干法热湿法联合再生旧砂的方法及其再生系统技术方案

一种干法热湿法联合再生旧砂的方法及其再生系统，可用于铸造生产。把有机脂固化碱性酚醛树脂旧砂先放入离心式旧砂再生机中尽量去除砂粒表面的树脂膜，再将砂置于热流旧砂再生机中进行热水清洗，在高温和强力搅拌作用下，砂粒表面的残留树脂溶于水中。排出的污水经过滤机滤出其中的树脂和细粉，余水加热后重用于洗砂。洗净的热再生砂脱水后送入真空干燥机干燥并经振动筛筛分后可作为新砂使用，滤出的树脂加工后另作它用。再生过程中采用冷却冶金电炉产生的废热水用热泵加热后作为洗砂用水。本发明专利技术既可生产出优质再生砂又实现了污水零排放，避免了热法再生树脂砂所产生的有害烟尘污染，节能环保。

Dry hot wet process combined with old sand reclamation and its regeneration system

A dry hot wet method combined with regenerating old sand and its regeneration system can be used for foundry production. The alkaline phenolic resin used sand solidified by organic fat was first put into a centrifugal sand recycling machine to remove the resin film on the surface of sand grains as far as possible, and then the sand was placed in a heat-flow sand recycling machine for hot water cleaning. Under the action of high temperature and strong stirring, the residual resin on the surface of sand grains was dissolved in water. The effluent is filtered out of the resin and fines through the filter, and the remaining water is reused for sand washing after heating. Washed hot reclaimed sand is dehydrated and sent to vacuum dryer for drying. After being screened by vibrating screen, it can be used as new sand. The filtered resin is processed and used for other purposes. During the regeneration process, the waste hot water produced by the cooling metallurgical furnace is heated by the heat pump and used as sand washing water. The invention can produce high quality reclaimed sand and realize zero discharge of sewage, avoid harmful smoke and dust pollution caused by thermal reclaimed resin sand, and save energy and protect environment.

【技术实现步骤摘要】
干法热湿法联合再生旧砂的方法及其再生系统
本专利技术涉及铸造生产中的旧砂再生方法及旧砂再生设备
技术介绍
铸造生产中最大的污染源是造型材料，主要是旧砂。铸造旧砂进行再生回用可大幅度减少废砂污染，降低生产成本，提高企业经济效益。是落实可持续发展，实施绿色铸造的重要举措。近些年来在铸造生产特别是在铸钢生产中，广泛采用以碱性酚醛树脂为粘结剂的碱性酚醛树脂砂造型。与呋喃树脂砂相比，碱性酚醛树脂砂具有许多优点，如：(1)树脂中游离甲醛低，对环境友好。(2)树脂和固化剂均不含氮、磷、硫等有害元素。(3)铸件很少产生裂纹、冲砂、脉纹等缺陷。(4)发气量小且发气速度较平缓。在铸造生产特别是铸钢生产中推广碱性酚醛树脂砂，有利改善工人操作环境，提高铸件质量。目前国内碱性酚醛树脂砂(以下简称碱酚醛砂)的旧砂再生主要有两种方法：一是干法再生，即利用机械撞击、搓擦、振动搓擦等方法把包裹在砂粒表面已失效的惰性膜剥离下来使之成为再生砂，用于替代新砂制芯造型。实践证明干法再生用于碱酚醛旧砂效果不好，其主要原因是：(1)碱酚醛旧砂砂粒表面的树脂膜在常温下具有韧性和吸湿性，当含水量大于1％时，用一般的干法再生方法很难有效去除，脱膜率很低。(2)酯固化碱酚醛旧砂中的固化剂有机脂用干法再生很难去除干净，残留的有机脂可使再生砂可用时间缩短，砂型强度下降。(3)碱酚醛旧砂中的碱金属化合物大部分存在于树脂膜中，脱膜率低导致再生砂中残留许多碱金属化合物，严重影响再生砂的耐火度。由于干法再生的碱酚醛再生砂满足不了生产要求，多数铸造厂转向采用热法来再生碱酚醛旧砂，即利用树脂可燃的特点把碱酚醛旧砂粒表面的惰性膜烧掉成为再生砂。《铸造技术》2010年第12期刊载了马晓峰的《脂固化碱性酚醛自硬树脂在再生砂上的应用》论文，文中披露了碱酚醛砂的热法再生方法。热法再生能有效地去除旧砂中的碱性酚醛树脂和有机脂，其再生砂质量远高于干法再生砂的质量，可替代新砂用于生产，进而减少旧砂所造成的环境污染。但是该方法也存在缺陷：1、再生砂中仍残留有少量的碱金属化合物，在再生砂反复循环使用过程中会慢慢积累，造成再生砂质量下降。2、需消耗大量燃料，增大了再生砂成本。3、最大的缺陷是在旧砂再生过程中会产生大量有害气体和有毒物质严重污染环境。由于碱酚醛旧砂的树脂膜中含有许多苯酚、甲醛、有机脂等有机物，其砂粒表面特别是铸钢生产中广泛采用的海砂表面含有氯化钠、氯化镁等氯化物，旧砂中还混有一些氧化铁等颗粒，所以在旧砂焚烧过程所产生的烟尘中含有大量的二氧化碳、氮氧化物、氯化氢等有害气体和未燃尽的残碳、氧化铁等构成的粉尘。众所周知在同时存在碳微粒、氧化铁微粒和氯化物的条件下，随着烟尘温度下降，烟尘中的残碳和氯化物在氧化铁的催化作用下在200℃-400℃的温度区间内会合成二恶英、呋喃类有机毒物，这些有害物质造成的危害远远超过了旧砂本身对环境所造成的危害。特别是二恶英、呋喃类有机毒物其毒性比氧化砷(砒霜)还大1000倍，在自然界非常稳定不易降解可溶入脂肪，进入人体后能长期积累致畸，已被联合国世界卫生组织列为一级致癌物质。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述问题提供了一种干法、热湿法联合再生碱酚醛旧砂的方法及实现该方法的旧砂再生系统。该方法是利用碱性酚醛树脂和其固化剂有机脂都溶于用水的特点，采用湿法即水洗对碱酚醛旧砂进行再生。为了提高洗砂效率减少用水量和污水处理量，在湿法再生前先用干法对旧砂进行初步再生，尽量去除旧砂中的树脂、有机脂和粉尘。采用热水洗砂可以大幅度提高包裹在旧砂粒表面的树脂膜在水中的溶解度和溶解速度，进一步提高旧砂再生效率和减少洗砂用水量。为避免使用石化燃料造成二次污染并降低再生砂成本，可回收利用铸钢厂冶金电炉冷却水(水温50℃-70℃)，用热泵非常廉价地把水温提高到所需温度进行洗砂。同理可采用真空干燥机把洗好的尚存较高温度的再生砂脱水干燥，干燥后的再生砂经过筛分后即成为成品砂。该方法包括把碱酚醛旧砂送入干法再生机内先进行干法再生，再把经初步再生过的再生砂置于热水中并施以强力搅拌、搓擦等措施进行清洗。清洗过程中过滤出洗砂污水中的树脂和细粉，余水加热后重新回用于洗砂。再生砂洗净后进行脱水、干燥、筛分。回收湿法再生和干法再生过程中脱落的树脂适当加工后可作为化工原料重新利用。其主要步骤如下：1、把经磁选、破碎、干燥等予处理工序处理后的碱酚醛旧砂送入干法再生机中，在机械反复撞击、搓擦等作用下，砂粒表面的树脂膜被逐步剥离，脱落的树脂膜和粉尘在引风机的吸引下从再生砂中分离出去。2、把经初步再生的再生砂和热水加入容器中并施以强力搅拌等措施，砂粒表面残存的树脂膜在热水中迅速溶解、脱落、成为一粒粒干净的再生砂。3、洗砂过程中污水从容器上部溢流口溢出，排出的污水经过滤装置分离出水中的树脂和细粉，余水经加热后重新作为洗砂水送回容器中。4、当容器中的再生砂质量达到要求后停止清洗，先利用压缩空气挤尽砂中的存水，再放出再生砂。5、关闭放砂阀门，加入砂和热水。重复上述过程。6、将放出的再生砂送去干燥，经筛分后成为成品再生砂。7、回收在干法再生和湿法再生过程中分离出的碱酚醛树脂，适当加后可作为化工原料。上述旧砂再生系统包括离心式旧砂再生机(简称离心再生机)除尘器、斗式提升机(简称斗提机)、热流旧砂再生机(简称热流再生机)、板框式压虑机(简称压虑机)、真空振动流动干燥机(简称真空干燥机)、热水箱、蒸汽压缩式高温水源热泵(简称热泵)。其中离心再生机包括桶体、进砂漏斗、反击圈、再生盆、电机、风叶、排砂口。进砂漏斗设在桶体顶部，再生盆处于桶体内部，反击圈设在再生盆的上方，再生盆内的砂子可抛到反击圈的内壁上。电动机固定在桶体外侧壁，再生盆通过轴承座及三角传动带与电动机连接。风叶固定在再生盆下部，电动机可以带动再生盆和风叶旋转。桶体底部设有排砂口，上部设有排尘口并通过管道和除尘器连通。热流再生机包括桶体、进砂斗、进热管、排砂口密封底板、搅拌装置、进气管、溢流管。进砂斗设在桶体顶部，进砂斗下面设有进砂口密封装置。搅拌装置通过轴承座安装在桶体顶部其叶轮处于桶体内部。进热管设在桶体下部。桶体底部设有排砂口密封底板，底板可以开启或关闭排砂口。底板上部设有金属网，下部设有排水管。进气管设在桶体顶部，溢流管设在桶体上部。进气管和空压机连通。压滤机包括机架、过滤板框、进水管、出水管、水泵、液压缸。过滤板框有多组，水平叠装在机架上，板框内设有过虑介质。进水管、出水管分别与过滤板框连通，进水可以通过板框内的过滤介质从出水管排出。进水管通过水泵分别与热流再生机的溢流管、排水管连通。液压缸设在机架上，启动液压缸可顺序开启或关闭各个过滤板框。热水箱包括箱体、回水管、出水管、进热水管、加热管。回水管和进热水管都设在水箱顶部，出水管设在箱体下部的侧壁上。加热管设在箱体内的下部。回水管与压滤机的出水管连通。热水箱的出水管通过水泵与热流再生机的进热管连通。加热管的进水管、从水管分别与热泵连通，热泵通过加热管可加热热水箱内的水。进热水管与废热水源引水管连通。真空干燥机包括桶体、外壳体、进砂口、抽气管、出砂口及密封装置、机架、弹簧、激振装置、电动机、进热水管、排热水管。进砂口、抽气管设在桶体顶部，出砂口及密封装置设在桶体下部，可开启或关闭出砂口。桶体与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干法、热湿法联合旧砂再生系统，其特征是：包括干法旧砂再生机、热湿法旧砂再生机、干燥机、过滤机、热水箱；干法旧砂再生机可采用离心式旧砂再生机(10)，其为立式装置，包括进砂漏斗(11)、桶体(1)、排尘口(2)、反击圈(3)、再生盆(4)、风叶(5)、轴承座(6)、电机(7)、三角传动带(8)、排砂口(9)，进砂漏斗(11)设在桶体(1)的顶部，再生盆(4)设在桶体(1)的内部并处在进砂漏斗(11)的下方，反击圈(3)设在再生盆(4)的上方，再生盆内的砂粒可抛到反击圈的内壁上，再生盆(4)通过轴承座(6)、三角传动带(8)与固定在桶体(1)外侧的电动机(7)相连，风叶(5)固定在再生盆(4)的下部，电动机可以带动再生盆(4)和风叶(5)旋转，桶体(1)上部设有排尘口(2)，排尘口通过管道和除尘器连通，桶体(1)底部设有排砂口(9)；热湿法旧砂再生机可采用热流旧砂再生机(12)，其为立式装置，包括进砂斗(13)、搅拌装置(14)、进气管(15)、溢流管(16)、桶体(17)、进热管(18)、排砂口密封底板(20)，桶体(17)安装在机架上，进砂斗(13)设在桶体(17)的顶部，搅拌装置(14)通过轴承座安装在桶体(17)的顶部其叶轮处在桶体内部，进气管(15)设在桶体(17)的顶部，溢流管(16)设在桶体(17)的上部，进热管(18)设在桶体(17)下部并与桶体内相通，桶体(17)的底部设有排砂口密封底板(20)，底板可以开启或关闭排砂口，排砂口密封底板(20)上部设有金属网(19)，下部设有排水管(21)，进砂斗(13)下部设有进砂口密封装置，可开启或关闭进砂口；压滤机可采用板框式压滤机机(40)，其为卧式装置，包括机架(41)、过滤板框(42)、进水管(43)、出水管(44)、液压缸(45)，多组过滤板框(42)叠装在机架(41)上，板框内部设有过滤介质，进水管(43)和出水管(44)分别与过滤板框连通，进水可通过板框内部的介质从出水管排出，液压缸(45)设在机架(41)上，启动液压缸可以分别开启或关闭各个过滤板框，进水管通过水泵和管道分别与热流再生机(12)上的溢流管(16)、排水管(21)连通；热水箱(34)包括箱体(35)、回水管(36)、出水管(39)、进热水管(37)、加热管(38)，回水管(36)和进热水管(37)设在箱体(35)的顶部，出水管(39)设在箱体(35)的下部侧壁上，加热管(38)设在箱体(35)内的下部，回水管(36)与过滤机(40)的出水管(44)连通，热水箱的出水管(39)通过水泵和管道与热流再生机(12)上的进热管(18)连通，进热水管(37)与废热水源引水管连通，加热管(38)的进、出水管分别与热泵装置连通，热泵装置可通过加热管加热热水箱中的水；干燥机可采用真空干燥机(22)，包括桶体(24)、外壳体(26)、进砂口(23)、抽气管(25)、进热水管27、排砂口密封装置(28)、机架(29)、激振装置(31)、电机(30)、出热水管(32)、弹簧(33)，进砂口(23)和抽气管(25)都设在桶体(24)的顶部，排砂口密封装置(28)设在桶体(24)下部，排砂口密封装置可打开或关闭排砂口，排砂口密封装置(28)下方设有振动筛。进热水管(27)设在外壳体(26)的上部，出热水管(32)设在外壳体(26)的下部，进热水管、出热水管都与外壳体(26)和桶体(23)之间构成的空腔连通，外壳体(26)通过弹簧(33)安装在机架(29)上，激振装置(31)固定在外壳体下部，电动机(30)通过三角传动带或平板带和激振装置(31)相连，电动机带动激振装置可引起桶体振动，抽气管(25)和真空泵连通，启动真空泵可造成桶体(24)内部处于真空状态；离心式旧砂再生机(10)的排砂口(9)与热流旧砂再生机(12)的进砂斗(13)之间，热流旧砂再生机(12)的排砂口密封底板(20)与真空干燥机(22)的进砂口(23)之间都设有斗式提升机连通，以上管道均相应设有阀门及测量、安全装置。...

【技术特征摘要】
1.一种干法、热湿法联合旧砂再生系统，其特征是：包括干法旧砂再生机、热湿法旧砂再生机、干燥机、过滤机、热水箱；干法旧砂再生机可采用离心式旧砂再生机(10)，其为立式装置，包括进砂漏斗(11)、桶体(1)、排尘口(2)、反击圈(3)、再生盆(4)、风叶(5)、轴承座(6)、电机(7)、三角传动带(8)、排砂口(9)，进砂漏斗(11)设在桶体(1)的顶部，再生盆(4)设在桶体(1)的内部并处在进砂漏斗(11)的下方，反击圈(3)设在再生盆(4)的上方，再生盆内的砂粒可抛到反击圈的内壁上，再生盆(4)通过轴承座(6)、三角传动带(8)与固定在桶体(1)外侧的电动机(7)相连，风叶(5)固定在再生盆(4)的下部，电动机可以带动再生盆(4)和风叶(5)旋转，桶体(1)上部设有排尘口(2)，排尘口通过管道和除尘器连通，桶体(1)底部设有排砂口(9)；热湿法旧砂再生机可采用热流旧砂再生机(12)，其为立式装置，包括进砂斗(13)、搅拌装置(14)、进气管(15)、溢流管(16)、桶体(17)、进热管(18)、排砂口密封底板(20)，桶体(17)安装在机架上，进砂斗(13)设在桶体(17)的顶部，搅拌装置(14)通过轴承座安装在桶体(17)的顶部其叶轮处在桶体内部，进气管(15)设在桶体(17)的顶部，溢流管(16)设在桶体(17)的上部，进热管(18)设在桶体(17)下部并与桶体内相通，桶体(17)的底部设有排砂口密封底板(20)，底板可以开启或关闭排砂口，排砂口密封底板(20)上部设有金属网(19)，下部设有排水管(21)，进砂斗(13)下部设有进砂口密封装置，可开启或关闭进砂口；压滤机可采用板框式压滤机机(40)，其为卧式装置，包括机架(41)、过滤板框(42)、进水管(43)、出水管(44)、液压缸(45)，多组过滤板框(42)叠装在机架(41)上，板框内部设有过滤介质，进水管(43)和出水管(44)分别与过滤板框连通，进水可通过板框内部的介质从出水管排出，液压缸(45)设在机架(41)上，启动液压缸可以分别开启或关闭各个过滤板框，进水管通过水泵和管道分别与热流再生机(12)上的溢流管(16)、排水管(21)连通；热水箱(34)包括箱体(35)、回水管(36)、出水管(39)、进热水管(37)、加热管(38)，回水管(36)和进热水管(37)设在箱体(35)的顶部，出水管(39)设在箱体(35)的下部侧壁上，加热管(38)设在箱体(35)内的下部，回水管(36)与过滤机(40)的出水管(44)连通，热水箱的出水管(39)通过水泵和管道与热流再生机(12)上的进热管(18)连通，进热水管(37)与废热水源引水管连通，加热管(38)的进、出水管分别与热泵装置连通，热泵装置可通过加热管加热热水箱中的水；干燥机可采用真空干燥机(22)，包括桶体(24)、外壳体(26)、进砂口(23)、抽气管(25)、进热水管27、排砂口密封装置(28)、机架(29)、激振装置(31)、电机(30)、出热水管(32)、弹簧(33)，进砂口(23)和抽气管(25)都设在桶体(24)的顶部，排砂口密封装置(28)设在桶体(24)下部，排砂口密封装置可打开或关闭排砂口，排砂口密封装置(28)下方设有振动筛。进热水管(27)设在外壳体(26)的上部，出热水管(32)设在外壳体(26)的下部，进热水管、出热水管都与外壳体(26)和桶体(23)之间构成的空腔连通，外壳体(26)通过弹簧(33)安装在机架(29)上，激振装置(31)固定在外壳体下部，电动机(30)通过三角传动带或平板带和激振装置(31)相连，电动机带动激振装置可引起桶体振动，抽气管(25)和真空泵连通，启动真空泵可造成桶体(24)内部处于真空状态；离心式旧砂再生机(10)的排砂口(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江平，
申请(专利权)人：李江平，
类型：发明
国别省市：河南,41