一种水玻璃铸造废砂的再生方法及得到的再生砂技术

本发明专利技术提供了一种水玻璃铸造废砂的再生方法，包括以下步骤：(1)将块状的铸造水玻璃废砂进行破碎；(2)将稻壳和破碎后的铸造水玻璃废砂进行焙烧，得到焙烧产物；(3)将所述焙烧产物与NaOH水溶液混合搅拌，反应完成后进行固液分离，得到湿砂和硅酸钠水溶液；(4)对湿砂依次进行清水洗涤、脱水和烘干，得到成品再生砂。该方法能够实现铸造废砂和稻壳等固废资源的综合利用，即使是废砂表面失去活性的水玻璃，通过本方法后能实现继续回用；由于焙烧过程中加入稻壳，因此工艺能耗低，减能减排；得到的再生砂表面离子残留少，导电率低，再生砂品质稳定。再生砂品质稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种水玻璃铸造废砂的再生方法及得到的再生砂


[0001]本专利技术涉及资源回收
，具体涉及一种水玻璃铸造废砂的再生方法及得到的再生砂。

技术介绍

[0002]根据相关数据统计，目前每生产1吨合格铸件，大约要排放废砂1～1.3t，废渣300kg。按此计算，我国铸造行业每年排放的废砂为3000万吨，废渣900万吨。而废砂的再生利用率不到30％，造成极大的资源浪费和环境污染。关键原因是废砂再生的技术落后，能耗高，再生砂品质低，造成废砂资源再利用难度系数大。
[0003]根据相关数据统计，我国每年产生稻壳接近4000万吨，一般情况下把稻壳当做一般固体废物处理，或作为简单的燃料利用，综合利用率很低。且燃烧后的稻壳灰作为废弃物排放，污染生态环境，稻壳灰的潜在价值没有被充分利用。
[0004]工业绿色发展既是能源消费的问题，也是生产方式的问题。推动工业绿色发展，不仅需要能源利用方式、使用效率和消费结构的转型升级，也需要从产品设计、生产工艺等方面的优化创新，在绿色制造方面，通过典型示范带动生产模式绿色转型，推动全产业链低碳发展。因此需要将稻壳灰和铸造废砂重新投入生产，实现废物利用。
[0005]基于以上现实情况和需求，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种水玻璃铸造废砂的再生方法，该方法对稻壳和使用过的铸造水玻璃废砂混合后，依次进行焙烧、碱洗、脱水和烘干，能够实现稻壳灰和铸造废砂的综合利用，并在增强性能的前提下降低工艺能耗。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术涉及一种水玻璃铸造废砂的再生方法，包括以下步骤：
[0009](1)将块状的铸造水玻璃废砂进行破碎；
[0010]优选地，通过筛分的方式进行破碎，将所述块状的铸造水玻璃废砂破碎为单颗粒砂。
[0011](2)将稻壳和破碎后的铸造水玻璃废砂进行焙烧，得到焙烧产物；
[0012]优选地，所述稻壳与废砂的质量比为1:(8
‑
10)。
[0013]优选地，所述焙烧温度为200
‑
400℃，焙烧时间为1
‑
2h。
[0014](3)将所述焙烧产物与NaOH水溶液混合搅拌，反应完成后进行固液分离，得到湿砂和硅酸钠水溶液；
[0015]优选地，所述NaOH水溶液的质量分数为10
‑
15％。
[0016]优选地，所述混合在密闭的搅拌机内进行，所述焙烧产物与NaOH水溶液的质量比为(2～5):1，优选为3:1。
[0017]优选地，所述混合搅拌时，混合物的温度为90
‑
100℃，反应时间为1
‑
3h。
[0018](4)对湿砂依次进行清水洗涤、脱水和烘干，得到成品再生砂。
[0019]本专利技术还涉及上述再生方法得到的再生砂。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术提供了一种水玻璃铸造废砂的再生方法，通过对稻壳和使用过的铸造水玻璃废砂混合后，依次进行焙烧、碱洗、脱水和烘干，与现有技术相比具备以下优点：
[0022]1)实现铸造废砂和稻壳等固废资源的综合利用，即使是废砂表面失去活性的水玻璃，通过本方法后能实现继续回用；
[0023]2)由于焙烧过程中加入稻壳，因此工艺能耗低，减能减排；
[0024]3)再生砂表面离子残留少，导电率低，再生砂品质稳定；
[0025]4)收集的液体尾料为新的硅酸钠溶液，以及可用于配制氢氧化钠水溶液的原料，无额外排放，实现清洁生产。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0027]本专利技术实施例涉及一种水玻璃铸造废砂的再生方法，包括以下步骤：
[0028](1)将块状的铸造水玻璃废砂进行破碎；
[0029]在本专利技术的一个实施例中，通过筛分的方式进行破碎，将块状的铸造水玻璃废砂破碎为单颗粒砂，目的是使后续反应更加充分。
[0030](2)将稻壳和破碎后的铸造水玻璃废砂进行焙烧，得到焙烧产物；
[0031]在本专利技术的一个实施例中，稻壳与废砂的质量比为1:(8
‑
10)。如稻壳加入量过大，则造成稻壳与废砂混合物中的SiO2的含量较高，在后续焙烧产物与NaOH发生化学反应生成水玻璃的过程中，导致水玻璃的模数(水玻璃化学式为Na2O
·
nSiO2，其中n为水玻璃的模数)会超过3.5，模数大的水玻璃需要在蒸汽环境中才能溶解，不适宜做铸造粘结剂用；其次，如稻壳加入量过大则产生的热值温度高，造成热量浪费；如稻壳加入量过少，则稻壳与废砂共同焙烧提供的热量不足，需要补充的热源能耗增加，不利于节能减排。
[0032]在本专利技术的一个实施例中，焙烧温度为200
‑
400℃，焙烧时间为1
‑
2h。焙烧的作用包括：利用燃烧的稻壳提供热值，以除去废砂中的低熔点物质，主要为砂芯组合时所用的胶水粘结剂；并在下一步中加入NaOH溶液后使溶液升温，从而进一步减少能耗。
[0033](3)将焙烧产物与NaOH水溶液混合搅拌，反应完成后进行固液分离，得到湿砂和硅酸钠水溶液；
[0034]在本专利技术的一个实施例中，NaOH水溶液的质量分数为10
‑
15％。由于焙烧后的废砂和稻壳灰会吸附部分水分，所以NaOH水溶液的质量分数不宜过高，否则导致再生砂的酸耗值和pH值高，降低砂芯的强度。
[0035]在本专利技术的一个实施例中，混合在密闭的搅拌机内进行，焙烧产物与NaOH水溶液的质量比为(2～5):1，优选为3:1。
[0036]在本专利技术的一个实施例中，混合搅拌时，混合物的温度为90
‑
100℃，反应时间为1
‑
3h。反应时间过长或者NaOH水溶液浓度过高，会造成再生砂中的SiO2和NaOH反应，破坏砂粒表面的形貌。
[0037]稻壳灰的主要化学成分如表1所示，其中的主要成分为SiO2，含量在90％以上。
[0038]表1
[0039]化学成分SiO2K2OP2O5CaO其他质量分数(％)≥90≥3≥2≥2≤3
[0040]步骤(2)和(3)涉及的化学反应如下：
[0041]①
水玻璃砂在制芯浇注过程中脱水，失去粘结性，发生式(I)所示的反应，即旧砂表面的水玻璃脱水生成氧化钠和硅酸。
[0042](Na2O mSiO
2 nH2O)Na2SiO3·
nH2O
→
Na2O+H2SiO3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(I)
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水玻璃铸造废砂的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将块状的铸造水玻璃废砂进行破碎；(2)将稻壳和破碎后的铸造水玻璃废砂进行焙烧，得到焙烧产物；(3)将所述焙烧产物与NaOH水溶液混合搅拌，反应完成后进行固液分离，得到湿砂和硅酸钠水溶液；(4)对湿砂依次进行清水洗涤、脱水和烘干，得到成品再生砂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，通过筛分的方式进行破碎，将所述块状的铸造水玻璃废砂破碎为单颗粒砂。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述稻壳与废砂的质量比为1:(8
‑
10)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述焙烧温度为200

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，尹海军，包羽冲，訾豪，秦申二，
申请(专利权)人：北京仁创砂业铸造材料有限公司，
类型：发明
国别省市：