本發(fā)明屬于水玻璃舊砂再生技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種超聲波濕法再生水玻璃舊砂的方法。

背景技術(shù)：

水玻璃砂無毒無味、強(qiáng)度高、成本低、流動(dòng)性好，在我國(guó)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)鑄鋼件，作為鑄造大國(guó)，我國(guó)每年產(chǎn)生的水玻璃舊砂達(dá)數(shù)百萬噸，目前，水玻璃舊砂除部分用作建材和再生回用外，多數(shù)被填埋，既浪費(fèi)硅砂資源，又會(huì)污染環(huán)境，2013年頒布的《鑄造行業(yè)準(zhǔn)入條件》，要求水玻璃舊砂的回用率不低于60％，因此，水玻璃舊砂的再生回用，已勢(shì)在必行；水玻璃舊砂的再生回用是指將水玻璃舊砂塊進(jìn)行破碎后，去除舊砂砂粒表面的殘留粘結(jié)劑及鹽類等雜質(zhì)，使之恢復(fù)接近新砂的物理和化學(xué)性能，并代替新砂使用。水玻璃舊砂再生的主要方法包括干法再生和濕法再生。

干法再生是靠舊砂與設(shè)備部件間或舊砂與舊砂間的碰撞、擠壓和摩擦使舊砂表面的殘留粘結(jié)劑與鹽類等雜質(zhì)脫落，再經(jīng)除塵工序與再生砂分離。由于砂粒形狀不規(guī)則、表面不平整等原因，舊砂表面的殘留粘結(jié)劑與鹽類等雜質(zhì)在機(jī)械作用下難以充分脫落和分離。因此干法再生脫膜率低，再生砂可用性差，通常只能做背砂(或填充砂)使用，不能真正實(shí)現(xiàn)再生回用；濕法再生是利用水來溶解砂粒表面殘留的粘結(jié)劑和鹽類等雜質(zhì)，然后通過砂水分離使溶解在水中的粘結(jié)劑和鹽類隨水與砂分離。濕法再生脫膜率可達(dá)80～90％，再生砂質(zhì)量好，可直接代替新砂使用，真正實(shí)現(xiàn)再生回用。目前，濕法再生存在成本高、耗水量大、廢水處理困難等問題需要解決。

CN101462731B公開了一種水玻璃舊砂的回收再利用方法，該方法將水玻璃舊砂裝入漏斗狀容器，然后加水淹沒砂，浸泡2～4小時(shí)后將水從漏斗底部排出，最后將容器內(nèi)的水玻璃砂放出，烘干，由于舊砂表面的殘留粘結(jié)劑溶解十分緩慢，浸泡4小時(shí)只能部分溶解，同時(shí)，該方法不能充分排出污水，殘留污水中的粘結(jié)劑成分在烘干后仍然殘留在砂的表面，因此，該方法的實(shí)際脫膜率較低；CN102527929A公開了一種蒸淋再生水玻璃舊砂的方法，該方法將水玻璃舊砂放置在封閉或半封閉的容器中，然后通入100℃及以上高溫水蒸氣對(duì)舊砂進(jìn)行蒸淋，蒸淋時(shí)間在15min以上，之后將處理液從容器底部濾出，然后將水玻璃砂取出，干燥，由于采用高溫蒸汽，該方法需消耗大量能量，因此成本過高；CN104399876A公開了一種采用超聲技術(shù)再生水玻璃舊砂的方法，該方法將水玻璃舊砂放入配制好的氫氧化鈉溶液中，浸泡2～48小時(shí)后將水玻璃砂分離，浸漬后的水玻璃砂放置在清水(砂水比1:1～5)或質(zhì)量濃度為0～20％的堿液(砂水比1:1～3)中，使用頻率為20kHz～200kHz的超聲波超聲處理5～60分鐘，超聲后的水玻璃砂與廢液過濾分離，得到水玻璃砂和含有廢渣的廢液，水玻璃砂經(jīng)洗滌后烘干，得到脫膜率不低于95％的再生砂。該方法需較長(zhǎng)時(shí)間浸泡(大于2h)，超聲處理時(shí)用水量大，在堿液中浸泡過的砂需要用大量洗滌水才能洗凈，用過的洗滌水會(huì)變成堿液，難以循環(huán)使用，因此會(huì)排出大量強(qiáng)堿性污水，污水處理難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種超聲波濕法再生水玻璃舊砂的方法，通過超聲促溶和廢堿溶液回用，在保證高脫膜率的條件下降低了用水量，由此解決濕法再生水玻璃舊砂時(shí)污水排放量大及處理困難的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種超聲波濕法再生水玻璃舊砂的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(a)將初始的水玻璃舊砂加入水或堿溶液中混合,然后超聲處理1～30分鐘得到砂水混合物；

(b)將所述砂水混合物脫水至其含水率不高于4％，得到初步再生砂和廢堿溶液，測(cè)量該初步再生砂中氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(b1)當(dāng)所述氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.05％時(shí)，將所述初步再生砂加入水中，重復(fù)所述混合、超聲處理和脫水；

(b2)當(dāng)所述氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于0.05％時(shí)，得到濕再生砂；

(c)將所述濕再生砂干燥，由此實(shí)現(xiàn)水玻璃舊砂再生。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(a)中，所述初始的水玻璃舊砂加入水或堿溶液中混合的質(zhì)量比優(yōu)選采用1:0.25～0.4。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(a)中，所述超聲處理的超聲波頻率優(yōu)選采用15kHz～350kHz。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(b)中,所述脫水優(yōu)選采用離心脫水或氣壓脫水。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(b1)中,所述初步再生砂加入水中時(shí)二者的質(zhì)量比優(yōu)選采用1：0.2～0.35。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(a)中，所述堿溶液優(yōu)選采用回收的廢堿溶液，該回收的廢堿溶液是在所述水玻璃舊砂再生過程中最后一次或兩次脫水得到的所述廢堿溶液。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

1、本發(fā)明通過采用超聲促進(jìn)水玻璃舊砂表面的殘留粘結(jié)劑溶解，使溶解更加充分，且通過后續(xù)的脫水過程使粘結(jié)劑成分更徹底地排出，從而提高實(shí)際脫膜率到95％以上，同時(shí)，在超聲過程中未采用高溫，不需要高能量，降低了再生成本；

2、本發(fā)明采用將水玻璃舊砂與水混合，該過程中水的比例均小于1，使得整個(gè)過程中的耗水量降低，每噸舊砂耗清水量可少于1噸，同時(shí)，混合過程中采用水未采用強(qiáng)堿溶液，減少了強(qiáng)堿性污水的排放；

3、本發(fā)明采用將最后一次或兩次脫水時(shí)排出的廢堿溶液回收利用，實(shí)現(xiàn)了部分廢堿溶液的循環(huán)使用，減少了廢堿溶液的排放，同時(shí)也降低了廢堿溶液處理的難度和濕法再生的成本；

4、本發(fā)明提供的制備方法整體工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，反應(yīng)過程便于質(zhì)量控制，所得到的水玻璃舊砂的脫膜率高，適用于大批量的工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所構(gòu)建的水玻璃舊砂再生方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所構(gòu)建的水玻璃舊砂再生方法流程圖，該方法具體包括下列步驟：

(a)將初始的水玻璃舊砂加入水或堿溶液中混合,然后超聲處理1～30分鐘得到砂水混合物；

(b)將所述砂水混合物脫水至其含水率不高于4％，得到初步再生砂和廢堿溶液，測(cè)量該初步再生砂中氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(b1)當(dāng)所述氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.05％時(shí)，將所述初步再生砂加入水中，重復(fù)所述混合、超聲處理和脫水；

(b2)當(dāng)所述氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于0.05％時(shí)，得到濕再生砂；

(c)將所述濕再生砂干燥，由此實(shí)現(xiàn)水玻璃舊砂再生。

下面將參照?qǐng)D1的流程圖，并結(jié)合以下多個(gè)實(shí)施例來具體進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實(shí)施例1

(1)將水玻璃舊砂加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1:0.25)中并混合，用頻率為15kHz的超聲波處理30分鐘，離心脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(2)將脫水后的濕砂(初步再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.25)中，用頻率為15kHz的超聲波處理30分鐘，離心脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(3)將脫水后的濕砂(二次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.2)中，用頻率為15kHz的超聲波處理10分鐘，離心脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(4)將脫水后的濕砂(三次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.2)中，用頻率為15kHz的超聲波處理5分鐘，離心脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，低于0.05％，停止處理；

(5)將濕再生砂干燥待用。

每噸砂消耗清水0.9噸，脫膜率為95.8％。

實(shí)施例2

(1)將水玻璃舊砂加入一定質(zhì)量的廢堿液(實(shí)施例1步驟3和4，砂水質(zhì)量比1：0.4)中并混合，用頻率為20kHz的超聲波處理30分鐘，離心脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(2)將脫水后的濕砂(初步再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.35)中，用頻率為20kHz的超聲波處理15分鐘，離心脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(3)將脫水后的濕砂(二次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.3)中，用頻率為20kHz的超聲波處理5分鐘，離心脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(4)將脫水后的濕砂(三次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.3)中，用頻率為20kHz的超聲波處理1分鐘，離心脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，低于0.05％，停止處理；

(5)將濕再生砂干燥待用。

每噸砂消耗清水0.95噸，脫膜率為98.9％。

實(shí)施例3

(1)將水玻璃舊砂加入一定質(zhì)量的廢堿液(實(shí)施例2步驟4，砂水質(zhì)量比1：0.3)中并混合，用頻率為28kHz的超聲波處理25分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(2)將脫水后的濕砂(初步再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.25)中，用頻率為28kHz的超聲波處理20分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(3)將脫水后的濕砂(二次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.25)中，用頻率為28kHz的超聲波處理10分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(4)將脫水后的濕砂(三次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.2)中，用頻率為28kHz的超聲波處理1分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率4％，測(cè)其氧化鈉含量，低于0.05％，停止處理；

(5)將濕再生砂干燥待用。

每噸砂消耗清水0.7噸，脫膜率為97.1％。

實(shí)施例4

(1)將水玻璃舊砂加入一定質(zhì)量的廢堿液(實(shí)施例3步驟3和4，砂水質(zhì)量比1：0.35)中并混合，用頻率為40kHz的超聲波處理30分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(2)將脫水后的濕砂(初步再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.35)中，用頻率為40kHz的超聲波處理5分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(3)將脫水后的濕砂(二次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.35)中，用頻率為40kHz的超聲波處理1分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，低于0.05％，停止處理；

(4)將濕再生砂干燥待用。

每噸砂消耗清水0.7噸，脫膜率為95.7％。

實(shí)施例5

(1)將水玻璃舊砂加入一定質(zhì)量的廢堿液(實(shí)施例4步驟3，砂水質(zhì)量比1：0.35)中并混合，用頻率為200kHz的超聲波處理30分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(2)將脫水后的濕砂(初步再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.35)中，用頻率為200kHz的超聲波處理30分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(3)將脫水后的濕砂(二次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.3)中，用頻率為200kHz的超聲波處理15分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(4)將脫水后的濕砂(三次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.25)中，用頻率為200kHz的超聲波處理5分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3.5％，測(cè)其氧化鈉含量，低于0.05％，停止處理；

(5)將濕再生砂干燥待用。

每噸砂消耗清水0.9噸，脫膜率為98.2％。

實(shí)施例6

(1)將水玻璃舊砂加入一定質(zhì)量的廢堿液(實(shí)施例5步驟3和4，砂水質(zhì)量比1：0.35)中并混合，用頻率為350kHz的超聲波處理30分鐘，離心脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(2)將脫水后的濕砂(初步再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.3)中，用頻率為350kHz的超聲波處理30分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(3)將脫水后的濕砂(二次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.25)中，用頻率為350kHz的超聲波處理10分鐘，氣壓脫水至濕砂含水率3％，測(cè)其氧化鈉含量，高于0.05％，繼續(xù)處理；

(4)將脫水后的濕砂(三次再生砂)加入一定質(zhì)量的水(砂水質(zhì)量比1：0.2)中，用頻率為350kHz的超聲波處理1分鐘，離心脫水至濕砂含水率4％，測(cè)其氧化鈉含量，低于0.05％，停止處理；

(5)將濕再生砂干燥待用。

每噸砂消耗清水0.75噸，脫膜率為97.8％。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。