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国内覆膜砂再生设备铸造旧砂再生现状

发布者:银安环保
12-14
2018

世界范围内,用砂型铸造生产的铸件达70%以上。一般来说,每生产1t合格铸件,要产生1~1.3t废砂,废弃大量废砂不仅浪费了资源,而且对环境造成了极大的危害。因此,铸造旧砂的再生利用已成为当务之急。

近年来,我国在旧砂再生技术应用方面取得了一定的进展,如:几乎所有的树脂自硬砂生产企业都将树脂自硬砂旧砂经机械摩擦方式再生后用于树脂砂造型和制芯;部分企业通过冲击和搓擦粘土旧砂,去除部分砂粒表面的死粘土膜,全部或部分代替新砂用于粘土砂中;对覆膜砂造型线用的旧砂或冷芯盒砂芯等旧砂,则采用热法再生,在700~800℃高温下烧掉树脂膜,再生后的砂可代替新砂分别应用于覆膜砂和冷芯盒砂。

事实上,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、热芯盒砂和覆膜砂案,因而上述再生方法能处理的仅仅是各种废弃旧砂中的一小部分;而且,经上述方法处理后的再生砂,仅能用于原来的砂系统中。

溃散性差和旧砂再生困难是阻碍水玻璃砂发展的两大原因。水玻璃旧砂再生是为了尽可能地去除残留的Na2O,再生方法有湿法、干法和热湿干联合法三种。

湿法再生原理是利用旧砂中的残留水玻璃能够溶于水的特点,其工艺过程为:水玻璃旧砂、磁选、破碎、过筛、浸泡(浸泡在10倍左右稀碱水中,并伴以强力搅却、过滤、淋洗、甩干烘干、冷却。

湿法再生砂的Na2O去除率可达80%~90%,Na2O残留量在0。15%左右,可作为新砂用于造型面砂和单一砂;但湿法再生工艺过程多,能耗高,尤其是要排放大量废水(每再生1t,需2~5t),废水需经处理后才能排放,因此再生成本局。

干法再生的原理是利用砂粒与砂粒之间、砂粒与机械之间的机械摩擦、撞击或高频振动,使砂粒表面的水玻璃膜脱落,以达到去除残留Na2O的目的。为了提高脱膜效率,可将旧砂加热到180~200℃(酯硬化水玻璃旧砂加热到300~350℃),使水玻璃膜失水脆化,再进行撞击或摩擦。虽然干法(或干热法)再生设备简单,投资较少,二次污染也较易解决,但Na2O的去除率一般只有40%左右,Na2O残留量在0.5%左右。

热湿干联合法再生是采用高温水洗搓擦、搅拌水玻璃旧砂,去除砂粒表面的水玻璃膜,然后把砂中溶有粘结剂的水排干再去除粉尘。据介绍该法再生砂Na2O残留量为0.1%左右,1t旧砂耗水量仅150~200kg,再生砂可作新砂使用。

1、树脂自硬砂旧砂再生树脂自硬砂所用树脂大多为吠喃自硬树脂,另有部分厂家使用酚脉烷自硬树脂。这两种树脂自硬砂的特点有:①砂粒表面上的树脂膜硬化后相当脆,很容易碎裂。②树脂膜是有机物质,在硅砂表面上的附着不牢固,容易在机械摩擦作用下剥落。③再生砂表面上残存的一些树脂膜,在再次混砂时不会和树脂或硬化剂起作用,不影响再粘结,可允许残存较多的树脂膜。因此,树脂自硬砂旧砂再生都是采用机械方法(干脚。根据设备结构不同,再生方法又可分为气流冲击法、离心冲击法、离心擦磨法、振动摩擦法、旋转砂盘搓擦法等多种。这种再生方法旧砂回收率可达90%~95%,原砂Si02质量分数越高,其回收率也越高,脱膜率则一般只有28%~30%。显然这种再生砂只能在原系统中使用,而不能替代新砂用在其它粘结剂的型砂或芯砂中。

用碱性酚醛树脂制成的自硬砂,其树脂较牢固地附在砂粒上不易被去除,需采用干热再生法。

2、树脂(芯、型)砂旧砂再生

使用射芯机制取砂芯或砂型所用的芯砂称为树脂(芯、型)砂,如冷芯盒砂、覆膜砂、热芯盒砂等,其只能采用热法(或称燃烧法、焚烧法)再生。

芯砂对原砂的含水量、含泥量、酸耗值、灼烧减量以及粒度、粒形等都有严格要求,当再生砂达不到这些要求时,只能用新砂加入树脂混制芯砂。

覆膜砂再生采用沸腾燃烧热法,即:将旧砂在焙烧炉内呈沸腾状态上下运动,相互冲击和摩擦,使表面裹覆的树脂膜在高温焙烧下被焦化、燃烧以至完全烧烬,其灰烬、微粉随炉气引出炉外后由除尘系统处理。此法再生砂出炉温度达600~620℃,须冷却至40℃以下储存。此再生砂可完全代替新砂制作覆膜砂。

冷芯盒砂旧砂再生原理与覆膜砂旧砂再生一样。经破碎磁选后的冷芯盒砂旧砂用螺旋给料机送入一立式逆流结构的预烧炉中,经预热的旧砂再被送入带沸腾床的卧式焙烧炉,焙烧温度达700~800℃,烧烬树脂膜的旧砂再进入一装置保温2h,然后经冷却床冷却后储存。此再生砂可完全代替新砂混制冷芯盒砂制成冷芯。

经热法再生的再生砂都具有比原砂粒形更完整、热膨胀率降低、发气量减少等优点,用再生砂代替新砂制芯(型),其砂芯强度更高或可减少树脂加入量。

对湿型旧砂进行再生有两个目的:①用于混制湿型砂;②用于混制芯砂。目的不同,再生方法也大不相同。

1、再生湿型旧砂用于混制湿型砂

一些铸造厂采用粗细不同粒度原砂作型砂和芯砂,芯砂混入型砂中,久而久之,型砂三筛集中度降低,总泥量增加,透气性下降;还有一些铸造厂不仅采用质量较差的粘土和煤粉,甚至采用未经水洗的“毛砂”,除尘系统又不完善,一段时间后,型砂泥量也会增加,透气性下降。

型砂透气性下降会给铸件带来气孔、呛火、爆炸粘砂等缺陷,大多数工厂都是采取混砂时加入更多新砂来稳定型砂中的泥量,冲淡型砂中的灰分,并定期(或不定期)废弃掉一些旧砂的方法来解决这个问题。但这样做不但增加了废砂量,而且型砂质量不稳定。另一种解决办法是对湿型旧砂进行再生,再生砂代替新砂用于混制型砂日。出于混制湿型砂的目的,这类湿型旧砂采用干法再生,因而再生砂不能用作树脂砂新砂,而只能用于粘土砂中。

2、再生湿型旧砂用于芯砂

在使用砂芯较多的汽车发动机铸件厂,落砂时有大量溃散砂芯(几乎都是树脂砂芯)流入旧砂中,使旧砂量远远超过砂系统的容量,必须抛弃大量的旧砂才能保持砂处理系统的平衡。所抛弃的旧砂中,不仅有芯头、清理和清扫出来的废砂以及除尘细粉,还有许多落砂时不易破碎的型砂块,不仅造成资源浪费,而且占场地、污环境、需费用。

新建厂可采用分别落砂的方法解决上述问题。即在铸件冷却后敞开上型,取出带有砂芯的铸件单独落砂,所得砂子主要是已被烧枯的溃散砂芯和少量附着型砂,这些砂子可以用热法再生;而留在砂箱中的砂子只含少量砂芯,经破碎、过筛、磁选后就可用于制备湿型砂。

对于更多已建成的工厂,更重要的是解决混有芯砂的粘土旧砂的再生问题。这类旧砂中,既有芯砂表面附着的树脂膜,又有粘土砂中的煤粉和粘土砂表面的惰性死粘土膜。旧砂中的树脂膜和煤粉等可燃材料在高温下可气化和燃烧,但包覆在砂粒表面的粘土中的蒙脱石在600~730℃失去结构水会烧成坚硬难溶于水的陶瓷状硬块(又被称作鲡化层或鱼卵石化层),既不能被水洗掉,又很难用机械方法除掉。因此,对这类旧砂的再生,焙烧温度要设定在既能使鱼卵石粘土膜与硅砂的结合力松散开裂,又要避免温度太高使粘土膜烧成陶瓷块。旧砂焙烧以后附着在硅砂表面的少量非活性粘土可通过后续的机械摩擦或研磨再生工艺清除。


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