專利名稱：水玻璃舊砂再生方法
技術領域：
本發明屬于金屬鑄造材料再生回用方法，具體涉及水玻璃舊砂再生回用的工藝方法。
背景技術：
水玻璃砂鑄造工藝具有強度高、成本低、工藝簡單、環境友好等許多優點，自上世紀六十年代被引入鑄造工業以來，在世界各國得到了廣泛采用，但水玻璃舊砂再生困難的問題，幾十年來一直困擾著鑄造工作者，被認為是鑄造界的世界性難題之一。在我國的許多鑄造工廠或車間，被廢棄的水玻璃舊砂仍堆積如山，給環境帶來了嚴重的污染，也是對資源的極大浪費。廢棄的大量水玻璃舊砂不僅增加了運輸成本、浪費了有限的資源，還給廢棄地周圍的環境帶來了嚴重污染。實現水玻璃舊砂的完全再生回用是多年來鑄造界的企盼。
目前，對水玻璃舊砂的方法，主要有兩種干法再生、濕法再生。其本質是去除水玻璃舊砂表面的殘留粘結劑，尤其是殘留Na2O成分。
干法再生是利用空氣或機械的方法將舊砂粒加速至一定的速度，靠舊砂粒與金屬構件間或砂粒互相之間的碰撞、摩擦作用再生舊砂。干法再生又有機械式、氣力式、振動式等形式。干法再生的設備簡單、成本較低；但舊砂粒上的殘留粘結劑(殘留Na2O)去除率低(5％～15％)，再生砂的質量不太高。
濕法再生是利用水的溶解、擦洗作用及機械攪拌作用，去除舊砂粒上的殘留粘結劑膜。水玻璃舊砂上的殘留粘結劑(Na2O等)溶于水的特性，使得濕法再生水玻璃舊砂的再生質量好、殘留粘結劑(殘留Na2O)的去除率高(70％～90％)，舊砂可全部回用并可代替新砂使用；但濕法再生的系統較大、成本較高(需對濕砂進行烘干)，有污水處理回用問題。
為了提高干法再生水玻璃舊砂的效果，可在干法再生水玻璃舊砂前將水玻璃舊砂進行加熱處理，如申請號CN 99215933.4的熱旋流舊砂再生機，將水玻璃舊砂加熱至100℃至400℃處理后再實施干法再生，可將殘留粘結劑(殘留Na2O)的去除率提高至20％～35％。“加熱—干法”再生水玻璃舊砂帶來的問題是成本大大提高、再生后的水玻璃砂需冷卻后才能使用，更主要的是用該方法再生的水玻璃砂的性能沒有本質上的提高。
其它涉及水玻璃舊砂的再生方法包括公開號CN 1312220A、CN1312219A的“化學再生”工藝方法和公開號CN 1481950A的“水玻璃砂再生回用方法”等。“化學再生”工藝方法，是在普通水玻璃中加入NaOH和水，以調低水玻璃的模數及濃度，用較低模數和低濃度的水玻璃用于水玻璃舊砂或干法再生砂的回用，以獲得比普通水玻璃更高的再粘結強度和更長的可使用時間；但該方法增加了水玻璃砂體系中Na2O含量的積累，惡化了水玻璃型(芯)砂的高溫性能(潰散性和耐火度)。“水玻璃砂再生回用方法”，是通過往水玻璃舊砂中加入添加劑(飴糖、磷酸三鈉、碳酸鈣等)來改善水玻璃舊砂的回用性能，但仍沒有解決水玻璃舊砂循環回用過程中，Na2O的積累問題，仍會惡化水玻璃型(芯)砂的高溫性能。
發明內容
本發明提出一種水玻璃舊砂再生方法，綜合水玻璃舊砂濕法再生和干法再生的優點，克服各自所存在的問題，實現水玻璃舊砂低成本高性能的再生。
本發明的一種水玻璃舊砂再生方法，包括下述步驟(1)將破碎后的水玻璃舊砂粒加水調濕至含水量為重量比0.5～10.0％；
(2)將含水的水玻璃舊砂進行冰凍，冰凍溫度為-1℃至-60℃；(3)對冰凍過程中或冰凍后的水玻璃舊砂粒，實施干法再生；(4)在干法再生過程中，對水玻璃舊砂實施抽風除塵；(5)對再生水玻璃砂實施除濕處理后，貯存待用。
所述的水玻璃舊砂再生方法，其特征在于對水玻璃舊砂進行冰凍時，采用制冷壓縮機產生冷氣、或者采用冬天自然的寒冷空氣、或者采用液氮等冷卻氣體；所述的水玻璃舊砂再生方法，其進一步特征在于對水玻璃舊砂實施的干法再生裝置，為機械離心撞擊式、機械攪拌式、氣流沖擊式或振動摩擦式干法再生裝置。
水玻璃舊砂殘留粘結劑為水溶性，在低溫冰凍條件下，該殘留粘結劑及其中的水結冰膨脹、脆化開裂，在干法再生的碰撞力和摩擦力的作用下較容易地從水玻璃舊砂粒表面剝離，被剝離的“冰粉”經抽風除塵被去除，從而實現水玻璃舊砂的“冰凍—干法”再生。本發明具有濕法再生和干法再生的綜合優勢，水玻璃舊砂的Na2O去除率可達40％～70％，既有接近濕法水玻璃舊砂的再生效果、又不需污水處理設備，具有干法再生水玻璃舊砂設備簡單的特點，是較為理想的水玻璃舊砂再生新方法，使徹底解決水玻璃舊砂再生問題成為現實。我國廣大的北方地區每年具有3～5個月的-5℃以下的氣溫條件，利用自然冰凍的氣候條件低成本的“冰凍—干法”再生水玻璃舊砂具有重大的應用價值。
圖1為本發明的工藝過程框圖。
具體實施例方式
實施例1
將水玻璃舊砂塊破碎至砂粒，在舊砂粒中加入水使濕舊砂的含水量為0.5％，采用冬天室外的自然冷氣，將舊砂與冷氣引入混合室中冰凍冷卻至溫度-1℃，再對冰凍冷卻后的水玻璃舊砂實施機械離心式干法再生，并在再生過程中抽風除塵以去除水玻璃舊砂表面的殘留成份，經調濕調溫后得到再生水玻璃砂，待用。
實施例2將水玻璃舊砂塊破碎至砂粒，在舊砂粒中加入水使濕舊砂的含水量為10.0％，采用渦旋式制冷壓縮機制冷，將舊砂與冷氣引入混合室中冰凍冷卻至溫度-60℃，再對冰凍冷卻后的水玻璃舊砂實施氣流沖擊式干法再生，并在再生過程中抽風除塵以去除水玻璃舊砂表面的殘留成份，經調濕調溫后得到再生水玻璃砂，待用。
實施例3將水玻璃舊砂破碎至砂粒，在舊砂粒中加入水使濕舊砂的含水量為5％，采用螺桿式制冷壓縮機制冷，將舊砂與冷氣引入混合室中冰凍冷卻至溫度-35℃，再對冰凍冷卻后的水玻璃舊砂實施機械離心式干法再生，并在再生過程中抽風除塵以去除水玻璃舊砂表面的殘留成份，經調濕調溫后得到再生水玻璃砂，待用。
實施例4將水玻璃舊砂破碎至砂粒，在舊砂粒中加入水使濕舊砂的含水量為3.0％，采用冬天室外的自然寒冷空氣，將舊砂與冷氣引入混合室中冰凍冷卻至溫度-20℃，再對冰凍冷卻后的水玻璃舊砂實施氣流沖擊式干法再生，并在再生過程中抽風除塵以去除水玻璃舊砂表面的殘留成份，經調濕調溫后得到再生水玻璃砂，待用。
權利要求
1.一種水玻璃舊砂再生方法，包括下述步驟(1)將破碎后的水玻璃舊砂粒加水調濕至含水量為重量比0.5～10.0％；(2)將含水的水玻璃舊砂進行冰凍，冰凍溫度為-1℃至-60℃；(3)對冰凍過程中或冰凍后的水玻璃舊砂粒，實施干法再生；(4)在干法再生過程中，對水玻璃舊砂實施抽風除塵；(5)對再生水玻璃砂實施除濕處理后，貯存待用。
2.如權利要求1所述的水玻璃舊砂再生方法，其特征在于對水玻璃舊砂進行冰凍時，采用制冷壓縮機產生冷氣、或者采用冬天自然的寒冷空氣、或者采用液氮等冷卻氣體；
3.如權利要求1或2所述的水玻璃舊砂再生方法，其特征在于對水玻璃舊砂實施的干法再生裝置，為機械離心撞擊式、機械攪拌式、氣流沖擊式或振動摩擦式干法再生裝置。
全文摘要
水玻璃舊砂再生方法，屬于金屬鑄造材料再生回用方法，其步驟為(1)將破碎后的水玻璃舊砂粒加水調濕至含水量為重量比0.5～10.0％；(2)將含水的水玻璃舊砂進行冰凍，冰凍溫度為－1℃至－60℃；(3)對冰凍過程中或冰凍后的水玻璃舊砂粒，實施干法再生；(4)在干法再生過程中，對水玻璃舊砂實施抽風除塵；(5)對再生水玻璃砂實施除濕處理后，貯存待用。本發明比干法再生水玻璃舊砂的脫膜率高，有接近濕法水玻璃舊砂的再生效果但又不需進行污水處理，集濕法再生和干法再生優點于一體，是一種較理想的水玻璃舊砂再生方法。
文檔編號B22C5/00GK1792497SQ20051002009
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月19日 優先權日2005年12月19日
發明者樊自田, 董選普, 黃乃瑜, 王繼娜, 張黎, 劉軍, 周宏宇 申請人:華中科技大學