铸造旧砂热法再生工艺的加热装置及其加热方式专利目的

《铸造旧砂热法再生工艺的加热装置及其加热方式》的目的是提供一种铸造旧砂热法再生工艺的非火焰直接接触的加热装置及其加热方式，该发明的加热装置利用燃烧室产生的均匀的热风与旧砂强耦合换热，避免了火焰与旧砂的直接接触，能实现焙烧温度的均匀性，保证再生砂的质量。

铸造旧砂热法再生工艺的加热装置及其加热方式技术方案

《铸造旧砂热法再生工艺的加热装置及其加热方式》的目的是通过以下技术方案实现的：

一种铸造旧砂热法再生工艺的加热装置，包括砂再生焙烧炉，所述砂再生焙烧炉内设置有耐火隔层，所述耐火隔层将砂再生焙烧炉分隔成位于底部的燃烧室和位于上部的砂沸腾室，所述燃烧室设置有燃烧器口和沸腾风入口，所述燃烧器口设置有燃烧器，所述耐火隔层上设置有通气孔，所述通气孔上端设置有防止砂漏入燃烧室的热风喷嘴；

进一步，所述砂再生焙烧炉呈L形，所述L形砂再生焙烧炉的一侧壁为阶梯侧壁，所述燃烧器口和沸腾风入口设置在L形砂再生焙烧炉底部的阶梯侧壁上；

进一步，所述热风喷嘴为冠型或叉形；

进一步，所述热风喷嘴均匀的设置在耐火隔层上；

进一步，所述热风喷嘴用耐磨、耐高温材料烧结制成；

进一步，所述耐火隔层由多层不同种类的耐火材料浇注而成；

进一步，所述耐火隔层的下端面呈拱形。

利用该发明加热装置的加热方式为：首先，利用沸腾风入口向燃烧室内引入沸腾风；然后，使沸腾风与燃烧热风在燃烧室内均匀混合；接着，利用热风喷嘴向砂沸腾室内喷射混合后的高温热风；最后，高温热风对砂进行加热的同时使砂在炉内沸腾运动完成砂的再生过程。

铸造旧砂热法再生工艺的加热装置及其加热方式有益效果

1、高温热风与旧砂间接接触加热，而不是火焰直接接触，减少了由于温度过高而造成的旧砂的炸裂粉化，还可避免旧砂出现不可逆晶相变化而结团，进一步提高了再生砂的质量。

2、旧砂在炉内以强耦合的流化床的方式加热，炉内砂温均匀性好，传热效率高，旧砂处理的时间加快，能提高砂再生的产量。

3、由于炉内运动剧烈，砂与砂之间，砂与热风之间相互搓擦，进一步加强了旧砂表面有机物脱膜的效率。

4、由于热风温度可根据处理砂的种类进行相应的调整，而砂在炉内又沸腾运动，不易结团，基本能处理全部种类的铸造用旧砂。

5、旧砂沸腾室与燃烧室之间的耐火材料平台为多层不同浇注料形成，利用不同浇注料不同的热膨胀性质，防止出现统一裂缝而砂泄漏至燃烧室。

2014年前，中国是世界上最大的铸件生产国家。据统计：每生产1吨铸件要排放1吨废砂，并且要加入1吨新砂。2010年中国铸件总产量超过3500万吨。而中国铸造厂的现状是：铸造车间（厂）的旧砂排放量占固体废物总排放量首位，达70％多。因此，对旧砂进行再生回用，不仅可以节约宝贵的新砂资源，减少旧砂抛弃引起的环境污染，还可节省成本（新砂的购置费和运输费），具有巨大的经济和社会效益。旧砂再生已成为现代化铸造车间不可缺少的组成部分。

旧砂再生是利用机械式，加热焙烧等方式去除旧砂中的杂质，使旧砂得以循环利用。热法再生就是利用加热焙烧的方式去除旧砂中的杂质，再回收利用旧砂。机械再生砂的质量不够稳定，残留在砂粒凹坑处的树脂膜，影响型芯砂的性能。相反，热法再生砂质量稳定，砂粒形貌圆整，砂粒表面的树脂膜去除干净，且消除了砂粒相变应力。因此，2014年前热法再生技术是砂处理的主流。

但是2014年前中国国内铸造车间（厂）的旧砂热法再生工艺中，无论是中国国内自主开发砂处理工艺还是由中国国外引进的工艺，旧砂的热法再生过程大多都是通过火焰与旧砂的直接接触，燃烧掉在旧砂表面的树脂等有机物。但燃烧火焰局部温度过高，进炉旧砂由于温度突然升高而炸裂粉化，增加不可用砂量。当温度超过一定值时，还会造成旧砂发生不可逆晶相变化，旧砂玻化而结团。因此，火焰与旧砂的直接接触的砂再生加热方式会影响到实际再生砂的质量。

图1为《铸造旧砂热法再生工艺的加热装置及其加热方式》结构示意图。

《铸造旧砂热法再生工艺的加热装置及其加热方式》属于铸造旧砂的热法再生工艺领域，具体涉及一种铸造旧砂热法再生工艺的加热装置及其加热方式。

1.一种铸造旧砂热法再生工艺的加热装置，包括砂再生焙烧炉，其特征在于：所述砂再生焙烧炉内设置有耐火隔层，所述耐火隔层将砂再生焙烧炉分隔成位于底部的燃烧室和位于上部的砂沸腾室，所述燃烧室设置有燃烧器口和沸腾风入口，所述燃烧器口设置有燃烧器，所述耐火隔层上设置有通气孔，所述通气孔上端设置有防止砂漏入燃烧室的热风喷嘴。

2.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生工艺的加热装置，其特征在于：所述砂再生焙烧炉呈L形，所述L形砂再生焙烧炉的一侧壁为阶梯侧壁，所述燃烧器口和沸腾风入口设置在L形砂再生焙烧炉底部的阶梯侧壁上。

3.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生工艺的加热装置，其特征在于：所述热风喷嘴为冠型或叉形。

4.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生工艺的加热装置，其特征在于：所述热风喷嘴均匀的设置在耐火隔层上。

5.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生工艺的加热装置，其特征在于：所述热风喷嘴用耐磨、耐高温材料烧结制成。

6.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生工艺的加热装置，其特征在于：所述耐火隔层由多层不同种类的耐火材料浇注而成。

7.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生工艺的加热装置，其特征在于：所述耐火隔层的下端面呈拱形。

8.利用权利要求1-7任一所述加热装置进行加热的方式，其特征在于：首先，利用沸腾风入口向燃烧室内引入沸腾风；然后，使沸腾风与燃烧热风在燃烧室内均匀混合；接着，利用热风喷嘴向砂沸腾室内喷射混合后的高温热风；最后，高温热风对砂进行加热的同时使砂在炉内沸腾运动完成砂的再生过程。

如图所示，一种铸造旧砂热法再生工艺的加热装置，包括砂再生焙烧炉，其特征在于：所述砂再生焙烧炉内设置有耐火隔层7，所述耐火隔层将砂再生焙烧炉分隔成位于底部的燃烧室6和位于上部的砂沸腾室1，所述燃烧室设置有燃烧器口和沸腾风入口4，所述燃烧器口设置有燃烧器5，所述耐火隔层上设置有通气孔3，所述通气孔上端设置有防止砂漏入燃烧室的热风喷嘴2。

该实施例中，均匀的热风与旧砂强耦合换热，避免了火焰与旧砂的直接接触，能实现焙烧温度的均匀性，保证再生砂的质量。

该实施例中，所述砂再生焙烧炉呈L形，所述L形砂再生焙烧炉的一侧壁为阶梯侧壁，所述燃烧器口和沸腾风入口设置在L形砂再生焙烧炉底部的阶梯侧壁上；该实施例的结构便于沸腾风与燃烧热风均匀混合。

该实施例中，所述热风喷嘴为冠型或叉形；热风喷嘴为冠型或叉形，可以防止砂通过喷嘴漏入燃烧室，当然在不同的实施例中热风喷嘴还可以采用其他防止砂漏入燃烧室的结构。

该实施例中，所述热风喷嘴均匀的设置在耐火隔层上；热风喷嘴进行均匀排布，保证了热风喷出的均匀性，并且不会相互影响。

该实施例中，所述热风喷嘴用耐磨、耐高温材料烧结制成；耐热温度高，耐磨性能好。

该实施例中，所述耐火隔层由多层不同种类的耐火材料浇注而成；旧砂沸腾室与燃烧室之间的耐火隔层为多层不同浇注料形成，利用不同浇注料不同的热膨胀性质，防止出现统一裂缝而使砂泄漏至燃烧室。

该实施例中，所述耐火隔层的下端面呈拱形，隔层平台为拱形，能承受一定重量的旧砂。

利用该实施例加热装置的加热方式为：首先，利用沸腾风入口向燃烧室内引入沸腾风；然后，使沸腾风与燃烧热风在燃烧室内均匀混合；接着，利用热风喷嘴向砂沸腾室内喷射混合后的高温热风；最后，高温热风对砂进行加热的同时使砂在炉内沸腾运动完成砂的再生过程。

2020年7月14日，《铸造旧砂热法再生工艺的加热装置及其加热方式》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。

不同的旧砂再生方法其工艺流程是相似的。首先将旧砂磁选、筛分、破碎至3 mm以下，然后放入再生装置中，接着根据再生工艺的不同对再生砂进行除尘、烘干、冷却等，最后对再生砂的各项性能进行检测，质量合格后投入生产循环使用。通常根据工作原理的不同，将旧砂再生方法分为干法再生、湿法再生、热法再生等 。

旧砂再生干法再生

根据设备工作原理的不同，通常将干法再生工艺分为离心式、气流式、逆流式和振动式等。各个旧砂再生方法的相同之处是利用砂粒之间、砂粒与设备之间相互碰撞、摩擦，从而完成再生，不同之处是砂粒的加速方式不同。

干法再生工艺通常用于脆性粘结剂膜的再生，再生设备结构简单，投资少，没有“二次污染”等问题。但是旧砂的脱膜率越高，所需的冲击力和摩擦力就越严重。

旧砂再生湿法再生

湿法再生是利用粘结剂的水溶性，在机械的搅拌和水的擦洗作用下，残留在旧砂颗粒表面的粘结剂溶解、脱落，适用于水溶性粘结剂旧砂的再生。

旧砂再生热法再生

热法再生是通过焙烧炉将旧砂加热到一定温度，以脆化、分解或烧掉旧砂颗粒表面残留的粘结剂，热法再生适用于可燃的有机粘结剂。根据再生过程中加热温度的不同，可以分为低温热法再生（320～450℃）和高温热法再生（700～900 ℃）。低温热法再生通常和干法再生组合使用，低温加热的目的是使粘结剂膜由韧性变为脆性，然后对旧砂进行干法再生将脆性膜去除。

高温热法再生是将旧砂加热到粘结剂膜的燃点，使其完全燃烧。热法再生工艺对砂子具有改性作用，使再生砂具有比新砂更加优良的性能。但是热法再生会产生废气，而且能源消耗大，增加了铸件的成本。

第一篇 铸造旧砂再生

第一章 国内外旧砂再生发展状况与趋势

1．1 铸造旧砂再生的阶值与意义

1．2 国外旧砂再生发展的回顾

1．3 旧砂再生发展阶段的探讨

1．4 我国旧砂再生发展的情况

……

我国是铸件生产大国，其中砂型铸造占80%～90%。每生产1 t合格铸件会消耗1.3～1.5 t新砂，同时产生相同数量的废砂，我国优质矿砂资源匮乏，新砂的过度开采已经对自然资源造成了巨大的伤害。而且有的铸造用砂甚至需要从国外进口，导致原砂价格较高，增加了铸件的成本。旧砂如果不进行再生，不仅会浪费自然资源、增加铸件成本，而且由于旧砂中的砂子、粘结剂等会发生反应，给铸造厂周边环境造成很大的危害。目前，只有少数大型汽车制造厂对铸造旧砂处理较彻底，得到的再生砂可以投入生产进行有限的循环使用，而其他中小型企业对旧砂设备、技术应用较少甚至没有应用，尤其是水玻璃旧砂的再生还有许多技术问题没有解决。