鋳物砂の分離回収方法に係る。 従来技術 鋳型の形成に使用される鋳物砂は、従来より一
般に、経済性や省資源等の観点より鋳物用再生砂
として繰返し循環再生使用されている。 一般に、内燃機関用シリンダブロツクの如く中
空部を有する鋳物の製造に使用される鋳型は、鋳
物の主要部を形成する主型（生型）と中空部を形
成する中子（シエル型）とよりなつており、生型
は元砂としてのケイ砂に粘土やベントナイトの如
き無機粘結剤や少量の水、石炭粉などが添加され
た生型砂にて形成され、シエル型は元砂としての
粒度や形状ケイ砂にフエノール樹脂の如き有機粘
結剤が添加されたシエル砂にて形成される。かか
る生型とシエル型とよりなる使用済の鋳型より鋳
物砂を回収するに際しては、生型砂及びシエル砂
の元砂（ケイ砂）の粒度や形状種類及びそれらに
添加される粘結剤の種類や量などが相互に異なる
ことから、生型砂又はシエル砂に他方の砂が混入
すると粘結剤添加量の増大、再生処理コストの増
大などの不具合が生じるため、生型砂及びシエル
砂が相互に混合しないようそれらをできるだけ互
に分離して回収することが望ましい。しかし鋳造
工程後の鋳型の一部は溶湯の熱影響によりその結
合力を失つて崩壊し、また解枠や搬送の過程に於
て機械的な力を受けることによつて崩壊し、生型
砂及びシエル砂は単粒から塊状までの種々の形態
を呈し、相互に混合し易いため、それらを確実に
互に分離して回収することは非常に困難であり、
またその場合混入比率も鋳造条件、鋳造設備など
により大きく変動する。 かかる問題に対処する一つの方法として、塊状
の生型砂及びシエル砂の混合物に対し篩分けを行
うと、粘結剤として無機粘結剤が添加された生型
砂は崩れ易く、粘結剤として有機粘結剤が添加さ
れたシエル砂は崩れ難いという性質を利用し、こ
れにより生型砂とシエル砂との混合砂を生型砂と
シエル砂とに分離する方法が知られている。しか
しかかる方法によつては、単粒又はそれに近い状
態にて回収された混合砂を生型砂及びシエル砂に
それぞれ高純度にて分離することができない。 また上述の如き問題に対処する他の方法とし
て、特公昭55−4510号、特開昭58−128246号、同
第58−128248号明細書に開示された方法が知られ
ており、これらの方法は何れも使用済の鋳物砂に
対し磁選を行い、磁着分を不純物として除去し、
非磁着分に対し再生処理を行つてこれをシエル砂
として再利用せんとするものである。しかしこれ
らの方法に於ては、回収砂の品質を向上させよう
とすればそれに対応して回収砂の回収率が低下す
るという問題があり、またこれらの方法によつて
は使用済の鋳物砂より生型砂及びシエル砂の両方
をそれぞれ高純度にて分離回収することができな
いという問題がある。 本願発明者等は、従来の鋳物砂の回収方法に於
ける上述の如き問題に鑑み、使用済の鋳物砂を磁
選により磁着砂と非磁着砂とに分離し、磁着砂及
び非磁着砂の成分及び性質を詳細に検討する実験
的研究を行つた結果、磁着砂及び非磁着砂はそれ
ぞれ生型砂及びシエル砂として使用されるに適し
た成分及び性質を有しており、また磁選に先立ち
使用済の鋳物砂を所定寸法以下の単粒又はそれに
近い状態に処理することが好ましいことを見出し
た。 発明の目的 本発明は、本願発明者等が行つた実験的研究の
結果得られた知見に基づき、使用済の鋳物砂より
生型砂及びシエル砂をそれぞれ高純度にて効率良
く且低廉に回収することのできる方法を提供する
ことを目的としている。 発明の構成 上述の如き目的は、本発明によれば、ケイ砂を
主成分とする生型砂と同じくケイ砂を主成分とす
るシエル砂とよりなる使用済の鋳物砂より所定寸
法以下の鋳物砂を回収し、これを磁選により磁着
砂と非磁着砂とに分離し、前記磁着砂を生型砂回
収系へ回収し、前記非磁着砂をシエル砂回収系へ
回収する使用済鋳物砂の分離回収方法によつて達
成される。 発明の作用及び効果 本発明によれば、生型砂とシエル砂とを含む使
用済の鋳物砂が磁選により磁着砂と非磁着砂とに
分離され、磁着砂及び非磁着砂がそれぞれ生型砂
及びシエル砂として使用されるに適した成分及び
性質を有していることに着目し、磁着分を不純物
として廃棄するのではなく、磁着砂及び非磁着砂
がそれぞれ生型砂用元砂及びシエル砂用元砂とし
て回収されるので、使用済の鋳物砂より生型砂及
びシエル砂の両方をそれぞれ高純度且高回収率に
て回収することができる。 また本発明によれば、特公昭55−4510号及び特
開昭58−128246号明細書に開示された方法の場合
の如く、磁選に先立ち砂粒の表面に付着している
粘結剤等の不純物を除去することは不要であり、
またシエル砂に生型砂が混入しないよう細心の注
意を払う必要はないので、鋳物砂の回収を能率良
く低廉に実施することができ、特に生型砂の砂粒
に付着しているベントナイトの如き無機粘結剤を
も有効に再利用することができ、またシエル砂中
に含まれる有機粘結剤等の量が大幅に低減される
ので、回収された生型砂及びシエル砂の再利用に
際しそれぞれに添加される無機粘結剤及び有機粘
結剤の添加量を低減することができ、またシエル
砂の焙焼再生工程に於て消費されるエネルギを低
減することができ、これにより生型砂及びシエル
砂の再生コストを大幅に低減することができる。 本発明の方法の一つの詳細な特徴によれば、使
用済の鋳型より所定寸法以下の鋳物砂を回収する
工程に於ては、解枠等により鋳型を崩壊させ、こ
れを紛砕し、篩分けすることにより、鋳物砂が所
定寸法以下の状態、即ち単粒又はそれに近い状態
にされ、また篩分けられた塊状の鋳物砂は更に紛
砕されることにより単粒又はこれに近い状態にさ
れ、これにより実質的に全ての鋳物砂が磁選処理
に付され、これにより鋳物砂の高回収率化が図ら
れると共に、磁選による磁着砂と非磁着砂への分
離、即ち生型砂用元砂とシエル砂用元砂への分離
効率が向上される。尚この場合、前記所定寸法は
10mm、特に５mmであることが好ましい。 本発明の方法の他の一つの詳細な特徴によれ
ば、回収された鋳物砂を磁選により磁着砂と非磁
着砂とに分離する工程に先立ち又はこの工程後
に、回収された鋳物砂又は回収された生型砂より
鉄片が湯だまの如き強磁性物が補助的な磁選によ
り除去され、これにより生型砂用元砂に強磁性物
が比較的多量に混入することに起因する焼着、鋳
肌不良、差込み、鋳型の崩壊性悪化などの問題の
発生が回避される。尚この場合、前記補助的な磁
選は鋳物砂を磁着砂と非磁着砂とに分離するため
に行われる磁選（本磁選）の能率を向上させるべ
く、前記補助的な磁選は本磁選に先立つて行われ
ることが好ましい。また補助的な磁選に於て磁着
砂が強磁性不純物として除去されることを回避す
べく、補助的な磁選の磁場の強さは本磁選の磁場
の強さよりも弱く設定されることが好ましく、例
えば補助的な磁選の磁場の強さは1000〜4000ガウ
ス、特に1500〜3000ガウスに設定され、本磁選の
磁場の強さは16000〜27000ガウス、特に18000〜
23000ガウスに設定されることが好ましい。 実施例 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。 第１図は本発明による方法の実施に使用される
に好適な鋳物砂の分離回収システムを示す概略構
成図である。図に於て、１は生型とシエル型とよ
りなる使用済の鋳型より回収された生型砂及びシ
エル砂を含む塊状の混合砂２を紛砕するクラツシ
ヤーを示している。クラツシヤー１は図示の実施
例に於てはロータリクラツシヤースクリーンであ
り、軸線３に対し同心に配置された所定メツシユ
の円筒状スクリーン４と円筒体５とを有し、図に
は示されていないアクチユエータにより軸線３の
周りに回転駆動されるようになつている。混合砂
２はホツパ６を経てスクリーン４内へその一端よ
り導入され、該スクリーン内にて互に衝突するこ
とにより比較的大きい塊状体が単粒又は比較的小
さい塊状体に紛砕され、所定の寸法以下に紛砕さ
れた混合砂７はスクリーンを通過して円筒体５内
へ移動し、該円筒体の一端よりベルトコンベア８
上へ落下する。スクリーン４内に残存する比較的
大きい塊状体はホツパ６へリサイクルされ、又は
焙焼炉３９へ直接投入される。ベルトコンベア８
上へ落下した混合砂７は該ベルトコンベアにより
図にて右方へ搬送され、ホツパ９を経て篩装置１
０へ導かれる。 篩装置１０は図示の実施例に於てはバイブレー
テイングスクリーンであり、ばね１１を介してフ
レーム１２によつて支持され実質的にロート状を
なす本体１３と、該本体の上端に張設された所定
メツシユのスクリーン１４と、図には示されてい
ないが本体及びスクリーンを上下方向及び図にて
左右の方向へ加振するアクチユエータとを有して
いる。混合砂７内に含まれ篩装置１０により篩分
けられた塊状の混合砂１５はスクリーン１４の図
にて右端よりベルトコンベア１６上へ落下し、該
ベルトコンベアにより鋳物砂の分離回収システム
より排出され、又はホツパ６へリサイクルされ
る。篩装置１０の下方にはベルトコンベア１７が
設けられており、スクリーン１４を通過した所定
寸法以下の混合砂１８は本体１３内を下方へ移動
してベルトコンベア１７上へ落下し、該ベルトコ
ンベアによつて図にて右方へ搬送される。ベルト
コンベア１７の下流側端部上方には補助磁選機１
９が配置されている。 補助磁選機１９は図示の実施例に於てはオーバ
ーバンドマグネツトであり、等脚台形の四つの頂
点に設けられた四つのプーリ２０と、それらのプ
ーリに巻き掛けられたベルト２１と、該ベルトの
当脚台形の底辺をなす部分の内側に設けられた磁
石２２とを有しており、ベルト２１は磁石２２の
下方の部分の移動方向が図に於て右方となるよう
図には示されていないアクチユエータにより矢印
の方向へ駆動されるようになつている。ベルトコ
ンベア１７によりその下流側端部へ搬送されシユ
ート２３内へ排出される混合砂１８に含まれる鉄
片の如き強磁性物２４は、磁石２２の吸引力によ
つて吸引されベルト２１の表面に付着し、ベルト
２１によつて図にて右方へ搬送され、補助磁選機
１９の図にて右端に於て磁石２２による吸引力よ
りも強磁性物に作用する重力が上回ることによ
り、強磁性物はシユート２５を経てベルトコンベ
ア２６上へ落下する。ベルトコンベア２６上へ落
下した強磁性物２４は該ベルトにより鋳物砂の分
離回収システムより排出される。 ベルトコンベア１８の下流側端部の下方には磁
選機２７が配置されている。ベルトコンベア１８
より排出された補助磁選機１９によつて強磁性物
が除去された混合砂２８は、シユート２３を経て
磁選機２７内へ導入される。磁選機２７は磁石２
２によりベルトコンベア１８の下流側端部近傍に
創成される磁場の強さよりも強い磁場を内部に創
成し得るようになつており、これによりそれに導
入された混合砂２８を磁着砂２９と非磁着砂３０
とに連続的に分離するようになつてる。磁選機２
７により分離された磁着砂２９及び非磁着砂３０
はそれぞれベルトコンベア３１及び３２上へ落下
し、それぞれのベルトコンベアによつて磁着砂貯
容タンク３３及び非磁着砂貯容タンク３４内へ導
かれ、それぞれ生型砂用元砂及びシエル砂用元砂
として回収される。 タンク３３内に回収された磁着砂２９はモータ
３５により回転駆動されるスクリユーフイーダ３
６により必要に応じてタンク３３より取出され
て、生型形成に供される。またタンク３４内に回
収された非磁着砂３０はモータ３７により回転駆
動されるスクリユーフイーダ３８により必要に応
じてシユート３９ａを経て焙焼炉３９へ導かれ、
該焙焼炉により焙焼されることによつて砂粒の表
面に付着していた変質した有機粘結材が除去さ
れ、かくして処理された非磁着砂４０は非磁着砂
貯容タンク４１内に導かれ、更にモータ４２によ
り回転駆動されるスクリユーフイーダ４３により
必要に応じてタンク４１より取出され、シエル砂
用元砂としてフエノール樹脂にて被覆された状態
でシエル型の形成に使用される。 かくして構成された鋳物砂分離回収システムを
用いて行われる本発明の方法は以下の如く実施さ
れる。 先ず生型とシエル型とよりなる使用済の鋳型よ
り回収された混合砂２がホツパ６を経てクラツシ
ヤー１内へ導かれ、該クラツシヤーによつて紛砕
された混合砂７がベルトコンベア８及びホツパ９
を経て篩装置１０へ導かれ、該篩装置によつて塊
状の混合砂１５が除去され、所定寸法以下の混合
砂１８がベルトコンベア１７によつてその下流側
端部へ導かれ、補助磁選機１９によつて混合砂１
８に含まれる鉄片の如き強磁性物２４が除去され
る補助的な磁選が行われ、かくして強磁性物が除
去された混合砂２８が磁選機２７へ導かれ、該磁
選機により磁着砂２９と非磁着砂３０とに分離さ
れ、ベルトコンベア３１及び３２によりそれぞれ
タンク３３及び３４へ導かれ、それぞれ生型砂用
元砂及びシエル砂用元砂として回収される。特に
非磁着砂３０はタンク３４より焙焼炉３９へ導か
れ、該焙焼炉によつて有機粘結剤を除去する再生
処理が行われ、タンク４１内にシエル砂用元砂と
して回収される。 尚本発明の方法に於ては、補助磁選機１９によ
る補助的な磁選は、第１図に於て仮想線にて示さ
れている如く、補助磁選機１９、シユート２５、
ベルトコンベア２６がベルトコンベア３１の下流
側端部の側に設けられることにより、補助的な磁
選が磁着砂２９に対し行われても良く、また補助
的な磁選が省略されても良い。 次に第１図に示されたシステムを用いて行われ
た本発明の分離回収方法の具体的実施例について
説明する。 先ず内燃機関用シリンダブロツクの鋳造に使用
された生型とシエル型とよりなる鋳型より回収さ
れた混合砂２をクラツシヤー１内へ導いて紛砕
し、かくして紛砕された混合砂７をベルトコンベ
ア８及びシユート９を経て篩装置１０の開き目が
直径５mmに設定されたスクリーン１４上へ導き、
篩装置１０により直径５mm以下の単粒又はそれに
近い状態に篩分けられた混合砂１８をベルトコン
ベア１７により補助磁選機１９の下方へ導き、ベ
ルトコンベア１７の下流側端部近傍の磁場の強さ
が1500〜3000ガウスに設定された補助磁選機１９
によつて鉄片の如き強磁性物２４を除去し、かく
して強磁性物が除去された混合砂（磁選元砂）２
８を内部の磁場の強さが20000ガウスに設定され
た回転マトリツクス型乾式高勾配磁選機２７によ
り磁着砂２９と非磁着砂３０とに分離し、それぞ
れの砂をタンク３３及び３４内に回収した。 かくして回収された磁着砂、非磁着砂及び磁選
元砂について粒度指数、活性粘土分量、イグロ
ス、固定炭素量、揮発分量の測定を行つた。その
結果を表１に示す。尚表１に於て、イグロスとは
磁選元砂等を1000℃に１時間加熱した場合の灼熱
減量であり、揮発分量とは磁選元砂等を950℃に
２分間加熱した場合に失われる炭素量であり、固
定炭素量は上述の処理後に残存する炭素量を意味
する。

【表】 表１より、生型砂の主粘結剤であるベントナイ
トの含有率を示す活性粘土分量は磁着砂が最も高
く、従つて磁着砂は生型砂分が多く、生型砂用元
砂として再利用されるに適していることが解る。 また上述の３種類の砂について、砂100重量部
に対しコンパクタビリテイ値が40〜55％になるよ
う水を2.5〜3.0重量部加え、シンプソン型混練機
（ジヨージフツシヤー社製）にて５分間混練を行
い、生砂湿態抗圧強度を測定した。 その結果を下記の表２及び第２図に示す。

【表】 表２及び第２図より、磁着砂は生型に要求され
る湿態抗圧強度が高く、この点からも磁着砂は生
型砂分が多く、生型砂用元砂として再利用される
適していることが解る。 また上述の３種類の砂をシエル砂として再使用
する場合の適正を解認すべく、上述の３種類の砂
を流動床型焙焼炉内にて800℃に30分間焙焼した
後、流動床型微粉抜き装置（歩留り96％）にて微
粉を除去する焙焼再生処理を行つた。かかる焙焼
再生処理が行われた３種類について、砂100重量
部に対しフエノール樹脂を2.5重量部、ヘキサメ
チレンテトラミンを0.375重量部、ステアリン酸
カルシウムを0.1重量部添加し、スピードマラー
型混練機にてシエル砂を形成し、それらのシエル
砂を用いてJIS規格K6910に基づく抗折強度を測
定した。その結果を下記の表３及び第２図に示
す。 表 ３ 供試砂 抗折強度（Kg／cm²） 磁選元砂 21.1 磁着砂 17.7 非磁着砂 38.9 表３及び第２図より、非磁着砂はシエル型に要
求される抗折強度が高く、従つて非磁着砂はシエ
ル砂分が多く、シエル砂用元砂として再利用され
るに適していることが解る。 かくして上掲の表１〜表３及び第２図より、磁
着砂は生型砂分が多く、非磁着砂はシエル砂分が
多く、それぞれ生型砂用元砂及びシエル砂用元砂
として再利用されるに適していることが解る。従
つて磁選処理によつて分離された磁着砂を生型砂
用元砂として使用し非磁着砂をシエル砂用元砂と
して使用することにより、磁選による分離回収が
行われない使用済の鋳物砂をそのまま生型砂用元
砂又はシエル砂用元砂として再生・混練系へ供給
する場合に比して、生型砂用元砂については無機
粘結剤の如き添加剤の添加量を低減することがで
き、シエル砂用元砂については焙焼再生に必要な
エネルギを低減し、また有機粘結剤の如き添加剤
の添加量を低減することができ、更には生型の湿
態抗圧強度及びシエル型の抗折強度を共に向上さ
せ得ることが解る。 第３図は上述の３種類の砂、即ち磁選元砂、磁
着砂、及び非磁着砂を焙焼再生処理して再生シエ
ル砂として再使用されるに適した状態にする必要
とされる焙焼エネルギ消費量を磁選元砂の焙焼に
必要とされるエネルギ消費量を100％として示す
グラフである。この第３図より、磁着砂のエネル
ギ消費量は磁選元砂に比して多く、非磁着砂のエ
ネルギ消費量は磁選元砂に比して少なく、従つて
このことからも非磁着砂はシエル砂用元砂として
再使用されるに適していることが解る。尚上述の
如き結果を得たのは磁着砂中には比較的多量の水
分及びベントナイト分が含まれていることによる
ものと推測される。 以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実
施例が可能であることは当業者にとつて明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法の実施に使用される
に好適な鋳物砂の分離回収システムを示す概略構
成図、第２図は磁選元砂、磁着砂、及び非磁着砂
についての生砂湿態抗圧強度及びシエル砂抗折強
度を示すグラフ、第３図は磁選元砂、磁着砂、及
び非磁着砂をシエル砂用元砂として再使用される
に適した状態に焙焼再生処理を行うに必要とされ
るエネルギ消費量を磁選元砂のエネルギ消費量を
100％として示す解図的グラフである。 １……クラツシヤー、２……混合砂、３……軸
線、４……スクリーン、５……円筒体、６……ホ
ツパ、７……混合砂、８……ベルトコンベア、９
……ホツパ、１０……篩装置、１１……ばね、１
２……フレーム、１３……本体、１４……スクリ
ーン、１５……塊状の混合砂、１６，１７……ベ
ルトコンベア、１８……混合砂、１９……補助磁
選機、２０……プーリ、２１……ベルト、２２…
…磁石、２３……ホツパ、２４……強磁性物、２
５……ホツパ、２６……ベルトコンベア、２７…
…磁選機、２８……混合砂、２９……磁着砂、３
０……非磁着砂、３１，３２……ベルトコンベ
ア、３３……磁着砂貯容タンク、３４……非磁着
砂貯容タンク、３５……モータ、３６……スクリ
ユーフイーダ、３７……モータ、３８……スクリ
ユーフイーダ、３９……焙焼炉、３９ａ……シユ
ート、４０……焙焼後の非磁着砂、４１……非磁
着砂貯容タンク、４２……モータ、４３……スク
リユーフイーダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケイ砂を主成分とする生型砂と同じくケイ砂
   を主成分とするシエル砂とよりなる使用済の鋳物
   砂より所定寸法以下の鋳物砂を回収し、これを磁
   選により磁着砂と非磁着砂とに分離し、前記磁着
   砂を生型砂回収系へ回収し、前記非磁着砂をシエ
   ル砂回収系へ回収する使用済鋳物砂の分離回収方
   法。