TW388727B - Method and apparatus for cold reclamation of foundry sand - Google Patents

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A7 B7_ 五、發明説明（1 ) 本申請是1997年5月9日申請的美國專利申請流水號 08/855, 733(待批）的部分繼續申請。 發明背景 本發明涉及鑄砂再生，不管這種砂子是生砂或是縳模 型芯所用的砂子要對其重新利用或安全處置。 在生產某種類型的大小金屬鑄件，如鑄鋁件、鑄鐵件 或鏞鋼件時，鑄模是用適合於特定規格粒料諸如石英砂、 特製砂或合成砂的黏結劑或黏合劑製備的。最廣泛應用的 黏結劑包括水活化的天然黏土和催化劑（如酸、鹸或熱活化 固化的無機和有機樹脂）。在鑄造術語中，“生砂"是指與 黏土和水的混合物結合的砂子。加入特定量的水以活化已 與特製砂粒料混合的碾細黏質砂土。然後，將塗有水活化 黏土之砂子的均勻混合物藉由使用壓力、振動或其它緻密 方法，應用到製成容器或"鑄模”上，將熔融金屬澆注到 該容器或鑲模內形成鑄件。 輕系部中央樣碑而U工消汝合作扣卬" {諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 通常是用合成有機或無機樹脂代替黏土/水黏結劑來製 備能夠承受金屬澆注程序中嚴酷條件的鑄模。在製備樹脂 黏結砂的鑄模時，使洗淨並乾燥的粒料，例如石英砂、湖 砂、合成粒料、特製砂和橄欖石、鉻鐵礦和锆砂在碾砂機、 批量或連續混料機內與樹脂混合以將樹脂塗覆在粒料顆 粒上》亦可以藉由多種方法，包括催化劑、加熱、使用氣 體或蒸汽來達成塗覆在砂粒上之樹脂膜或黏結劑的固化 或硬化。某些所選用的樹脂系統還具有自催化或自固化性 -4- 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Α4現格（210X297公釐） A7 __ B7 五、發明说明（2 ) 的。 ,--------r)裝|_ (讀先閱讀背面之注$項再填寫本页) 術語“生砂”一詞由於其類似於陶瓷或木材的半成品 說明砂子在和黏土 /水活化黏合劑混合前的天然狀態，在陶 瓷工藝中，術語中的”生”是指陶瓷件還沒有經過窯爐中焙 燒或乾燥。就木材來說，是指木材還沒有經過乾燥程序減 少其含水量。再者就砂子、粒料來說，可以是石英砂、鉻 砂、鉻鐵礦、橄攬石、陶瓷或合成砂，和黏土黏結劑。黏 土黏結劑可以是西部膨潤土、南部膨潤土或其它黏土諸如 耐水黏土，上述鑄砂還可以包含各種添加劑，例如飼料、 小麥和黑麥粉狀態的榖物，呈磨細木屑 '燕麥糠、米糠和 磨碎堅果皮狀態的纖維素，以海運煤（低硫煤）、瀝青、褐 煤和聚合物形式的碳，或其它化學物質例如水，或聚合物、 潤濕劑、蘇打灰和氧化鐵等。 形成內通道或表面必要的鑄砂工藝還包括應用黏結粒 料生產型芯或型砂，可以用與製造鑄模相同的砂子來製造 型芯，將這些型芯放置在鑄模內，以便在成品鑄件中形成 空心、槽縫、通道、孔眼等。由於黏土、細粉、水、有機、 無機材料等雜質的存在，會在化學或物理等方面影響添加 劑黏結機構。因此，通常會用新砂來製造型芯。若使用合 成砂，則可在澆注製程中賦予型芯一些特殊性能。同樣的， 在製造樹脂黏結之鑄模過程中，黏結劑或樹脂被塗覆在已 洗淨並乾燥之特定規格的粒料上，然後藉由上述用樹脂系 成型的各種方法使其固化。常用的非焙燒黏結劑有呋喃樹 脂和酚醛/酸固化系統、酚醛/酸固化系統、醇酸油聚氨脂、 本紙張尺度適州屮囷國家榇牟（€阳）六4規格（2丨0><297公釐） A7 B7 五 經"·部中央i?·^·而只T:消於合作妇印絮 發明説明（ 礬土磷酸鹽，和矽酸鹽/酯混合物。常用的冷凍箱黏結劑有 丙烯酸環氧樹脂s〇2(自由基或酸固化）、呋喃樹脂s〇2、m 酸聚胺基甲酸脂胺固化系統、酯類固化的鹸性酚醛樹脂、 砂酸鈉co2和酚醛的co2固化系統。常用的熱固化黏結劑有 熱箱呋喃、酚醛樹脂、溫箱呋喃、酚醛、貝殼、型芯油和 砂鋁酸鹽。 在製造鑲件過程中，將熔融金屬澆入鑲模，而經凝固 之後則使該鑄模經受“落砂”。落砂是指將砂子和鑄件分 離開。然後將該鑄件送至各種精整程序，而砂子進行再生、 再利用或被處分。 目前最普遍於用的鑄造成型方法是使生砂經過化學黏 結的非焙燒成型。沒有插裝或使用型芯的生砂成型方法， 使砂子'穀物、黏土、水、海運煤等的混合物可以藉由加 入新的黏土、水和添加劑，而在混料機和碾料機中重新活 化。但是仍須加入一些新砂以補償在鑄造工藝中因操作、 高溫和開裂造成的砂子損失。 針對有內通道和空心鑄件來說，型芯的使用，加入砂 子或生砂在系統內可稀釋黏結砂子的黏土。此外，黏土、 水、海運煤等物質的添加入，仍必須能做到維持生砂系統 所要求的性能。 由於大多數由生砂系統所製成之非焙燒或化學黏結成 型的鑄件都需要型芯。因此，非常希望所用的砂及廢砂能 具有再生能力。以前對落砂程序後的砂子，就只有一種處 理方法便是在現場將鑄砂倒掉塡地。然而，由於環境保護 -6 - 本紙張尺度適扣中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） {請先閲讀背面之注f項再填艿本頁)

A7 B7 五、發明説明（4 ) 條例的不斷修訂以及新砂於集、製備和運輸費用的增加， 人們便投注心力在鑄造工藝所用之砂子和粒料的再生與 再利用。 因爲許多原因，使得鑄造時所使用之砂子的再生並沒 有成功》儘管生砂能藉由用黏土結合成型砂而重新加工， 但仍有各種物理的或化學原因，使黏土結合砂子之再生無 法成功。這些原因包括有砂子細度的變化、粒徑分佈、雜 質、水份、PH値或酸度變化的要求、表面積的改變等等。 另有針對再生膨潤土或黏土黏結系統所做的努力，包 括碾碎、沖洗、熱處理等方法。目前最流行並可從鑲砂中 回收有價値砂子的方法是藉由機械處理、熱處理或兩者結 合的方式》熱處理裝置一般是利用紅外線或燃氣加熱源。 傳統生砂回收程序中，藉由煆燒黏土將離子黏結的黏土系 統去活化。上述的煆燒黏土，一般被稱爲廢黏土，可以藉 由機械方法使其從砂子中剝離出來，例如用高能氣動剝離 法，以砂流衝擊目標物並且機械式地把黏土粒子從砂子中 噴吹掉，或用碾碎、洗滌的方式施加能量或是對顆粒進行 機械處理等方法。 好济部中央樣工消费合作社卬繁 (餚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 利用物理碾磨團態和單態砂粒，並不能從砂粒中去除 所有的黏結劑，主要是因爲砂子表面的不規則形狀並不會 鬆開被裹住的黏土或樹脂粒子。這一點與上述機械剝離等 因声會導致砂子粒徑分佈的變化，因此必須加入新砂重新 調整其粒徑分佈以維持所需的粒徑分佈。太細或太粗的粒 徑分佈都會劣化成型性能並可對所生產鑄件產生副作 本紙張尺度適Λ中國國家捸準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 _____B7_ 五、發明説明（5 ) 用，例如氣體或金屬滲入所造成的缺陷。 生砂或樹脂黏結砂的熱再生，一般操作的溫度對膨潤 土黏結和無機物黏結的砂子爲1600°F(871°C )以上，對有機 基黏合劑系統的砂子爲9001以上。熱再生程序，同時包 括有加熱和冷卻程序及隨後的機械剝離程序，砂子冷卻和 砂子分類，以重新混合或重新黏結。整個程序會產生一些 不符合原始規格的砂子、廢石英砂細粉及廢黏土，應該塡 地處置或按其它環保上可接受的方法處置》 當用樹脂或黏結劑代替黏土黏結系統時，第二類再生 方法是利用機械磨碎，藉由機械以分裂砂塊或團態砂粒爲 單態砂粒。儘管機械再生砂能適用於多數化學黏結合系 統，但是所回收的砂子仍會含有一些殘留樹脂和含碳物 質，這些物質將影響砂子的重新黏結或產生不希望有的鑄 造環境。在機械再生法中未去除的殘留物會增加砂子的細 度，一般言，需加入更多的黏結劑以維持相同的操作和澆 注的強度。此外，系統中有更多的黏結劑會對鑄造缺陷產 生影響。 在熱處理程序中，一般言，每噸再生砂約將消耗1百萬 英制單位熱量。除了熱能量消耗外，還必須消耗能量在砂 子冷卻和分類上以及滿足任何環保條件的要求。在許多情 況下，熱處理砂可能需要加入一些化學物質以改變該砂所 需的pH値和酸度値使其適合在型芯生產區或化學黏結系 統中之再利用。 熱處理程序對多數化學黏結砂效果很好，但是如上所 本紙張尺皮通州巾國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 ________B7 五、發明説明（6 ) 述，對黏土黏結系統卻效果不好。應用多種方式可使砂子 受熱作用，例如旋轉窯、流化床和機械攪拌等，不管怎樣 來加熱砂，所有的熱再生系統都對砂子成份、黏結劑和砂 子中存在的金屬氧化物量敏感。熱再生裝置需要定期換襯 料，並且擴大的環保條例限制了其應用。例如，煆燒爐已 劃爲流化床煆燒爐而不是再生爐，這就需要操作者對不同 的和更嚴格的環保條例有所注意。據估計，建造並使一個 熱再生系統達到達用性平均每噸位每運行一小時將耗資 約50萬美元。 好济部中央榀^·而h工消於合作ίι卬" (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 更多的關於鑄砂、黏結劑系統和添加劑的討論可以從 發表於美國鑄造協會的AFS學報上的一系列論文中看到。 這些論文有：“如果它是黑色的，爲何管它叫做生砂”， (0^〇丫1，八？8學報 1995，103卷95_100頁（#95-100))，“掃描 電子顯微鏡和砂子黏結劑的硏究：25年的回顧” (R.H.Toeniskoetter，AFS 學報 1995，103 卷 477-486 頁（#95-144)，“砂子再生計劃：Saginaw Malleable鐵廠，GM動力 系集團”（D.J.Couture，R.L.Havercroft 和 L.L.Stahl, AFS 學 報1995，95-141頁（#95-141))，‘‘對使用於各種型芯工藝再 生的生砂評價” S.E.Clark，C.W.Thoman，R.H.Sheppard， R.Williams 和 M.B.Krysiak，AFS 學報 1994，1.02 卷 1-12 頁 (#94-02)，以及“對熱再生的論據”（D.S.Leidel，AFS學報 1994，102卷 443-453頁（94-10))。 亞西蘭特（Ashland)化學公司已經收集了 13篇附加論文 再版發表在（鑄造管理和技術）題目爲”砂子黏結劑系統”。 -9- 本纸張尺度適州中國國家椋準（CNS ) Α4规格（2丨0X297公嫠） 鳄浼部中央梂挲而只工消於合作私卬家 A7 __ _B7_ 五、發明説明（7 ) 因此，需要另外一種鑄砂再生的方法。 發明槪要 已經發現由落砂程序所回收的鑲砂，可以再生利用於 製備生砂鑄模或鎮模型芯，無論該鑲砂是用過的生砂還是 用過之型芯所含的砂。本發明以其最廣泛的方式藉由下述 方法再生用過的鑄砂（含或不含用過型芯之用過生砂）：將 用過砂子冷卻至〇°C(32°F)或更低的溫度，然後使該砂與存 在於砂內在澆注過程中未消耗的黏結劑或其它成份分離 或釋出，該分離過程是在保持該用過鑄砂在〇°C (321)或更 低溫度下同時進行的。對該砂的分離可以藉由使冷的用過 鑄砂經受分離程序（例如，流體分粒、篩分等）來完成，在 這場合處理用過鋳砂就可導致該砂和黏結劑或其它成份 分離。亦可使冷的用過鑄砂先經受機械碾碎，使砂子和黏 結劑或其它成份的分離。用過鑄砂可以藉由一冷卻介質而 加以冷卻，如由機械冷凍的冷空氣，冷凍液體、或冷氣體 (如氮），進行熱交換來實現。 本發明的一個實施例，是用過鑄砂（具有或沒有用過型 芯的用過生砂）被冷卻到至少-40°C(-4(TF)的溫度，並且在 保持低溫的同時使該鑄砂經受衝擊或硏磨處理，以便使砂 子與存在於該砂內、於澆注過程中未被消耗掉的黏結劑以 及其它成份分離。另外，碾碎後的分離程序仍須保持冷凍， 以回收適用於製作型芯之砂子、可用於製作生砂之黏土顆 粒及可重用於鑄造之未反應顆粒（如海運煤）。由於本發明 -10· 本紙張尺度適用中囤國家樣皁（CNS ) A4規格（210X25)7公釐） „--------C裝------1T-----ίυ (請先聞讀背面之注f項再填寫本頁) A7 ___ B7 五、發明説明（8 ) 的工藝技術不需要煆燒鑄砂，因此，在回收砂子和黏土顆 粒時，同時可以回收有機物顆粒（如海運煤），以便再利用。 本發明亦揭示一種方式，是在鑄砂碾磨之前，可以先 用回轉通道使該鑲砂與冷氣體，例如氮，進行初始熱交換， 以降低鑄砂溫度。此處用過鑄砂是指含有或不含型芯砂的 生砂，該鑄砂可以經受碾磨再加上篩分，把黏合劑、其它 添加劑和細砂粒分離出去。其後，可使上述再生砂經過另 —回轉通道與再循環氣體接觸以回收再生砂中的冷凍當 量將其引至環境溫度。可以將液氮注入一再循環裝置或初 始接觸裝置以降低砂子溫度到至少-40eC(-407)。同樣， 可以將液氮引入致冷回收裝置任何程序設備的下游單 元，以保持初始接觸裝置（如通道）所需的致冷能力。 附圖簡要說明 圖1是以示意圖說明從黏土黏結砂中再生砂子。 圓2是根據本發明加工的鑄造生砂在不同試驗點的AFS 總黏土含量曲線圖。 經沪部中央i?·^而h工消费合作乜印54 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖3是在不同碾磨溫度下碾磨鑄造生砂操作過程中相 對不同時間取樣的AFS總黏土含量曲線圖。 圖4是以示意圖說明本發明的流程。 本發明的詳細描述 參照圖1，將砂子（如石英砂）與黏土黏結劑（如膨潤黏土） 和其它添加劑（如海運煤）混合，以製備鑲砂。即可以使用 -11· 本紙張尺度適中國國家榡半-(CNS ) A4规格（2丨0X297公釐） ~ 經Μ部中央扰h Η消費合作ii印製 A7 ______B7 _. 五、發明説明（9 ) 該鑄砂製備鑄造鑄模。鑄造操作後，藉由加入形成水合黏 土的水來調節鑄砂的含水量，該水合黏土袠封砂粒或附著 在砂粒上。當對上述水合黏土冷凍時，水開始膨脹並最終 形成冰。當將冷凍顆粒進行分離畤，用或不用機械碾磨， 使黏土顆粒從砂子中分離出來。冷凍下的分離產生：一定 量不含黏土的砂子，這種砂子可以再用於成型和或製作型 芯；一分離的黏土顆粒流加添加劑，例如鑄造過程中未被 燃燒的海運煤*以及一些可以對其進一步分離的細砂粒， 可再利用的黏土和海運煤以及可用對環境無害方式處置 的細砂粒。 已經發現按其基本形式，本發明可以藉由含有黏結劑， 含有或不含上述其它添加劑的用過鑄砂來實施，冷卻該用 過鑄砂至〇°C (32°F)或更低的溫度，接著在保持該用過鑄砂 在OeC (32°F)的同時，把黏結劑和其它添加顆粒從砂子中分 離出去。從砂子中分離出黏結劑和其它添加劑可以藉由一 些分粒技術（如流體分粒、篩分等等）來實現。若有必要可 以對冷砂進行預處理，如碾磨，以增進從砂子中分離出黏 結劑和添加劑，在分粒過程中如果正常操作能產生所需的 分離，就可以不需要預處理。碾磨可以用任何已知的裝置 和方法來實現，用過鑄砂的初始冷卻和分離過程中的冷卻 可以藉由與冷氣體介質，如空氣、氮等，或一液體冷凍劑， 如液氮的熱交換來產生》上述氣體介質的冷卻可以用機械 致冷、或與一更冷氣體、液體冷凍劑的熱交換，或藉由一 冷卻介質低溫液相的蒸發來實現。 __ _ ·12· 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS) Α4現格（2丨0Χ297公釐} ---------η 裝II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 A7 _____B7__ 五、發明説明（l〇 ) 圖2是一取自工業鑄砂的用過生砂在特定試驗點下的 AFS(美國鑄造協會）總黏土按重量百分比的曲線圖。在從 生砂中分離黏土黏結劑過程中以五個間隔時間對用過生 砂的黏土含量進行測定。如圖2所示，這些試驗點爲：（1) 在約15°C(59oF)溫度下的乾燥產品；（2)用篩分分離後的砂 子（過篩）；（3)碾砂機出口的砂子，砂子溫度爲-10°C( 14°F); (4)裝入一被冷卻至-90°C (-130°F)的旋轉滾筒內的砂子；以 及（5)出旋轉滾筒後經過冷篩的砂子，砂子溫度約爲-80t (-112°F)。圖2中的曲線證明冷卻至0°C (32°F)以下的溫度能 夠顯著地改善黏結劑和鎮造生砂的分離》 圖3是一工業鑄造生砂試樣在碾磨過程中相對不同取 樣時間下的AFS總黏土按重量百分比的曲線圖，碾砂機溫 度分別爲：環境溫度[約 15°C(59°F)]、-10°C(14〇F)、-60 °C (-76°F)和-90°C (·130°Ρ)。圖3的曲線說明把用過鑄造生 砂冷卻至〇°C (3 2°F)以下的溫度能使黏土與砂子有效的分 離。 耖济部中央秫^^只工消費合作杉卬紫 ； 0裝— (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 參照圖4,根據本發明所揭示的另一個方法，可以在標 號爲10所示的設備中實施，該設備1〇包括一容置鑄砂14的 進給漏斗12。鑄砂14通過旋轉閥或其它截門裝置16被送進 第一個回轉通道18，在此處鎮砂從進料端20向出料端22行 進，這些對使用回轉窯或回轉通道的人是非常淸楚的。通 過通道18送入一冷卻介質，優選液體或氣體冷凍劑（如冷氮 氣），其方向由箭頭24所指’與砂子運動方向（如箭頭26所 指）相反。當鑄砂經過通道18時被冷卻到至少-40°C(-40°F) -13- 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS ) A4规格（2丨0X297公釐） A7 B7 五、發明説明（11 ) 的溫度，優選爲-80°C(-112°F)以下。從通道18出料端22出 來的冷鑄砂可以通過旋轉閥或其它截門裝置28經計量進 入一碾磨裝置（如衝擊噴吹器）30使砂粒與黏結劑分離。碾 磨步驟30的產品15用一本領域公知的包括由合適電機36 驅動的旋轉篩34的旋轉篩分器32進行分粒。旋轉篩34的產 品是不含黏土和細粉的石英砂17,按箭頭40所示方向從旋 轉篩分器32的出料口 38流出。回收石英砂15穿過一旋轉閥 或截門裝置42進入熱回收裝置44。 熱回收裝置44可以是另一回轉通道，在該裝置內回收 石英砂15在行進中與再循環氣體（如氮）24進行熱交換以便 把砂子17內的冷凍當量傳給再循環氮氣24。一旦淨砂17通 過再循環氮氣反向流動的熱交換裝置44,則環境溫度下的 產品可以通過一旋轉閥或截門裝置48排出，如產品箭頭50 所示。淨砂或再生砂50隨時可以再用，即可以作爲生砂材 料，或可以作爲型芯或鑄模砂料。冷凍氮氣如箭頭24所 示被再循環至初始冷凍接觸裝置（通道）18以冷卻進來的鑄 砂14。再循環回路54內還可以包括一液氮噴霧裝置52以便 調節回轉通道18內的氣體溫度》該再循環回路還可以包括 現有的溫度探頭56和流量控製閥58、60以便調節上述回轉 通道18內氮氣的溫度。系統10在再循環回路54內可以包括 一通風口 62以從系統中排出多餘的氮。可以用由合適的風 扇電機66驅動的風扇64來加強循環，該風扇64來包括在再 循環回路54中。 氮是眾多能用於實現本發明的冷凍液中的一種。其它 -14 - 本紙張尺度適用中闽國家梂準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） ---------— (請先閱讀背面之注f項再填寫本頁)

，-ST 羚Μ部中央樣挲而只工消费合作私卬繁 A7 _______ B7_ 五、發明説明（l2 ) 冷凍劑可以包括內阿利亞（interalia)、氦、氬、和二氧化碳。 確信二氧化矽（Si02)在砂粒表面上形成一水溶膠。當二 氧化矽被足夠迅速地冷卻時該水合球表面就收縮並剪 切，使黏結劑從矽顆粒上分離。一旦發生了這種分離，就 可以用機械碾磨的方法從砂粒表面上去除黏結材料》 如前所述，能有效地產生本發明所需結果的另一機理 是在低溫下形成冰時*水的動態膨脹。水和黏土在膨脹和 收縮方面的差別使結合物被破碎時黏土就從二氧化矽上 剝落。黏土和二氧化矽的剝離發生在能量很低的狀態下， 因此對任何砂粒的破壞都很小。本來是這樣認爲，首先以 大致類似方式用黏土塗覆砂子，可以在碾磨機內使砂子接 觸一冷凍劑（如液氮）以去除黏土。儘管這種剪切作用能去 除黏土，但經過處理後，還無法從碾磨機的料筒內全部取 出被去除的黏土和海運煤。當上述砂子恢復至室溫時，黏 土重新活化又自行吸附到砂粒上去，這樣又使砂子恢復到 預處理階段的狀態，作爲液氮具有高的表面張力的結果， 使被去除的任何黏土和海運煤顆粒減少，也就是說實際 上，當液氮蒸發時懸浮了上述粒子。因此，必須在低於-40 °C(-40eF)的溫度，優選爲-80°C (-112°F)或低於該溫度， 將砂子與黏結劑和其它添加劑分離。 在本發明的一個模擬程序中，砂子被碾磨時藉由將液 氮噴入到碾砂機內來冷卻生砂。這種程序可以大量去除黏 土，例如可達60〜70%。但是，處理砂子所需的液氮量使該 程序很不經濟，因爲把砂子從室溫冷卻至需 -15- 本紙張尺度通；)】中國國家梂牟（CNS) A4規格（210X297公釐） (諳先聞讀背面之注意事項再填寫本再)

經浐部中央榀4'·工消抡合竹#印掣 A7 _____ _ _ B7__ -一 -—- -------- —— - --.------ — 五、發明説明（I3 ) 要大約三小時。在第一次試驗中去除的黏土量約爲6〇~65 %。用回轉通道進行了另一試驗冷卻砂子至合適的溫度。 把砂子放置在回轉通道內並使其在原處停留直至到達合 適的溫度。砂子達到合適的工藝溫度（如-8〇°C，-112^F)後， 將其轉移到被冷卻至-80°C (-112°F)的碾磨機內並進行處 理，在15分鐘時間取出樣品，再過1.25小時取出下一個樣 品。對樣品進行的顯微鏡檢驗證明樣品中黏土量減少。 試驗說明，用本發明的工藝再生砂子所形成的鑄砂必 須含有1和15重量％之間（優選爲6和10重量％之間）的水》在 碾磨和回收步驟之前砂子溫度應該在-40°C(-40°F)以下， 優選在-80°C (-112°F)以下。 關鍵是在材料溫度升至〇°c之前去除黏土，否則黏土會 重新水合並自行吸附至砂粒上。 由於在砂子再生系統內處理的生砂通常包含來自製作 型芯程序的樹脂黏結砂，因此成功的處理必須包括在用冷 凍冷卻的低溫下處理這些混合物，已經對用於成型和型芯 製作的樹脂黏結砂系統進行了實驗室試驗。在相同於處理 生砂系統所用的條件下，用冷凍技術對樹脂黏結砂作了低 溫處理。對這些系統的低溫處理說明可以成功地去除樹脂 或黏結劑塗層。對可能包含或可能不包含水的熱塑或熱固 樹脂系統的低溫處理導致樹脂的脆化，然後當將其進行機 械摩擦碾磨時使樹脂和砂子分離。除了脆化之外，還確信 冷凍的溫度使砂子/黏結劑界面的樹脂黏結失效，因此使其 容易從砂子表面去除樹脂。 -16· 本紙張尺度適用ϋ®家榇準（〇奶了八4«^ ( 210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 五、發明説明（l4 ) 根據本發明，生砂（如黏土黏結砂）和型芯砂（如化學劑 或樹脂黏結砂）可以混合在一起用本發明的工藝進行處理 以再生砂子，使其可以重新用作成型砂或型芯砂》 儘管上面已經參照某些具體的實施例對本發明進行了 說明和描述，但是本發明並不是由上述細節限定。另外， 在本發明範圍內可以對上述細節進行各種修改。本發明的 範圍由所附的申請專利範圍來限定。 ·--------ο策------1T (餚先閱讀背面之注f項再填寫本頁) #浐部中央榀準而：=C.T..消汝合作衫印絮 本紙張尺度通州*|，囷國家標率（CNS ) A4规格（2丨0X297公釐）

Claims (1)

1. ABCD 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印装 穴、申請專利範固 1· 一種用於鋳砂冷再生的方法，其中該鏞砂含有一黏 結劑，還含或不含其它添加劑，該方法包括以下步驟： 使該鑲砂冷卻至〇eC(32°F)或更低的溫度； 保持該鑄砂在〇°C (327)或更低的溫度同時使該砂子與 該黏結劑和/或添加劑分離；以及 回收該砂子以便再用。 2·如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括使該冷鑄 砂進行碾磨的步驟，以增進該砂子和該黏土的分離。 3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該冷卻步驟 是藉由使該鑄砂接觸一氣體或液P冷凍劑來實現的。 4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該冷凍步驟 是藉由使該鑄砂接觸一由機械冷凍冷卻的氣體來實現 的。 5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，真鑲砂被冷 卻到至少-40°C的溫度。 6. 如申請專利範圍第1項所述的方法’其中該砂子是黏 土結合的鑄砂，並且在冷卻之前’該砂子經過處理使含水 量爲1重量％和15重量％之間。 <請先»讀背面之注$項再填寫本頁) 裝· 訂 W. -18 - 本紙張尺度迫用中國國家揲率（CNS > A4洗格（210X297公漦} A8 B8 C8 夂、申請專利範圍 7.如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該冷鑲砂被 輪送至一再生系統，在該系統內砂子、黏結劑和添加劑均 作爲單獨的部分被回收。 8·如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該鎮砂被冷 卻到至少-80°C的溫度。 9. —種用於鑲砂冷再生的系統，其中鑲砂含有黏結 劑，該系統包括： —裝置在其內該鑄砂被冷卻到至少-40°C (-40°F)溫 度； 一機構用於容匱該冷鑄砂並分離該砂子和該鑲砂內所 含黏結劑：以及 一機構用於回收砂子和從該砂子中回收冷凍當量。 10. 如申請專利範圍第9項所述的系統，包括在該裝置, 內使該鑄砂與一冷氣體接觸的機構。 11. 如申請專利範圍第1 0項所述的系競，其中該氣體藉 '… - . ' 由接觸=冷凍液體來冷卻^ 12. 如申請專姐範圍第10項所述的系統，其中該冷氣體 有一部分是從該回收砂中分離出的。 -19- --------裝— (請先Η讀背面之注^•項再填寫本頁> 訂 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印*. 本纸張尺度適用中國國家輮半（CNS > ( 2丨〇X2刃公釐） 8 888 ABCD 588727 、申請專利範固 13.如申請專利範圍第10項所述的系統，其中該冷氣體 爲氮。 14·如申請專利範圍第1〇項所述的系統_，其中該裝置是 —回轉通道。 n如申請專利範圍第ίο項所述的系統，包括第二個回 轉通道，其用於藉由與一再循環氣體的熱交換而從該再生 砂中回收冷凍當量。 16.如申請專利範圍第10項所述的系統，包括在冷卻該 鑄砂到至少-40°C (-40°F)之前調節該鑄砂中含水量的機 構。 --------Γ«^—-----ir·----1 w /4% (請先H讀背面之注再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 紙 本 國 國 用 適 A4 20 釐 29 X 10