一种用于无机芯砂补水再利用的反应装置及再利用方法与流程

1.本发明属于铸造型砂技术领域，涉及一种无机芯砂再利用方法，尤其涉及一种用于无机芯砂补水再利用的反应装置及再利用方法。


背景技术：

2.在铸造方面，无机粘结剂具有绿色环保无污染等优势。但将无机芯砂(无机粘结剂与铸造砂混合后的砂子)暴露在空气中，与空气接触，无机粘结剂会发生脱水缩合反应，将砂粒粘连一起，逐渐向中心蔓延，固化结壳。造成无机芯砂失效。
3.目前，针对失效无机芯砂的处理方法是将其采用机械法，湿法，机械法 湿法，机械法 热法，热法 湿法等方法砂再生。
4.cn 107812881a公开了一种无机砂再生方法及无机再生砂，所述再生方法包括如下步骤：(1)第一次机械再生：将无机旧砂进行破碎，得到一次机械再生砂；(2)热法再生：将一次机械再生砂加热，得到热法再生砂；(3)第二次机械再生：将所述热法再生砂进行机械研磨，得到二次机械再生砂；(4)将所述二次机械再生砂中破碎的杂质去除，得到所述无机再生砂。
5.cn 109226668a公开了一种无机砂再生方法，所述方法包括如下步骤：(1)将无机旧砂机械破碎至粒径小于6mm，过筛，得到砂a；(2)将砂a在焙烧炉中进行沸腾式焙烧，然后进入焖烧区，继续焙烧，得到砂b；(3)砂b在250-350℃下机械研磨，降温，通过引风将研磨的细粉抽走，引风带着的热量回收用于沸腾式焙烧，得到砂c；(4)将砂c中加入水混合搅拌，然后把水分离回收利用，烘干，冷却，得到无机再生砂。
6.cn 113695515a公开了一种无机砂再生工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤：(1)旧砂经储料箱提升至配料机，配料后传送至破碎机中；(2)破碎机对砂料进行破碎后通过筛分机做筛分处理并通过除尘系统清除粉灰；(3)除尘后的砂料进入曝气溶解洗涤池进行两级曝气溶解洗涤；(4)气水洗涤后进入曝气砂清洗池进行两级曝气清洗，清洗砂表面附着胶液，使砂表面清洁；(5)步骤(4)中清洗后的砂料输送至管式分离器和床式过滤器中，进行两次砂水分离；(6)脱水后的砂料经过皮带机传送给干燥机，干燥后输送至成品仓待用。
7.cn 107812881a公开了一种无机砂再生方法及无机再生砂，所述无机砂再生方法包括以下步骤：(1)第一次机械再生：将无机旧砂进行破碎，得到一次机械再生砂；(2)热法再生：将一次机械再生砂加热，得到热法再生砂；(3)第二次机械再生：将所述热法再生砂进行机械研磨，得到二次机械再生砂；(4)将所述二次机械再生砂中破碎的杂质去除，得到所述无机再生砂。
8.上述专利虽然都公开了对失效后无机芯砂的处理，但是其公开的方法以及再生后的无机芯砂均破坏了原有无机芯砂表面的试剂，重新使用之前需要再次包覆无机粘结剂，影响无机芯砂的再利用。
9.综上所述，提供一种将未完全固化的无机芯砂进行吸水反应，使粘连的芯砂分离，达到近似于刚混芯砂的状态，可继续用于制芯，避免芯砂浪费的再使用方法是本领域亟需
解决的问题之一。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种用于无机芯砂补水再利用的反应装置及再利用方法，所述再利用方法可以对失效的无机芯砂恢复性能后再使用，避免粘结剂和添加剂的浪费；也可以实现无机芯砂的长时间储存。
11.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
12.本发明提供了一种用于无机芯砂补水再利用的反应装置，所述反应装置包括反应桶、加水装置、加热装置以及驱动装置；
13.所述加热装置设置于反应桶的底部；
14.所述加水装置用于为所述反应内部桶提供水分；
15.所述驱动装置用于带动所述反应桶的转动。
16.本发明提供的用于无机芯砂补水再利用的反应装置结构简单，且反应桶是一件密封装置，将未完全固化的无机芯砂放入密闭的空间内，密封后持续搅拌一段时间，同时提高密闭空间温度，加快反应速率。
17.优选地，所述加热装置包括温度传感器、加热板以及外框。
18.优选地，所述温度传感器用于检测反应桶内温度。
19.优选地，所述外框用于固定加热板。
20.本发明提供的加热板采用电磁加热，可根据温度传感器检测温度智能调节，也可以采用电阻加热。本发明不限制加热板的选材，只要可以满足给反应桶提供热量，均可采用。
21.优选地，所述驱动装置包括滚轴驱动和/或螺旋驱动。
22.优选地，所述滚轴驱动包括依次连接设置的电机、齿轮以及滚轴。
23.优选地，所述滚轴的表面设置有橡胶层。
24.本发明所述滚轴的表面设置橡胶层的目的是增大反应桶和滚轴之间的摩擦系数，通过摩擦带动反应桶的转动。
25.本发明提供的滚轴驱动，电机带动齿轮转动，而后带动滚轴转动，反应桶和滚轴之间的接触面具有较大的摩擦系数，通过大的摩擦力带动反应桶转动，从而使反应桶内部的砂子上下翻滚，实现搅拌作用。
26.优选地，所述螺旋驱动包括螺旋叶片。
27.假如滚轴驱动出现故障无法实现，螺旋驱动也可以实现反应桶内部无机芯砂的搅拌作用。
28.优选地，所述螺旋叶片设置于反应桶内部。
29.优选地，所述反应桶的一端设置有密封盖。
30.本发明所述密封盖的目的是为了保证混砂过程中反应桶保持封闭环境，确保吸水反应的进行。
31.优选地，所述反应桶还包括出砂导流板。
32.优选地，所述出砂导流板设置于靠近密封盖的一侧。
33.本发明所述出砂导流板用于收集反应之后的无机芯砂。取砂时，反应桶内的砂顺
着出砂导流板滑落，方便收集，节省人力。
34.优选地，所述加水装置包括依次连接设置的水泵以及输水管。
35.优选地，所述加水装置还包括无机芯砂含水量检测装置。
36.本发明根据无机芯砂含水量检测装置提供的含水量，确定向所述反应桶内部添加水的添加量。
37.本发明提供的水泵用于控制时间以及加水量，向反应桶加入的水量根据含水量检测仪检测的数值计算得出，计算公式：加水量＝无机芯砂重
×
(设定含水量-测量含水量)，当测量含水量≥1.6％时无需加水；向反应桶内添加水的目的是补充反应所需的水分，提高反应环境的含水量。
38.优选地，所述输水管的出口设置于反应桶的内部。
39.优选地，所述输水管的出口处设置有雾化装置。
40.优选地，所述反应装置还包括支撑装置以及控制开关。
41.优选地，所述支撑装置用于支撑反应桶。
42.优选地，所述控制开关用于控制加热装置、驱动装置以及加水装置的运行。
43.本发明提供的用于无机芯砂补水再利用的反应装置还包括反应桶限位，用于防止反应桶的左右摇晃，提高搅拌的稳定性。
44.第二方面，本发明提供了一种采用第一方面提供的用于无机芯砂补水再利用的反应装置进行的无机芯砂的再利用方法。
45.优选地，所述再利用方法如下所述：
46.在反应桶内混合失效的无机芯砂以及适量的水，而后进行加热、搅拌使其产生吸水反应，得到恢复性能的无机芯砂。
47.优选地，所述失效的无机芯砂和水的固液比为1000:(1-12)，例如可以是1000:1、1000:2、1000:3、1000:4、1000:5、1000:6、1000:7、1000:8、1000:9、1000：10、1000:11或1000:12，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
48.本发明所述失效的无机芯砂和水的固液比具体加水量根据无机芯砂含水量计算得出。
49.优选地，所述搅拌的速度为60-200r/min，例如可以是60r/min、80r/min、100r/min、120r/min、140r/min、160r/min、180r/min或200r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
50.优选地，所述吸水反应的温度为20-70℃，例如可以是20℃、30℃、40℃、50℃、60℃或70℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
51.优选地，所述吸水反应的时间为10-60min，例如可以是10min、20min、30min、40min、50min或60min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
52.作为本发明的优选技术方案，本发明第二方面所述的无机芯砂的再利用方法如下所述：
53.在反应桶内以1000:(1-12)的固液比混合失效的无机芯砂以及水，而后在60-200r/min的转速、20-70℃的温度下进行吸水反应5-60min，得到恢复功能的无机芯砂。
54.本发明提供的再利用方法还包括后处理。所述后处理包括依次进行的取砂以及密封收集。
55.所述取砂过程是按动取砂按钮，使电机反转，反应桶内部的螺旋结构会驱使砂子滚出，将取出的无机芯砂放入密封袋中存放。
56.本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
57.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
58.(1)本发明提供的用于无机芯砂补水再利用的反应装置的结构简单，使用方便，有利用工业化生产以及应用；
59.(2)本发明提供的再利用方法将失效的无机芯砂恢复功能再使用，避免粘结剂和添加剂浪费；
60.(3)本发明提供的再利用方法也可实现无机芯砂的长时间储存。
附图说明
61.图1为本发明实施例1提供的用于无机芯砂补水再利用的反应装置的结构示意图；
62.图2为本发明实施例1提供的用于无机芯砂补水再利用的反应装置的具体部件示意图。
63.其中，1为反应桶，2为驱动装置，2-1为电机，2-2为齿轮，2-3为滚轴，3为加水装置，3-1为水泵，3-2为输水管，4为出砂板，5为支撑装置，6-1为加热板，6-2为外框，7为控制开关，8为反应桶限位。
具体实施方式
64.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
65.为了表明本发明所述再利用方法的有效性，本发明具体实施方法处理的无机芯砂为同一种无机芯砂，所述无机芯砂的制备方法如下所述：
66.向混砂机内添加8kg硅砂，再加入68g添加剂，而后添加160g无机粘结剂，搅混后得到无机芯砂。
67.实施例1
68.本实施例提供了一种如图1和图2所示的用于无机芯砂补水再利用的反应装置，所述用于无机芯砂补水再利用的反应装置包括反应桶1、加热装置、驱动装置2以及加水装置3；所述加热装置设置于反应桶1的底部；所述驱动装置2用于带动所述反应桶1转动；所述加水装置3用于向所述反应桶1内部加适量的水。
69.所述加热装置包括加热板6-1以及外框6-2；所述外框6-2用于固定加热板6-1；所述加热板6-1为电磁加热板。
70.所述驱动装置2包括滚轴驱动和螺旋驱动；所述滚轴驱动包括依次连接设置的电机2-1、齿轮2-2以及滚轴2-3；所述滚轴2-3的表面设置有橡胶层；
71.所述螺旋驱动包括螺旋叶片；所述螺旋叶片设置于反应桶内部。
72.所述反应桶1的一端设置有密封盖；所述反应桶1还包括出砂导流板4；所述出砂导流板4设置于靠近密封盖的一侧。
73.所述加水装置3包括依次连接设置的水泵3-1以及输水管3-2；所述输水管3-2的出口设置于反应桶1的内部；所述输水管3-2的出口处设置有雾化装置。
74.所述反应装置还包括支撑装置5、控制开关7以及反应桶限位8；所述支撑装置5用于支撑反应桶1；所述控制开关7用于控制加热装置、驱动装置2以及加水装置3的运行；所述反应桶限位8用于防止反应桶1左右晃动。
75.实施例2
76.本实施例提供了一种用于无机芯砂补水再利用的反应装置，所述反应装置与实施例1的区别仅在于：本实施例省略了加水装置。
77.对比例1
78.本对比例提供了一种用于无机芯砂补水再利用的反应装置，所述反应装置与实施例1的区别仅在于：本对比例省略了加热装置。
79.应用例1
80.本应用例提供了一种采用实施例1提供的用于无机芯砂补水再利用的反应装置进行的无机芯砂吸水反应，所述再利用方法如下所述：
81.在反应桶内以1000:10的固液比混合失效的无机芯砂以及水，而后在60r/min的转速、30℃的温度下进行吸水反应60min，得到恢复功能的无机芯砂。
82.本应用例所述失效的无机芯砂为放置在高温低湿度环境中40min的无机芯砂，所述失效的无机芯砂大量固化结壳。
83.对恢复功能的无机芯砂进行无机芯砂性能检测，其结果如表1所示。
84.应用例2
85.本应用例提供了一种采用实施例2提供的用于无机芯砂补水再利用的反应装置进行的无机芯砂吸水反应，所述再利用方法如下所述：
86.将失效的无机芯砂放置于反应桶内部，而后在60r/min的转速、30℃的温度下进行吸水反应60min，得到恢复功能的无机芯砂。
87.本应用例所述失效的无机芯砂为放置在高温低湿度环境中40min的无机芯砂，所述失效的无机芯砂大量固化结壳。
88.对恢复功能的无机芯砂进行无机芯砂性能检测，其结果如表1所示。
89.空白对照
90.本应用例提供一种失效的无机芯砂，所述失效的无机芯砂为放置在高温低湿度环境中40min的无机芯砂，所述失效的无机芯砂大量固化结壳。
91.表1
[0092][0093]
相对性为该条件下与初始无机芯砂性能的比值，百分比越大说明无机芯砂性能越好。
[0094]
由表1可知，本发明提供的再利用方法可以将失效的无机芯砂通过吸水反应，可以将未完全固化的无机芯砂恢复至初始性能的80％以上，可以继续用于制芯。
[0095]
综上所述，本发明提供的用于无机芯砂补水再利用的反应装置结构简单，操作简便；且本发明提供的再利用方法可以对失效的无机芯砂恢复性能再使用，避免粘结剂和添加剂的浪费；也可以实现无机芯砂的长时间储存。
[0096]
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。