一种铸造废砂再生方法技术

本发明专利技术提供了一种铸造废砂再生的方法，具体是将废砂放入密封容器中，向密封容器通入高温高压水蒸汽，当压力为0.5‑5MPa和温度为150‑260℃时，停止通水蒸汽，保持密封容器中恒温恒压5‑20min，然后打开密封容器泄压阀，使其瞬间降压，收集容器中的废砂，再通过干燥、风化处理，得到再生后砂子，其中铸造废沙的堆体积与密封容器的体积比为(0.2‑0.7)：1，沙子与杂质膜的热膨胀系数α的关系为：100×α沙子＜α杂质膜。还提供一种有该方法得到的再生砂，该废砂再生方法操作简单、方便，得到的砂子完整，不会发生破裂粉碎，产率高。

Regeneration method for casting waste sand

The present invention provides a method for regeneration of waste sand, waste sand concrete is put into a sealed container, high temperature and high pressure steam to pass into the sealed container, when the pressure is 0.5 5MPa and 150 temperature is 260 DEG C, stop water vapor, keep constant temperature and pressure in a sealed container 5 20min, then open sealed container pressure relief valve, the instantaneous pressure, waste sand collecting container, and then processed by drying, weathering, regeneration after sand, the foundry waste sand heap size and sealed container volume ratio (0.2:1, 0.7) relationship between sand and impurity film thermal expansion coefficient is: 100 x alpha < alpha impurities sand film. A regenerated sand obtained by the method is also provided, the regeneration method of the waste sand is simple and convenient to operate, and the obtained sand is complete without breaking and crushing, and the yield is high.

【技术实现步骤摘要】
一种铸造废砂再生方法
本专利技术涉及一种废砂的再生利用方法，尤其是一种铸造废砂的再生方法。
技术介绍
在铸造企业中会产生大量的废砂，产出1吨合格铸件，就要产生约1.5吨废砂，而废砂的再利用率只有20～30％，其大部分就会被丢弃，一方面会造成环境污染，另一方面也会造成资源的极大浪费。目前，铸造行业中大约90％的铸件是采用砂型铸造的工艺生产的。制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂，常用的型砂粘结剂可以分为有机型(例如：酚醛树脂、冷芯盒树脂等)和无机型(例如：粘土、水玻璃等)，而常用的铸造砂是硅砂(20-140目颗粒)，一般生产1吨铸件会产生1～1.5吨的铸造废砂，大量的硅砂来源于自然界，铸造业的规模发展必然导致天然硅砂资源的大量开采和大量含有害物质废砂的丢弃。为了铸造行业的可持续发展，很有必要对铸造废砂进行再生循环利用，以保护我们的地球资源和环境。砂子实现再生，必须克服两个技术问题：1、完全去除砂子表面杂质；2、同时不得损伤砂子。目前公开的铸造废砂的再生方法主要有干法机械再生、热法再生、湿法机械再生几种：干法机械再生主要采用离心和碾磨两种方法使物料进行撞击摩擦而去除废砂表面杂质膜，以达到再生的目的；热法再生是在700-800℃条件下对废砂进行焙烧，将硅砂表面的杂质烧尽除去，以达到脱膜再生的目的；湿法机械再生通过以水为介质，对废砂进行浸润、擦洗，从而去除废砂表面杂质膜，以达到脱膜再生的目的；热法再生方式对于酚醛树脂、冷芯盒树脂等具有可燃性的有机杂质膜具有良好的去除效果，但对于粘土、水玻璃等无机杂质膜的去除效果不佳；而且焙烧后的尾气需要进行净化处理。中国专利CN101869965B公开了一种铸造废砂再生的方法，包括以下步骤：A、将废砂破碎至5mm以下的粒度；B、在废砂中，按废砂中钠：氯化钙或氯化亚铁＝2:0.8～1.5的摩尔比，将氯化钙或氯化亚铁溶于水中；C、将B步骤中的水溶液加入废砂中，并调整废砂含水量在4～10％质量比；D、搅拌均匀C步骤中的混合物，得再生砂。另一篇专利CN103769531B公开了一种铸造潮模砂再生方法，步骤如下：(1)将棕刚玉磨料掺入已经破碎筛分后的潮模砂废砂中；(2)将步骤(1)中混合好的潮模废砂和棕刚玉磨料一起放入焙烧炉沸腾焙烧，其中焙烧温度为650～700℃，焙烧时间为6～8h。(3)将步骤(2)中焙烧后的潮模废砂和棕刚玉磨料冷却；(4)将步骤(3)中冷却后的潮模砂废砂和棕刚玉磨料筛分，分离出棕刚玉磨料；其中步骤(1)中棕刚玉磨料的质量是潮模废砂质量的5～10％。虽然，现如今废砂再生方法种类很多，但是这些方法中存在很多问题，干法机械再生对于杂质膜脱除率不超过80％，再生过程对砂子的磨损较大，会产生大量的细粉，再生砂粒径不断变小，一方面大幅度降低再生砂的回收率(不超过80％)，得到的再生砂表面会产生裂纹、再生砂酸耗值高，无法满足铸造砂技术质量的要求，另一方面产生大量细粉，二次处理及利用的技术压力较大；热法再生方式对于酚醛树脂、冷芯盒树脂等具有可燃性的有机杂质膜具有良好的去除效果，但对于粘土、水玻璃等无机杂质膜的去除效果不佳；而且焙烧后的尾气需要进行净化处理；湿法机械再生方式对于粘土、水玻璃等具有水溶性的无机杂质膜具有良好的去除效果，但对于酚醛树脂、冷芯盒树脂等有机杂质膜的去除效果不佳；而且后续砂、水、杂质需进行进一步分离，甚至生产过程产生的污水还需进行水处理。而专利文献CN101869965B和CN103769531B公开的废砂再生方法，都要在废砂中加入一些物质(如钠：氯化钙或氯化亚铁以及棕刚玉磨料)，操作过程复杂而，所需时间长。
技术实现思路
本专利技术目的在一种铸造废砂再生的方法，即分子脱膜法，去除砂子表面杂质，还原砂子原状，同时不损伤砂子，使其获得再生，达到重复循环使用。具体技术方案如下：一种铸造废砂再生的方法，包括以下步骤：(1)将铸造废砂装入密封容器中；(2)打开密封容器上的蒸汽阀向密封容器中加入水蒸汽，此时密封容器上的泄压阀是关闭的，容器内压强上升；(3)待密封容器中的压强达到0.5-5MPa以及温度达到150-260℃时，停止加水蒸汽；(4)关闭密封容器上的蒸汽阀，待压强恒定后，使密封容器中保持恒温恒压5-20min；(5)打开密封容器上的泄压阀，待密封容器中的压强降为常压时，收集密封容器中的砂子；(6)对步骤(5)中的砂子进行干燥脱离、风选完成整个废砂再生过程。所述铸造废沙的堆体积与密封容器的体积比为(0.2-0.7)：1；所述铸造废沙由沙子和包裹在沙子表面的杂质膜组成，其中所述沙子与杂质膜的热膨胀系数α的关系为：100×α沙子＜α杂质膜；所述步骤(6)是将被破裂粉碎成细小颗粒的杂质膜和沙子的混合物进行干燥脱离、风选，利用风力和沙子表面的余温使沙子表面的杂质膜沸腾脱离。所述铸造废沙的堆体积与密封容器的体积比也可称为铸造废沙填充到密封容器的填充系数，即填充系数为0.2-0.7。如果铸造废沙的堆体积占比超过密封容器的0.7倍(即填充系数)以上，在本专利技术压强0.5-5MPa和温度150-260℃下的水蒸汽对于破裂粉碎杂质膜的效果较差，废沙过多，水蒸汽进入杂质膜和沙子之间作用的效率降低，作用有限；如果填充系数太低，则会造成水蒸汽资源和能量资源的浪费。本专利技术所用方法的原理是：密封容器中的水蒸汽跟废砂结合，附着在废砂上的杂质膜被水蒸汽浸润、溶胀、渗透；由于砂子主要成分是二氧化硅，是不良导热体，热膨胀低，水蒸汽得以渗透进入杂质膜与砂子结合层；待水蒸汽充分渗透进入杂质膜与砂子的结合层后，使容器内瞬间泄压，产生汽爆效应；杂质膜被破裂粉碎成微小颗粒；然后对废砂进行干燥脱离、风选完成整个废砂再生过程。所以采用本专利技术方法中的铸造废沙不需满足上述条件，即为所述沙子与杂质膜的热膨胀系数α的关系为：10×α沙子＜α杂质膜；杂质膜的热膨胀系数要大于沙子热膨胀系数的10倍以上，优选的是大于100倍以上，这种条件的铸造废沙才能被本专利技术设定的压强0.5-5MPa和温度150-260℃下的水蒸汽破裂溶胀，破裂粉碎的效果最佳。优选的，所述沙子与杂质膜的导热系数λ的关系为：100×λ沙子＜λ杂质膜。优选的，500×λ沙子＜λ杂质膜。沙子与杂质膜的导热系数限定进一步进行优选，如果杂质膜的导热系数远大于沙子，即杂质膜的吸热效果非常好，更利于杂质膜的吸热膨胀。优选的，所述加压方法为向容器中注入水蒸汽，加压到1-3MPa，恒压温度范围为180-240℃。优选的，所述加压方法为向容器中注入水蒸汽，加压到1.6-2MPa，恒压温度范围为200-220℃。优选的，所述废沙的堆体积与容器的体积比为0.4：1。优选的，所述沙子与杂质膜的热膨胀系数α的关系为：1000×α沙子＜α杂质膜。优选的，所述瞬间泄压时间为1-5秒。优选的，所述废砂类型为潮模砂、树脂砂、水玻璃砂中的一种或多种；所述杂质膜的成分包括有机杂质和无机杂质，所述有机杂质包括酚醛树脂、冷芯盒树脂，所述无机杂质包括粘土、水玻璃。本专利技术还提供一种根据上述的方法得到的再生铸造用的废砂。本专利技术的有益效果：1、本专利技术方法能有效再生铸造废沙，无论是水溶性的杂质膜还是有机型的杂质膜，均能有效从沙子表面剥离。2、现有的通过机械碰撞或者摩擦的方式去除砂子表面杂质，无法百分之百去本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造废砂再生的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铸造废砂装入密封容器中；(2)打开密封容器上的蒸汽阀向密封容器中加入水蒸汽，此时密封容器上的泄压阀是关闭的，容器内压强上升；(3)待密封容器中的压强达到0.5‑5MPa以及温度达到150‑260℃时，停止加水蒸汽；(4)关闭密封容器上的蒸汽阀，待压强恒定后，使密封容器中保持恒温恒压5‑20min；(5)打开密封容器上的泄压阀，待密封容器中的压强降为常压时，收集密封容器中的砂子；(6)对步骤(5)中的砂子进行干燥脱离、风选完成整个废砂再生过程。所述铸造废沙的堆体积与密封容器的体积比为(0.2‑0.7)：1；所述铸造废沙由沙子和包裹在沙子表面的杂质膜组成，其中所述沙子与杂质膜的热膨胀系数α的关系为：100×α沙子＜α杂质膜；所述步骤(6)是将被破裂粉碎成细小颗粒的杂质膜和沙子的混合物进行干燥脱离、风选，利用风力和沙子表面的余温使沙子表面的杂质膜沸腾脱离。

【技术特征摘要】
1.一种铸造废砂再生的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铸造废砂装入密封容器中；(2)打开密封容器上的蒸汽阀向密封容器中加入水蒸汽，此时密封容器上的泄压阀是关闭的，容器内压强上升；(3)待密封容器中的压强达到0.5-5MPa以及温度达到150-260℃时，停止加水蒸汽；(4)关闭密封容器上的蒸汽阀，待压强恒定后，使密封容器中保持恒温恒压5-20min；(5)打开密封容器上的泄压阀，待密封容器中的压强降为常压时，收集密封容器中的砂子；(6)对步骤(5)中的砂子进行干燥脱离、风选完成整个废砂再生过程。所述铸造废沙的堆体积与密封容器的体积比为(0.2-0.7)：1；所述铸造废沙由沙子和包裹在沙子表面的杂质膜组成，其中所述沙子与杂质膜的热膨胀系数α的关系为：100×α沙子＜α杂质膜；所述步骤(6)是将被破裂粉碎成细小颗粒的杂质膜和沙子的混合物进行干燥脱离、风选，利用风力和沙子表面的余温使沙子表面的杂质膜沸腾脱离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沙子与杂质膜的导热...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴伟平，罗桂猛，刘临琦，
申请(专利权)人：广西兰科资源再生利用有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45