[发明专利]用于将砂模和砂芯的砂再生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于再生从砂模和／或砂芯获得的砂的方法，所述砂模和／或砂芯由砂和无机粘结剂(例如水玻璃)制得并且用于金属铸造。

背景技术

在金属铸造中，例如，使用用水玻璃-粘结剂加固的砂芯而形成空腔。在此，例如，需要大量的砂而批量生产汽车。

在此，特别出于成本原因和环保原因，使用旧砂(即从砂芯获得的砂)代替新砂用于砂芯制备。

在使用用有机粘结剂结合的旧砂的情况下，热再生是足够的。在用无机粘结剂结合的旧砂的情况下，热再生是不够的。在此，再生通常分两阶段在第一机械再生阶段和第二热再生阶段中进行。在机械再生中从砂粒的表面除去大比例的无机粘结剂。然而留下无机粘结剂的化学活性残余物。这种粘结剂的化学活性残余物在热再生的过程中熔融，以薄层包封砂粒，然后再次冷却并因此基本上热失活。经再生的旧砂被引入循环。在旧砂再生之后按百分比加入新砂。

通过再生，从旧砂除去粘结剂残余物。旧砂中存在的粘结剂残余物影响砂芯制备和砂模制备。这样由此模具材料(即砂和水玻璃-粘结剂的混合物)的加工性能可能改变，例如模具材料的流动性和固化速度。此外，通过旧砂中的粘结剂残余物还可能损害砂芯和／或砂模的强度。

然而，通过用机械再生阶段和热再生阶段将砂再生仅不完全地除去砂粒表面上的粘结剂残余物。这种关联在具有多次再生旧砂的封闭的材料循环的情况下的重要性提高，因为在多次再生旧砂的情况下粘结剂残余物相应地累积。

发明内容

本发明的目的是，改进从用无机粘结剂加固的砂芯或砂模获得的旧砂的再生，满足尽可能完全地除去旧砂中的粘结剂或至少在化学上使残留的粘结剂残余物失活。

根据本发明，所述目的通过权利要求1中用特征限定的方法得以实现。在从属权利要求中描述了本发明的有利的实施方案。

根据本发明，旧砂(即从砂模和／或砂芯获得的砂)在机械再生阶段中，例如通过破碎机进行颗粒分离。然后，可以通过砂粒彼此间的摩擦，例如通过机械-气动处理，除去粘结剂。

在机械再生阶段之后，旧砂中留下粘结剂残余物。这种粘结剂残余物由活性部分和非活性部分构成，所述活性部分在砂芯或砂模制备条件下可脱离，所述非活性部分在砂芯或砂模制备条件下不可脱离。活性部分损害模具材料的加工性能和砂芯或砂模的强度，而非活性部分不影响模具材料的加工性能以及砂芯或砂模的强度。

为了除去粘结剂的活性部分，根据本发明使经颗粒分离的砂在机械再生阶段的过程中或之后与用于水玻璃的固化剂混合，之后其经受热反应阶段。

使用用于将粘结剂活性部分的硅酸根离子交联或聚合的试剂作为固化剂。通过所使用的水玻璃粘结剂体系的交联和由此进行的完全固化应引起失活。亦即，为了砂的再生，通过额外的方法步骤加入用于水玻璃的固化剂，所述固化剂造成砂粒表面上的粘结剂的活性的碱性残余物基本上完全化学失活。这种化学失活通过水玻璃到二氧化硅()的沉淀反应而进行，任何情况下到不溶性聚硅酸盐，或者根据所使用的固化剂而定也到其它反应产物，例如沸石。

固化剂可以为无机酸或有机酸或盐。

无机酸可以为矿物酸，例如盐酸或磷酸，或二氧化碳。作为有机酸可以使用单羧酸、二羧酸或聚羧酸，例如柠檬酸或乙酸。

所述盐可以为铝酸盐，例如铝酸钠或铝酸钾，硫酸盐例如硫酸铝，磷酸盐例如磷酸铝，或氟硅酸盐例如六氟硅酸盐。固化剂应该可以无危险地用于自动化方法。此外，在粘结剂的活性部分失活中所产生的反应产物不应该对砂品质或使用经再生的砂时的粘结反应产生不利影响。沉淀产物因此应该优选在热再生阶段中烧尽并且不再包含在所述盐中。

固化剂可以优选以水溶液的形式使用。固化剂的加入不允许造成再生中的干燥砂的结块。优选，用固化剂的溶液精细地湿润砂粒表面。

优选地，用固化剂湿润的砂在固化反应的过程中在流化床中移动。或者，也可以使用混合器。由此可以在限定的反应时间内结束固化反应。通过流化床可以使砂在进行热反应阶段的反应室中进一步移动。代替流化床，砂也可以用机械设备，例如螺旋输送器进行输送。

与固化剂混合的砂也可以在热反应阶段之前进行中间储存。为此将砂输送至中间容器，最后进行热再生阶段。

在热再生阶段中使粘结剂失活，即活性粘结剂固化成非活性粘结剂的过程进行完全。

为此，将砂加热至优选至少200℃，特别是至少500℃的温度。热再生阶段可以用火焰进行，从而使砂粒上的水玻璃残余物失活。然而，热再生阶段也可以在流化床炉中进行，在所述流化床炉中送入与固化剂混合的砂。