專利名稱：膨潤土包覆砂的制造方法,膨潤土包覆砂以及使用膨潤土包覆砂的鑄型用造型砂的再生方法
技術領域：
本發明涉及膨潤土包覆砂的制造方法，它是將報廢砂、再生砂或新砂，或它們的一部分或全部與膨潤土混合。此外，本發明還涉及這種砂以及使用這種砂的鑄型用造型砂的再生方法。
通常，在鑄型上附著的型芯砂和生砂由型箱移出后由砂處理線排放。同樣，一部分收集砂被撤出和報廢，以防止由于混合了型芯的砂而使不需要的型芯砂與收集砂混合。因此，當收集砂被送往砂處理線時它的量減少。因此，再生砂和新砂或它們之一被供給至生砂處理線，以補充收集砂，以及與其混合，從而使它可以再次作為生砂用于造型。此外，在混合工序中還要補充由于燒損而不起作用的那部分膨潤土用的膨潤土。在此工序中還要添加水。
在鑄型用生砂的混合工序中，通常，要補充活性的膨潤土和水，這樣使活性的膨潤土可以是生砂的7～8％，以及水可以是生砂的3～4％。但是水的數量應小于活性膨潤土的50％。再者，在生砂內水的數量絕不要大于上述數量。因此，希望的是造型用生砂的顆粒是被膨潤土均勻地包覆，使每個顆粒能具有足夠的膨潤土厚度。
然而，對于現有技術方法的混合工序難以在規定的時間期限內用膨潤土充分地包覆再生砂和新砂，或它們之一，而且，需要很長的時間來制造希望的生砂。再者，按照現有技術的方法，由造型砂處理線輸出的報廢砂的一部分被重新用作型芯用砂，和因此返回至處理線。此外，一部分報廢砂被用于路基。然而，大部分砂被報廢用于填充地面或廢品處理。現在，有時報廢砂被處理成再生砂和返回造型線。然而，這卻不普遍。在現有技術的生砂處理線上，生砂在由型箱移出后，幾乎全部生砂被傳送至砂處理線。這種砂稱為收集砂和重新用作造型用生砂。在這種情況下，在鑄型上附著的型芯砂和生砂也被報廢。代替的方案是，一部分收集砂報廢，這樣當收集砂沿著生砂處理線傳送時，收集砂減少。因此，再生砂和新砂，或它們之一添加到生砂處理線中的收集砂中。在混合工序中，還要補充由于燒損而不起作用的那部分膨潤土用的活性的膨潤土。此外，還要添加水。因此，使用一種生砂的再生方法，從而使收集砂可以重新作為生砂使用。
鑄型用生砂的顆粒需要用膨潤土均勻地包覆，從而使每個顆粒具有足夠的膨潤土厚度。然而，對于使用生砂處理線以再生生砂的現有技術方法，難以用膨潤土包覆增加至收集砂內的補充砂，使其具有給定的厚度。因此，有可能制造的鑄型不具有任何規定的尺寸或形狀。這樣一來，鑄型的合格率降低。此外，這里還存在其它的缺點，例如需要很長時間來混合收集砂和補充砂以制造給定的生砂，以及例如來自造型砂處理線，包括生砂處理線的報廢砂不能充分地利用。不能有效地達到節約資源和環境保護的目的。
此外，對于普通的鑄型，有許多點必須考慮，例如與鑄型表面接觸的生砂的本性，特別是表面穩定性、耐火性、壓縮強度、砂顆粒尺寸等。實質上，對于隔離的部件需要相同的生砂本性。因此，有這樣的情況，需要為面砂或與鑄型或隔離的部件表面接觸的袋囊用的砂(“袋囊砂”)使用特殊的砂。這些特殊的砂可能包括合成的莫來石砂、鋯石砂、鉻鐵砂、橄欖石砂等。它們具有某些優點，例如熱膨脹系數小，耐火性優良以及可以防止燒損。面砂和袋囊砂的混合和處理在與普通的生砂不同的處理線上進行。
然而，特殊砂比普通的生砂昂貴。此外，面砂和袋囊砂用的特殊砂與生砂不同，它是在一條線內循環，在此線內用混合再生砂或新砂的方法制造面砂和袋囊砂，它們中沒有膨潤土與膨潤土的粘附。然而，它們很難包覆膨潤土以具有給定的厚度。再者，需要較長的時間進行混合和處理工序以獲得給定的生砂本性。
本發明設想克服上述的缺點。本發明的一個目的是提供膨潤土包覆的砂以及制造膨潤土包覆砂的方法，它是在較短的時間內添加補充砂到收集砂中以及混合和處理它們，從而可以制造出鑄型用的給定的生砂。
本發明的另一個目的是提供造型砂的再生方法，它是混合由造型砂處理線排放的報廢砂與膨潤土，以制造包覆膨潤土的砂，以及作為補充砂供給至生砂處理線。這種方法允許提供給生砂處理線的砂在短期內具有給定的本性。此外，報廢的砂可以再次有效地利用。
再者，本發明的另一個目的是提供膨潤土包覆的砂，它具有面砂和袋囊砂用的給定的生砂本性以及制造砂的方法，它是在較短的時間內進行混合和處理工序。
混合砂的烘干步驟可以包括加熱工序或加熱和降壓工序。
本發明的膨潤土包覆砂的制造是混合再生砂和新砂或它們之一與粉狀的膨潤土，以及與膨潤土重量相同的或稍大的水以制造混合砂，這樣使再生砂和新砂或它們之一被膨潤土包覆。
本發明的方法和膨潤土包覆砂具有下列優點按照現有技術的處理方法，增加膨潤土以補充在造型過程中燒損的膨潤土。準備補充的膨潤土的數量是根據準備供給混合過程的砂決定的。相反，按照本發明的處理收集砂的方法，再生砂和新砂或它們之一與至少膨潤土混合，從而使補充砂可以預先制造用于集合砂。補充砂是加入集合砂中。因此，在較短時間內可以制造鑄型用的給定的造型砂。
再者，為達到這些目的，本發明的用于再生造型砂的方法包括下列步驟收集由造型用砂處理線排放的報廢砂，再生收集的報廢砂以及混合報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至由生砂處理線收集的砂中作為補充砂。
本發明的用于再生造型砂的另一種方法包括下列步驟收集由造型用砂處理線排放的報廢砂，混合報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至由生砂處理線收集的砂中作為補充砂。
本發明的用于再生造型砂的另一種方法包括下列步驟收集由造型用砂處理線排放的報廢砂，混合報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至由生砂處理線收集的砂中，作為補充砂。
本發明的用于再生造型砂的另一種方法包括下列步驟收集由生砂處理線排放的報廢砂，再生收集的報廢砂，以及混合報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至由生砂處理線收集的砂中，作為補充砂。
再者，本發明的用于再生造型砂的另一種方法包括下列步驟收集由生砂處理線排放的報廢砂，混合報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至由生砂處理線收集的砂中，作為補充砂。
制造膨潤土包覆砂的步驟可以包括混合再生砂、粉狀的膨潤土，以及與膨潤土重量相同的或稍大的水以制造混合砂，以及烘干混合砂。
烘干混合砂的步驟可以包括加熱工序或加熱和減壓工序。
本發明的用于再生造型砂的方法包括下列步驟收集由砂處理線排放的報廢砂，混合由鑄型用造型砂排放的報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及使用膨潤土包覆砂作為補充砂用于鑄型用的造型砂處理線。
本發明的用于再生造型砂的方法包括下列步驟混合報廢砂，它使用至少膨潤土而再生，從而制造出膨潤土包覆砂，作為補充砂用于鑄型用的造型砂處理線。
再者，為了達到上述目的，膨潤土包覆砂可以用于面砂或袋囊砂。它的制造方法是用膨潤土包覆再生砂和新砂，或者它們之一，以及同時烘干此砂，或者用膨潤土包覆再生砂和新砂，或者它們之一以及隨后烘干此砂，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至混合過程。
圖2是現有技術的砂處理線的砂流程示意圖。
圖3是本發明的一個實施例的示意圖，示出造型砂再生時的砂的流程。
圖4是本發明的另一個實施例的示意圖，示出造型砂再生時的砂的流程。
圖5是本發明的一個實施例的示意圖，示出膨潤土包覆砂與水混合和用于面砂或袋囊砂。
此外，在整篇說明書中，“收集砂”是指在鑄型移走后為再次使用收集的砂。“補充砂”是指混合工序前或工序中添加至砂處理線的砂。“膨潤土包覆砂”是指用膨潤土包覆的砂。膨潤土包覆砂的制造方法是將報廢砂或為了重復使用處理報廢砂而獲得的砂包覆膨潤土。特殊的是，膨潤土包覆砂的制造方法是將報廢砂或為了重復使用處理極廢砂而獲得的砂放入容器可以被加熱的震動型攪拌器內處理。隨后，報廢砂或砂和膨潤土經預定時間的混合從而獲得混合砂。水的重量比所含膨潤土的重量大，在混合時水是一點一點地添加到混合砂內。隨后容器被加熱以烘干砂和膨潤土的混合砂。
本發明的粉狀的膨潤土具有100％的活性。各種膨潤土也可以使用。混合砂的烘干意味減少混合砂中的水含量。許多方法可用于減少水含量。膨潤土包覆砂可以制造用于造型砂處理線的補充砂，由制造商或采購商提供。
在本說明書中“造型砂處理線”是指制造鑄型用造型砂的砂處理線。任何砂，例如，生砂、自硬化砂、或殼型用砂都可以使用。“報廢砂”是指在鑄型移走后由造型砂處理線排放的砂，例如，生砂或型芯用砂。此外，如果雜質已包含在報廢砂內，一部分收集砂被移走，以防止型芯用砂不希望地附著在造型砂內。“砂再處理”是指使用砂再處理裝置清除附著在砂上的雜質。已有許多種砂再處理裝置，例如干型、濕型、烘烤型等。任何種類都可用于本發明。本發明的膨潤土包覆砂的制造步驟使用與粉狀的膨潤土重量相同的或稍大的水，其理由如下在現有技術的鑄型用生砂的制造用混合步驟中，這樣添加粉狀的膨潤土，使其活性的膨潤土可以是7至8％，以及添加水量可以是3～4％。水與活性膨潤土(它是由粉狀的膨潤土壓成的)的比例以及保留的膨潤土小于50％。當膨潤土包覆砂用于鑄型的生砂時，此比例不大于50％。相反，上述情況對于用膨潤土均勻地包覆砂卻是希望的。如果水與粉狀的膨潤土的重量比小于100％，則粉狀的膨潤土不能均勻地與再生砂等在短時間內混合。
如果水與粉狀的膨潤土的重量比過大，則混合和烘干工序都是困難的。因此，希望水與粉狀膨潤土的重量比為1～3比1。在本發明中，補充砂包括用膨潤土包覆砂的方法制成的膨潤土包覆砂。這就是說，這種砂是借助混合再生砂等，粉狀的膨潤土，以及與粉狀的膨潤土重量相同或稍大的水制造的，以及隨后烘干混合砂。此混合砂具有4～8％膨潤土和小于2％水。
考慮到混合工序的效率，希望，膨潤土包覆砂具有5.5～7.0％膨潤土。如果此含量小于5％，則隨著此含量的降低抵壓力的前緣也變低。如果此含量大于7％，則隨著此含量的升高混合變得困難。水的含量小于2％，因為隨后附著和硬化的缺點減少。更希望，水的含量為1.5％。
本發明的烘干步驟使用加熱。因此，與不使用加熱的情況比較，烘干步驟產生的效果是在短的時間內獲得均勻包覆的砂。這種加熱工序實現的方式為，例如，供給加熱的空氣，加熱攪拌機的容器等。
在本發明的烘干步驟中，進行加熱工序和降壓，從而使空氣由砂粒和膨潤土之間的空隙排出。因此，與沒有降壓的情況比較，可以在短時間內獲得均勻的和硬質的膨潤土包覆砂。實例1
圖1示出本發明的砂處理線的一個實施例。在圖1內砂處理線具有一個循環，它由混合過程和鑄型破碎過程組成。攪拌機單獨放置在砂處理線旁邊用以制造膨潤土包覆砂。攪拌機執行加熱和降壓的功能。
澳大利亞產新的和天然的石英砂以及美國產Na型粉狀的膨潤土供給至能加熱的震動型攪拌機內，以及隨后攪拌約1min以制造混合砂。然后在混合工序中與膨潤土重量相同或稍大的水被一點一點地添加到混合砂中。再者，攪拌機的容器被加熱至120℃以烘干天然的石英砂，膨潤土和水的混合砂。其結果是獲得具有6％膨潤土和2％水的膨潤土包覆砂。當混合砂與水混合時，轉筒型攪拌機不能混合它們。
隨后，重量為收集砂重量10％的膨潤土包覆砂被添加到由生砂處理線撤出的收集砂中，作為補充砂。再者，粉狀的膨潤土和給定量的水被添加到收集砂中。它們被Simpson輥筒攪拌機混合。在混合工序開始時取一組混合砂料試樣用以試驗測定抵抗壓力。
此外，按照現有技術方法添加天然的石英砂到收集砂中。此外，粉狀的膨潤土和給定量的水添加到收集砂中，隨后，它們被供給至攪拌機進行混合。對按照現有技術方法獲得的混合砂進行相同的工序和試驗。
與現有技術方法的結果比較，可以發現，使用本發明的膨潤土包覆砂作為補充砂可使混合工序迅速實現以及獲得高的抵抗壓力。當用掃描電子顯微鏡觀察砂粒的表面時，發現表面由于使用膨潤土包覆砂而被更均勻地包覆，優于使用現有技術的情況。實例2由砂處理線排放的大量生砂被供給至砂再生器，以清除砂粒表面上的附著物，從而制造出再生砂。隨后再生砂可以用于代替實例1中上述的新的和天然的石英砂，以及按照實例1中的情況處理。其結果可以與實例1的結果不相上下。它們是有利的。實例3在用膨潤土包覆砂的過程中不使用加熱。與實例1相似，可以實現包覆過程，但所需時間比實例1長。
這些實例的制造膨潤土包覆砂的方法包括混合再生砂和新砂或它們之一與膨潤土，從而混合砂可用作補充砂，添加到收集砂中。按照本方法，再生砂和新砂或它們之一，粉狀的膨潤土，以及與粉狀的膨潤土重量相同的或稍大的水被混合和烘干，從而制造出補充砂。當補充砂被添加到收集砂中時，僅僅用在較短時間內混合它們的方法就可以制造出鑄型用生砂。對于本工業這種效果是很有價值的。
根據圖3和4說明本發明的實例4。實例4在圖3內，當鑄型破碎后，鑄型的許多造型砂被收集和返回至混合過程。未收集的砂作為報廢砂被傳送至砂再生過程，從而被再生裝置重新處理。被收集器收集的報廢砂處于生砂處理線時它是細粉狀的。因此，它不是用于本發明的膨潤土包覆砂，而是用于路基材料等，或再循環，或最終報廢。
粘附在報廢砂粒上的雜質被砂再生裝置清除。這種報廢砂被送去處理，以制造膨潤土包覆砂膨潤土包覆砂被送至生砂處理線的混合過程。隨后，膨潤土包覆砂被送至進行混合過程的裝置，以及在這里與收集砂一起用攪拌機混合，從而制造出鑄型用的給定的造型砂。它被送至造型裝置以制造具有希望本性的鑄型。
如圖4所示，收集和選擇的報廢砂可以直接供給至進行處理的裝置，以制造膨潤土包覆砂，而不必再生報廢砂。這就是本發明的實施例之一。在這種情況下，不需要砂再生過程。因此，成本可以降低，處理報廢砂所需時間可以縮短。然而，膨潤土包覆砂的質量差于使用由報廢砂處理成再生砂的情況。
本發明的用于再生鑄型用造型砂的方法使用了膨潤土包覆砂，這種砂是由再生報廢砂的企業制造的。鑄型制造廠與企業進行報廢砂的商務。有可能由企業訂購報廢砂和制造膨潤土包覆砂。相反，如果制造廠沒有任何砂再生裝置，當報廢砂在鑄型制造廠與任何企業之間在商務過程中流通時，生砂處理線的主人，鑄型用材料的售方，以及制造廠可以提供報廢砂給再生砂的企業，再者，制造廠可以用再生砂制造膨潤土包覆砂。在這種情況下，如果需要，在包覆膨潤土處理之前，報廢砂可以用再生裝置處理。
此外，也有可能由制造廠重新處理報廢砂，以及隨后出售處理的砂給膨潤土包覆砂的制造廠，以便制造廠制造膨潤土包覆砂。
按照本實施例，由鑄型用造型砂處理線排放的報廢砂，包括由生砂處理線排放的報廢砂，與至少膨潤土混合，以制造膨潤土包覆砂。隨后，膨潤土包覆砂被供給至生砂處理線，作為補充砂。因此，生砂處理線用砂的本性可以在短時間內被控制。此外，以往僅能考慮報廢的報廢砂也可以有效地利用。
再者，具有膨潤土包覆砂的混合砂可以用作面砂和袋囊砂。膨潤土包覆砂的制造是借助用已知的攪拌機混合再生砂和新砂，或它們之一與粉狀的膨潤土和重量相同或稍大的水，以及隨后烘干混合砂。混合砂具有4～8％膨潤土和2％或更少的水。烘干過程在用膨潤土包覆時或包覆后進行。
如果水含量大大超過膨潤土含量，則混合和烘干工序變得困難。因此，希望水的重量為膨潤土重量的1～3倍，再生砂是由任何種類的造型砂制造的，例如生砂、型芯砂、以及自硬化砂，以及由砂粒的表面清除雜質，如粘接劑。實例5澳大利亞產新的、天然的石英砂，以及美國產Na型粉狀的膨潤土在震動型攪拌機內混合約1min，以制造混合砂。隨后，與膨潤土重量相同或稍大的水在混合工序時一點一點地添加到混合砂中。此外，攪拌機的容器被加熱至約100℃以烘干天然的石英砂和膨潤土的混合砂。其結果是獲得具有6％膨潤土和2％水的膨潤土包覆砂。隨后給定量的水添加至膨潤土包覆砂內。它們用已知的攪拌機混合，即使用Simpson型輥筒攪拌機。隨后，在混合工序開始時取一組混合砂料試樣用以試驗測定抵抗壓力。再者，天然的石英砂、粉狀的膨潤土和水在攪拌機內混合和按照上述處理。可以發現，使用膨潤土包覆砂的混合砂可使混合工序迅速地實現和獲得高的抵抗壓力。
在圖5內，由處理線收集的收集砂被用作背砂。此外，膨潤土和水混合。可以發現，當砂混合被用作面砂或袋囊用砂(袋囊砂)時，可以獲得有利的結果。實例6由砂處理線的篩網排放的生砂料被供給至輥筒型砂再生機，以清除砂粒表面上的附著物，這樣制造出再生砂。隨后，此再生砂可用于代替實例5中上述的新的，天然的石英砂，以及按實例5中的情況處理。其結果與實例5不相上下。它們是有利的。實例7用新硅砂代替實例5中上述的新的和天然的石英砂，以及按照實例5中的情況處理。其結果與實例5的不相上下。它們是有利的。
本實例中使用的膨潤土包覆砂的制造方法僅僅借助用膨潤土包覆再生砂和新砂，或它們之一，在包覆工序中或之后烘干，以及隨后在短時間內制造膨潤土包覆砂的混合砂。此混合砂可用于面砂或袋囊砂。因此，生砂的給定的本性可以簡單地獲得。
權利要求
1.一種膨潤土包覆砂的制造方法，它是將再生砂和新砂，或它們之一與膨潤土混合，從而用作收集砂的補充砂，它包括下列步驟混合再生砂和新砂，或它們之一，粉狀的膨潤土，與膨潤土重量相同或稍大的水，以制造混合砂，以及烘干混合砂。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于在混合砂烘干之后，混合砂具有的組分為4～8％膨潤土和2％或更少的水。
3.根據權利要求1的方法，其特征在于混合砂的烘干步驟包括加熱工序和降壓工序。
4.一種膨潤土包覆砂，其經如下制造方法作出將再生砂和新砂，或它們之一，粉狀的膨潤土，以及與膨潤土重量相同或稍大的水混合，以制造混合砂，從而使再生砂和新砂，或它們之一被膨潤土包覆。
5.一種造型砂的再生方法，它包括下列步驟收集由造型用砂處理線排放的報廢砂，再生收集的報廢砂和混合報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至由生砂處理線收集的砂中，作為補充砂。
6.一種造型砂的再生方法，它包括下列步驟收集由造型用砂處理線排放的報廢砂，混合報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至由生砂處理線收集的砂中，作為補充砂。
7.一種造型砂的再生方法，它包括下列步驟收集由生砂處理線排放的報廢紗，再生收集的報廢砂以及混合報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至由生砂處理線收集的砂中，作為補充砂。
8.一種造型砂的再生方法，它包括下列步驟收集由生砂處理線排放的報廢紗，混合報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至由生砂處理線收集的砂中，作為補充砂。
9.根據權利要求5至8中任一項的再生方法，其特征在于，制造膨潤土包覆砂的步驟包括混合再生砂或報廢砂，粉狀的膨潤土以及與膨潤土重量相同或稍大的水以制造混合砂，以及烘干混合砂。
10.根據權利要求9的方法，其特征在于，烘干混合砂的步驟包括加熱工序或加熱和降壓工序。
11.一種造型砂的再生方法，它包括下列步驟收集由造型用砂處理線排放的報廢紗，混合由鑄型用造型砂排放的報廢砂與至少膨潤土，從而制造出膨潤土包覆砂，以及使用膨潤土包覆砂作為鑄型用造型砂處理線的補充砂。
12.一種造型砂的再生方法，它包括下列步驟混合報廢砂，它與至少膨潤土混合而再生，從而制造出膨潤土包覆砂，以及使用膨潤土包覆砂作為鑄型用造型砂處理線的補充砂。
13.用于面砂或袋囊砂的膨潤土包覆砂，它的制造方法是將再生砂和新砂，或它們之一用膨潤土包覆，以及同時烘干砂，或者用膨潤土包覆再生砂和新砂，或它們之一，以及隨后烘干砂，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至混合過程。
14.一種使用膨潤土包覆砂作為面砂或袋囊砂的方法，它的制造方法是將再生砂和新砂，或它們之一用膨潤土包覆，以及同時烘干砂，或者用膨潤土包覆再生砂和新砂，或它們之一，以及隨后烘干砂，從而制造出膨潤土包覆砂，以及供給膨潤土包覆砂至混合過程，其特征在于使用膨潤土包覆砂供給至混合過程用于面砂或袋囊砂。
15.根據權利要求14的方法，其特征在于，膨潤土包覆砂的制造方法是將再生砂和新砂，或它們之一，粉狀的膨潤土，以及與粉狀的膨潤土重量相同或稍大的水混合，以制造混合砂，以及烘干混合砂。
16.根據權利要求15的方法，其特征在于，烘干混合砂的步驟包括加熱工序或加熱和降壓工序。
全文摘要
給定的生砂是在短時間期內進行混合工序獲得的。報廢砂是作為補充砂供給至砂處理線,這樣可以使造型砂重復使用。造型用的生砂可以用于面砂或袋囊砂。膨潤土包覆砂的制造方法是混合再生砂、新砂和報廢砂或它們中任何項或全部,膨潤土包覆砂添加到收集砂中作為它的補充。此外,膨潤土包覆砂與水混合,以及用于面砂或袋囊砂。
文檔編號B22C1/00GK1375366SQ0210201
公開日2002年10月23日 申請日期2002年1月15日 優先權日2001年1月15日
發明者金山良治, 吉田恭典, 森邦保, 杉本和男, 安藤之一 申請人:新東工業株式會社