一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法技术

本发明专利技术涉及旧砂再生技术领域，提出了一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法，包括以下步骤：S1、将含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土经过破碎、筛分、磁选得到非磁性混合旧砂；S2、对所述非磁性混合旧砂依次进行第一阶段水洗和第二阶段水洗，第一阶段水洗过程中加入碱性溶液，第二阶段水洗过程中加入酸性溶液；S3、水洗完成后静置脱水得到水洗砂；S4、将水洗砂焙烧后冷却至室温得到再生砂。通过上述技术方案，解决了现有技术中的旧砂再生方法得到的再生砂含泥量、酸耗值和灼烧减量偏高，再生砂膨胀系数大的问题。再生砂膨胀系数大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法


[0001]本专利技术涉及旧砂再生
，具体的，涉及一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法。

技术介绍

[0002]我国是铸造大国，铸造生产中产生的大量旧砂如得不到再生回用而废弃，不仅是对资源的极大浪费，而且还会产生粉尘污染和固体废弃物污染，给环境带来巨大的危害。铸造生产的发展趋势是绿色清洁生产，为了实现砂型铸造的绿色清洁生产，旧砂的全部再生回用是关键。
[0003]根据旧砂再生原理的不同，旧砂再生方法分为干法再生、湿法再生、热法再生。其中，干法再生是利用空气或机械的方法将旧砂粒加速至一定的速度，靠旧砂粒与金属构件间或砂粒互相之间的碰撞、摩擦作用再生旧砂，设备简单，目前主要用作粘土砂的再生。湿法再生是利用水的溶解、擦洗作用及机械搅拌作用，去除旧砂粒表面的残留粘结剂、盐、酯等水溶性物质，目前主要用作水玻璃砂的再生。热法再生是通过焙烧炉将旧砂加热到一定温度，以脆化、分解或烧掉旧砂颗粒表面残留的粘结剂，目前主要用作覆膜砂、热硬树脂砂等有机粘结剂砂的再生。
[0004]但是实际生产中废弃的旧砂大部分是粘土湿型旧砂和混入粘土砂中的树脂砂（包括冷芯盒砂、热芯盒砂和覆膜砂等），现有的旧砂再生技术基本上都是针对单一型砂进行的，而对于混合废旧砂的再生回用则没有很成熟的技术，采用传统单一再生方法很难实现混合旧砂的完全再生。因此，需结合不同方法优势，通过联合再生获得高性能再生砂。
[0005]专利CN103170575A公开了一种粘土旧砂完全再生用成套设备，包括高温脆化装置、冷却装置、多排磨轮再生机、微粉分离装置、再生砂改性装置和三回程滚筒，其再生方法本质上为热法+干法联合再生。热
‑
干法联合再生工艺原理为通过加热使旧砂表面的粘土残留物烧结脆化，再通过强力摩擦去除脆化层，为了保证残留物尽可能脆化的同时又不能形成厚的鲕化层，需要专用的焙烧设备且加热温度窗口窄，获得的再生砂存在含泥量偏高问题，需要专用的焙烧炉，再生成本高。
[0006]专利CN103406490A公开了一种铸造废砂再生回用方法及设备，通过前处理、清洗、干燥、覆膜处理获得再生砂制备的覆膜砂，其再生工艺本质上属于湿法+低温加热（烘干）联合再生。该工艺获得的再生砂存在酸耗值和灼烧减量偏高的问题，再生砂膨胀系数大，只能用于生产尺寸精度要求不高的铸件。

技术实现思路

[0007]本专利技术提出一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法，解决了现有技术中的旧砂再生方法得到的再生砂含泥量、酸耗值和灼烧减量偏高，再生砂膨胀系数大的问题。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法，包括以下步骤：S1、将含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土经过破碎、筛分、磁选得到非磁性混合旧砂；S2、对所述非磁性混合旧砂依次进行第一阶段水洗和第二阶段水洗，第一阶段水洗过程中加入碱性溶液，第二阶段水洗过程中加入酸性溶液；S3、水洗完成后静置脱水得到水洗砂；S4、将水洗砂焙烧后冷却至室温得到再生砂。
[0009]作为进一步的技术方案，所述步骤S1中筛分采用振动筛进行筛分，去除筛上旧砂，振动筛目数优选为40目。
[0010]作为进一步的技术方案，筛下旧砂再经磁选机进行2
‑
3次磁选，得到非磁性混合旧砂。
[0011]作为进一步的技术方案，水洗在擦洗机中进行，擦洗机转速为300
‑
400rad/min。
[0012]作为进一步的技术方案，所述步骤S2中酸性溶液包括草酸、乙酸或者磷酸中的一种或多种，浓度为0.02
‑
0.2mol/L。
[0013]作为进一步的技术方案，所述步骤S2中碱性溶液的浓度为0.02
‑
0.2mol/L。
[0014]作为进一步的技术方案，所述碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种。
[0015]作为进一步的技术方案，所述步骤S2中第一阶段水洗和第二阶段水洗均进行2
‑
4次；每次水洗时，水的质量与非磁性混合旧砂的质量比为1.5
‑
2：1。
[0016]作为进一步的技术方案，所述碱性溶液在第一阶段水洗过程中每次水洗时加入，加入量为每次水洗时水的质量的5%
‑
15%。
[0017]作为进一步的技术方案，所述酸性溶液在第二阶段水洗过程中每次水洗时加入，加入量为每次水洗时水的质量的8%
‑
20%。
[0018]作为进一步的技术方案，每次水洗时间为5
‑
10min，总水洗时间为20
‑
60min。
[0019]作为进一步的技术方案，所述第一阶段水洗水温为60
‑
90℃，第二阶段水洗水温为5
‑
30℃。
[0020]作为进一步的技术方案，所述树脂类有机粘结剂为酚醛树脂和/或呋喃树脂。
[0021]作为进一步的技术方案，所述步骤S4中焙烧温度为680
‑
880℃，焙烧时间5
‑
15min。
[0022]本专利技术所采用的焙烧工艺目的为使水洗后残留的树脂等在高温下通过烧损去除，传统加热设备均可满足要求，且加热温度窗口范围广，操作简单，降低设备成本。
[0023]作为进一步的技术方案，所述步骤S4中，冷却具体为：以1.2
‑
1.6℃/min的速率冷却至600℃；以0.8
‑
1.2℃/min的速率冷却至500℃；以6
‑
8℃/min的速率快速冷却至室温。
[0024]本专利技术中通过控制680
‑
880℃高温焙烧，可完全去除混合旧砂中的残留树脂，另外结合阶段冷却工艺，在高温阶段缓冷促使全部旧砂实现石英到鳞石英的转变，降低了再生砂的热膨胀性，在低温阶段快速冷却，提高再生效率。焙烧温度680
‑
880℃能够使得硅砂发生石英向鳞石英的转变，然后再通过缓慢冷却使得硅砂转变为鳞石英的低温变体。相比石英，鳞石英变体在加热过程中发生的相变具有低的体积膨胀率，从而降低石英砂的热膨胀
性，改善铸件产生夹砂、结疤和脉纹等缺陷并提高铸件尺寸精度。
[0025]本专利技术的有益效果为：1、经本专利技术处理所得再生砂，含泥量可降至0.1%，提高了混合旧砂脱膜率，再生成品率达到97%以上，混合旧砂再生后酸耗值可降至2.6mL/50g，混合旧砂再生后灼烧减量为0.06%，能实现100%的冷芯盒造型使用。
[0026]2、本专利技术对铸造混合旧砂进行多次水洗，可以有效去除易溶于水的各类杂质。同时在水洗时加入碱性溶液作为反应剂，可与不易溶于水的粘土烧结残留物发生反应达到去除的目的，有效降低了再生砂含泥量。通过在水洗过程中加入酸性溶液作为改性剂，有效降低了再生砂酸耗值。同时本专利技术优选的改性剂为弱酸性，相比其他报道的加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土经过破碎、筛分、磁选得到非磁性混合旧砂；S2、对所述非磁性混合旧砂依次进行第一阶段水洗和第二阶段水洗，第一阶段水洗过程中加入碱性溶液，第二阶段水洗过程中加入酸性溶液；S3、水洗完成后静置脱水得到水洗砂；S4、将水洗砂焙烧后冷却至室温得到再生砂。2.根据权利要求1所述的一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法，其特征在于，所述步骤S2中酸性溶液包括草酸、乙酸或者磷酸中的一种或多种，浓度为0.02
‑
0.2mol/L。3.根据权利要求1所述的一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法，其特征在于，所述步骤S2中碱性溶液的浓度为0.02
‑
0.2mol/L。4.根据权利要求1所述的一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法，其特征在于，所述步骤S2中第一阶段水洗和第二阶段水洗均进行2
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4次；每次水洗时，水的质量与非磁性混合旧砂的质量比为1.5
‑
2：1。5.根据权利要求1所述的一种含有树脂类有机粘结剂的铸造粘土混合旧砂再生方法，其特征在于，所述碱性溶液在第一阶段水洗过程中每次水洗时加入，加入量为每次水洗时水的质量的5%
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩海涛，韩继磊，王大威，李海鹏，刘宁，师春生，魏峰，李宝娥，
申请(专利权)人：承德北雁新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：