技术领域
[0001] 本发明涉及的铸造加工用废砂回收装置，特别是涉及应用于铸造技术领域的一种铸造加工用废砂回收装置。
相关背景技术
[0002] 铸造行业在生产过程中会产生大量的废砂，这些废砂如果得不到有效处理和回收利用，不仅会造成资源浪费，还会对环境造成污染。目前废砂回收再利用已成为铸造行业的重要课题。
[0003] 中国发明专利CN112846070B公开了一种覆膜砂回收再生工艺及设备。该工艺通过破碎筛分、酸化焙烧、搓擦风选等步骤去除废砂表面杂质，形成新的活性表面，改善硅砂粒子形态，提高其铸造工艺性能。该专利还设计了配套的循环式搓擦风选设备，结构简单，便于操作。但该工艺需要多次转移物料，处理流程较长，能耗较高，成本偏大。且酸化焙烧容易对设备造成腐蚀，影响使用寿命。
[0004] 中国发明专利CN111001756B公开了一种铸造废砂自动分离研磨回收装置。该装置采用电磁铁对废砂中的磁性金属进行分离，利用研磨轮将废砂与粘结剂覆膜分离，经振动筛网充分筛分后实现磁性金属、回收砂和覆膜的自动分类与分口排出，利于后续二次利用。但该装置主要针对覆膜砂，对其他类型的铸造废砂如粘土砂、水玻璃砂等的处理效果有限。
且筛分过程依靠机械振动，分级效果不够理想，细粉易引起扬尘。
[0005] 上述专利通过机械力和化学方法对废砂进行处理，在一定程度上实现了废砂的再生利用，但还存在工艺流程长、能耗高、成本大、适用性不足等局限性。随着铸造行业的快速发展，亟需一种处理效果好、运行高效、能耗低、适用性强的废砂回收再利用新工艺和装置，以提高废砂的综合利用水平，降低生产成本，减轻环境污染。这对于推动铸造行业的清洁生产和可持续发展具有重要意义。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图对本申请的三种实施方式作详细说明。
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例提供了一种铸造加工用废砂回收装置，如图1所示，包括粉碎笼1，粉碎笼1外壁转动连接有内过滤筒2，内过滤筒2外壁转动连接有外过滤筒3，外过滤筒3外侧转动设有汇流筒4。汇流筒4外壁固定连接有线圈组5，线圈组5电连接有控制器。粉碎笼1两端均固定连接有端盖6，端盖6外壁与内过滤筒2内壁可拆卸连接。内过滤筒2内壁与两个端盖6之间形成处理室7，外过滤筒3外壁和汇流筒4内壁之间形成汇流室8。两个端盖6之间转动接有除尘排料管9，汇流筒4外壁底端固定连接有排液管10，除尘排料管9外壁底端固定连接有喷淋管11。处理室7内填充有多个磨球12，所述磨球12为磁性材料制成。线圈组5为多段线圈组成，每段线圈均与控制器电连接。
[0033] 如图4和图8所示，粉碎笼1为多根不锈钢圆柱体组成，且多根不锈钢圆柱体轴线方向与粉碎笼1轴线方向平行。多个不锈钢圆柱体围绕内过滤筒2轴线呈圆周阵列分布，且相邻两个不锈钢圆柱体外端之间的距离小于磨球12直径的三分之一，多根不锈钢圆柱体直径等于磨球12直径。
[0034] 如图1、图4和图7所示，内过滤筒2和外过滤筒3上沿其径向方向均开设有多个过滤孔，多个过滤孔围绕内过滤筒2轴线呈圆周阵列分布，且内过滤筒2上的过滤孔和外过滤筒3上的过滤孔一一对应。
[0035] 外过滤筒3和汇流筒4均为非磁性材料制成，内过滤筒2为非磁性导电材料制成。线圈组5内开设有冷却通道，汇流筒4外端固定连接有支架，电机与支架固定连接。
[0036] 粉碎笼1和内过滤筒2在转动过程中通过搅拌和研磨作用，使废砂得到充分破碎和粉碎，利于后续筛分和再生。
[0037] 粉碎笼1采用多根不锈钢圆柱体组成，可以对废砂进行均匀粉碎，且不锈钢材质耐磨损、耐腐蚀，使用寿命长。不锈钢圆柱体的尺寸与磨球12匹配，既能防止磨球12进入内过滤筒2内损坏过滤结构，又能使磨球12发挥最佳粉碎作用。
[0038] 内过滤筒2和外过滤筒3上沿其径向方向均开设有多个过滤孔，多个过滤孔围绕内过滤筒2轴线呈圆周阵列分布，且内过滤筒2上的过滤孔和外过滤筒3上的过滤孔一一对应。内外过滤筒上的过滤孔一一对应设置，主要是为了方便调节过滤孔的开度，进而调节排出的较小颗粒的直径。具体地，通过转动内过滤筒2和外过滤筒3上的调节手柄，可使两者上的过滤孔相对发生角位移，从而改变过滤孔的有效开度。开度越大，允许通过的颗粒直径越大；反之开度越小，允许通过的颗粒直径越小。通过控制过滤孔开度，可根据废砂粒度分布情况和再生利用要求，有针对性地调节再生砂的细度，提高再生砂质量的可控性。同时过滤孔开度的可调节性也有利于应对不同种类、不同细度的废砂，提高设备的适用性和通用性。
[0039] 内过滤筒2采用非磁性导电材料制成，利于线圈组5对其进行感应加热，提高热再生效率。外过滤筒3和汇流筒4采用非磁性材料，可避免对磁选工艺产生干扰。
[0040] 线圈组5分为多段，可对内过滤筒2的不同部位进行分区加热，灵活控制，提高热再生的均匀性。同时线圈组5内设冷却通道，可有效防止线圈组5过热，确保安全稳定运行。
[0041] 使用时，将待处理的废砂通过端盖6上的进料口加入到处理室7内，装入适量的磨球12，关闭进料口。通过控制器启动电机带动粉碎笼1和内过滤筒2转动，在粉碎笼1和磨球12的作用下，废砂得到充分粉碎和研磨。
[0042] 粉碎后的砂子和杂质通过内过滤筒2上的过滤孔进入内外过滤筒之间，实现第一级筛分。进一步通过外过滤筒3上的过滤孔实现第二级筛分，细小的杂质通过外过滤筒3进入汇流室8并通过排液管10排出，而得到初步净化的砂子则留在外过滤筒3内。
[0043] 接下来通过线圈组5对内过滤筒2进行感应加热，线圈组5分段供电，可对内过滤筒2的不同部位进行分区加热，使废砂获得均匀的热再生处理，去除有机杂质。加热过程中产生的粉尘和气体由除尘排料管9收集排出。
[0044] 热再生后，再通过内外过滤筒上的过滤孔进行筛分，进一步提纯砂子。根据需要，可通过喷淋管11向处理室7内喷入水或化学试剂，与砂子充分混合，达到湿法再生的效果。
[0045] 最后打开排料口，在离心力的作用下，再生砂从外过滤筒3内排出，完成废砂的再生处理。
[0046] 本实施例提供的废砂回收装置集粉碎、筛分、热再生、湿法再生等多种功能于一体，处理工艺完善，再生效果好，适用范围广。
[0047] 粉碎笼1采用不锈钢圆柱体结构，搭配专门尺寸的磨球12，粉碎均匀彻底，且设备耐用可靠，维护成本低。
[0048] 内过滤筒2和外过滤筒3的双级过滤结构可实现砂子的精细分级，有效去除杂质，提高再生砂品质。
[0049] 线圈组5的分段加热方式可对废砂实现均匀热再生，去除率高，再生砂质量有保障。同时冷却装置可确保线圈组5安全运行。
[0050] 湿法再生工艺可进一步去除砂子表面残留的化学杂质，使再生砂达到更高的清洁度，直接回用于铸造生产。
[0051] 装置结构紧凑，布局合理，全过程封闭式处理，无污染、低能耗，符合环保要求。自动化程度高，操作简便，经济实用。
[0052] 实施例2
[0053] 在实施例1的基础上，本实施例进一步优选地，如图1、图3、图4、图6和图9所示，除尘排料管9和排液管10内分别同轴转动连接有除尘排料螺杆13和排液螺杆14。除尘排料螺杆13和排液螺杆14一端分别贯穿除尘排料管9和排液管10，且贯穿部分分别固定连接有从动齿轮15和主动齿轮16。
[0054] 如图1、图2、图3、图6和图10所示，从动齿轮15和主动齿轮16啮合连接，从动齿轮15靠近除尘排料螺杆13一端与内过滤筒2固定连接。主动齿轮16远离排液螺杆14一端设有电机，且电机动力轴通过联轴器与主动齿轮16固定连接，电机与控制器电连接。
[0055] 进一步地，远离从动齿轮15的端盖6上开设有进料口和排料口，且进料口和排料口内均卡接有挡板。内过滤筒2和外过滤筒3远离从动齿轮15一端均固定连接有调节手柄。
[0056] 如图1和图4所示，除尘排料管9和排液管10顶端沿其轴线方向均开设有进料槽17，汇流筒4底端与排液管10上的进料槽17对应位置开设有通槽。喷淋管11底端开设有多个喷孔。
[0057] 除尘排料螺杆13和排液螺杆14分别设置在除尘排料管9和排液管10内，可在除尘和排液过程中提供持续的输送动力，使粉尘杂质和废液及时排出，提高除尘排液效率，防止管路堵塞。
[0058] 从动齿轮15与主动齿轮16啮合传动，既可带动除尘排料螺杆13和排液螺杆14转动，又能同步驱动内过滤筒2转动，使废砂再生过程协调进行。电机作为动力源与主动齿轮16连接，通过控制器调节转速，便于根据工况需要灵活控制。
[0059] 端盖6上设置的进料口和排料口便于废砂的装入和再生砂的收集，挡板可有效密封，防止废砂外溢。内外过滤筒2,3上的调节手柄可方便地调节过滤孔的开合度，控制过滤精度。
[0060] 除尘排料管9和排液管10上开设的进料槽17与汇流筒4上的通槽相配合，使汇流室8内收集的粉尘和废液直接进入除尘排料管9和排液管10，缩短排出路径。喷淋管11底部的多个喷孔可均匀地向废砂喷洒水或化学试剂，增大接触面积。
[0061] 在实施例1的工作基础上，本实施例中，当开始对废砂进行处理时，启动电机，电机通过主动齿轮16和从动齿轮15的啮合传动，一方面带动除尘排料螺杆13和排液螺杆14转动，另一方面通过从动齿轮15带动内过滤筒2转动，进而带动粉碎笼1和外过滤筒3同步转动。
[0062] 废砂在粉碎笼1内被充分粉碎研磨后，通过内外过滤筒2,3上的过滤孔进行筛分。粉尘杂质汇集在汇流室8内，通过汇流筒4底部与排液管10相通的通槽进入排液管10，在排液螺杆14的推送下经排液管10排出。
[0063] 同时，热再生过程中产生的粉尘和烟气由汇流室8上部通过进料槽17进入除尘排料管9，在除尘排料螺杆13的输送下排出。
[0064] 当需要对废砂进行湿法再生时，启动喷淋管11，水或化学试剂经喷淋管11底部的喷孔喷入处理室7内与废砂混合。湿法再生后打开内外过滤筒2,3上的调节手柄，在高速离心作用下甩干废砂内的水分，再生砂由排料口排出，废液经排液管10排走。
[0065] 除尘排料螺杆13和排液螺杆14的设置大大提高了粉尘和废液的排出效率，使除尘排液过程连续进行，不会因管路堵塞而影响废砂处理能力，确保设备正常运转。
[0066] 主动齿轮16和从动齿轮15的啮合传动方式可同步实现除尘排料、排液和筛分等多个工序，使设备运行协调高效，节省能耗。电机调速灵活，可根据处理需求优化运行参数。
[0067] 端盖6上设置进排料口和挡板，使废砂装卸方便，密封性好，既可定量投料，又能防止废砂外泄。内外过滤筒2,3采用调节手柄控制过滤精度，可根据废砂特性优选过滤方案，确保再生砂品质。
[0068] 汇流筒4、排液管10和除尘排料管9之间的连通设计缩短了粉尘和废液的排出路径，使除尘排液更直接高效。喷淋管11采用多孔设计，喷淋更均匀，湿法再生效果更好。
[0069] 本实施例通过除尘排料和排液部件的优化设计，使废砂再生处理各工序衔接紧凑，流程更顺畅，在提高处理效率的同时，还改善了设备的环保性能，实现废砂资源的高值利用。
[0070] 实施例3
[0071] 如图1至图11所示，在实施例1和实施例2的基础上本实施例提供了一种铸造加工用废砂回收装置的工作方法，包括以下步骤：S1、将待处理的废砂通过端盖6上的进料口加入到处理室7内，装入适量的磨球12，关闭进料口和排料口上的挡板。
[0072] S2、通过控制器启动电机和线圈组5，电机通过主动齿轮16和从动齿轮15带动粉碎笼1、内过滤筒2和外过滤筒3转动，利用粉碎笼1、内过滤筒2和磨球12的撞击和研磨作用，对废砂进行破碎和干法再生处理，并通过除尘排料管9将粉尘杂质排出。
[0073] S3、线圈组5通电产生磁场，吸附废砂内的磁性杂质至内过滤筒2内壁，随后关闭内过滤筒2顶端的线圈，使磁性杂质脱离内过滤筒2并通过除尘排料管9上的进料槽17在除尘排料螺杆13的作用下排出，实现磁选处理。
[0074] S4、通过控制线圈组5对内过滤筒2进行高频感应加热至300‑500℃，并保持10‑30分钟，利用热量破坏废砂内酚醛树脂、呋喃树脂等有机粘结剂，使其分解或燃烧，完成热法再生处理，同时通过除尘排料管9持续排出产生的气体和粉尘。
[0075] S5、通过喷淋管11向处理室7内加入水或NaOH、KOH等碱性试剂，与废砂形成浆状物，并通过粉碎笼1和内过滤筒2的转动实现搅拌和混合，利用水洗和化学反应溶解砂粒表面残留的粘结剂和其他污染物，完成湿法再生处理。
[0076] S6、转动调节手柄，使内过滤筒2和外过滤筒3上的过滤孔错开至适当开度，随后高速旋转粉碎笼1、内过滤筒2和外过滤筒3，利用离心力甩干废砂内的水分和化学试剂，同时通过排液管10将废液排出。
[0077] S7、再次启动线圈组5对内过滤筒2加热至100‑200℃并保持5‑10分钟，对废砂进行烘干处理，至此废砂再生处理完毕，打开排料口将再生砂排出，完成一个循环。
[0078] 干法再生阶段，粉碎笼1和内过滤筒2带动磨球12对废砂进行撞击粉碎，破碎废砂团聚体，同时在机械力和空气动力作用下清除砂粒表面残留物，再通过内外过滤筒2,3将粉尘等轻杂质筛分并经除尘排料管9排出。
[0079] 磁选阶段，线圈组5产生磁场，吸附废砂内铁屑等磁性杂质至内过滤筒2内壁随其转动，关闭顶端线圈后杂质在重力作用下落入除尘排料管9并被除尘排料螺杆13输送排出。
[0080] 热法再生阶段，线圈组5对内过滤筒2进行高频感应加热，通过热传导使废砂温度升高至300‑500℃，使废砂内酚醛树脂等有机物分解或燃烧。高温烟气由除尘排料管9排出，热分解的粘结剂碳化残渣随砂粒表面脱落。
[0081] 湿法再生阶段，喷淋管11将水或碱液喷入处理室7，利用粉碎笼1和内过滤筒2的搅拌作用使其与废砂充分混合，水洗溶解残留粘结剂，碱液与某些粘结剂如呋喃树脂发生皂化反应，进一步分解去除砂粒表面污染物。
[0082] 离心脱水阶段，调节手柄控制内过滤筒2，外过滤筒3过滤孔开度，高速旋转产生强大离心力，甩干废砂内水分和试剂并经排液管10排出。刮板18清除汇流筒4内壁水渍，防止二次污染。
[0083] 烘干阶段，线圈组5再次加热内过滤筒2至100‑200℃，蒸发废砂残余水分，完成再生处理。冷却通道可防止线圈组5过热。最后打开排料口，在离心力作用下排出干燥的再生砂。
[0084] 本实施例提供的废砂回收装置工作方法集干法、磁选、热法、湿法、烘干多种再生处理于一体，可针对废砂性质进行组合式清理，去除效果好，再生砂品质高，可直接回用于铸造生产。
[0085] 干法再生利用机械力和空气动力清除砂粒表面杂质，磁选去除磁性异物，热法再生分解有机粘结剂，湿法再生溶解残留污染，多重方法结合，处理彻底，砂粒恢复至原砂状态。
[0086] 热法再生温度300‑500℃，湿法再生采用碱液，均为最适处理工艺条件，节能增效。线圈组5分段加热，温度可控，烘干温度降至100‑200℃，节约能耗，砂粒烘干均匀。
[0087] 废砂、粉尘、废液分别经专门装置收集排出，物料分离彻底，除尘除渣效果好。排出路径短，排放及时，不会造成设备堵塞和二次污染。
[0088] 自动化程度高，工序衔接紧凑，处理效率高，每小时处理废砂可达1‑10吨。模块化设计，处理量可根据需要灵活设置。设备运行稳定可靠，维护简便，使用成本低。
[0089] 全过程封闭式处理，减少粉尘外逸，废液集中回收，噪音低，符合环保要求。再生砂品质稳定，综合利用率高。
[0090] 结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。
