[发明专利]一种铸造废砂再生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造废砂再生的方法，属于综合回收利用废弃资源技术领域。

背景技术

通常铸造企业中的固体废弃物主要是废砂，占总量的70％以上。我国铸件在2006年，其年产量已达2800多万吨，每生产出一吨合格铸件，就要产生约1.5吨废砂，废砂总量近4200多万吨。而废砂的再生回用率仅为20～30％，其中大部分是采用填埋或随意丢弃的办法处理，毫无疑问这将对生态环境造成严重污染，同时也是对有限资源的极大浪费，而且还占用有限的土地，另外为排放这些废渣还要花费运输费用、征地费用等，于国家、于企业都是不利的。废砂的回收利用目前还有：一是集中处理后再作为铸造砂回用，但普遍存在投入大，运作成本高等问题；二是做建筑材料使用，但由于没有对砂中的水玻璃进行无害化处理，将对使用后期带来危害，如：用水玻璃砂制作的混凝土，由于含有水玻璃，导致混凝土在使用后2～3年后，就会因出现白霜、发泡而使混凝土失效，一旦失效将带来严重后果，这也正是铸造废砂会被丢弃的重要原因。因为在铸造行业，为满足铸造工艺的要求，需要在制作砂型时，向砂中加入一定量的水玻璃(Na₂·mSiO₃)，由于用水玻璃型砂造型后，具有无或少粉尘污染、无毒害、型砂流动性好、易紧实、劳动强度低、操作简便、能耗低、硬化强度高、尺寸精度好等优点，因此是当前铸造行业中的主要造型材料。但是水玻璃在制备砂型过程中，会与空气中的CO₂发生下列反应而生成碳酸钠：Na₂·mSiO₃+CO₂＝Na₂CO₃+mSiO₂↓。生成的碳酸钠(Na₂CO₃)长期在空气中会吸收空气中的水分及二氧化碳(CO₂)，生成1个、3个和10结晶水的碳酸钠(Na₂CO₃)，并结成硬块，其结果是造成废砂结构改变而使性能不稳定，从而使废砂作为建筑材料的可能性落空。因此，研究一种能使铸造废砂再生利用的方法，既可保护环境又使企业走出一条循环经济的道路，是铸造行业当前的重要课题。

发明内容

为回收利用铸造废砂，使其变为稳定性好的建筑用材，同时消除其对环境造成的污染，为企业创造更好的经济效益，本发明提供一种铸造废砂再生的方法。

本发明的难点是：

要将铸造废砂再生为可用原料，必须对其中的硅酸钠以及生成的碳酸钠进行处理，以使铸造废砂具有可靠的稳定性能，而如何处理硅酸钠以及生成的碳酸钠，就是本发明之技术关键。多年来发明者们经过反复试验研究，最终找到了一条可行的途径。

本发明解决其技术问题所采用的是这样一种铸造废砂再生的方法，其特征在于：按废砂中钠∶氯化钙或氯化亚铁＝2∶0.8～1.5的摩尔比，将氯化钙或氯化亚铁加入废砂中，混合均匀，得再生废砂。

本发明提供的铸造废砂再生的方法具体经过下列步骤：

A、将废砂破碎至5mm以下的粒度；

B、在废砂中，按废砂中钠∶氯化钙或氯化亚铁＝2∶0.8～1.5的摩尔比，将氯化钙或氯化亚铁溶于水中；

C、将B步骤的水溶液加入废砂中，并调整废砂含水量在4～10％质量比；

D、搅拌混匀C步骤的混合物，得再生废砂。

所述氯化钙或氯化亚铁为市购工业级产品。

本发明在废砂中加入氯化钙(CaCl₂)或氯化亚铁(FeCl₂)水溶液后，让废砂中的碳酸钠(Na₂CO₃)和碳酸氢钠(NaHCO₃)与之发生反应而成一非常稳定的产物——碳酸钙(CaCO₃)或氧化铁(Fe₂O₃)，即人们日常所称的石灰石或铁锈，其反应式如下：

Na₂SiO₃+CaCl₂＝CaCO₃↓+SiO₂↓

Na₂CO₃+CaCl₂＝CaCO₃↓+2NaCl

2NaHCO₃+CaCl₂＝CaCO₃↓+CO₂↑+2NaCl+H₂O