JPS60244445A - 使用済鋳物砂の分離回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、鋳造に係り、更に詳細には使用済の鋳物砂の
分離回収方法に係る。 従来技術 鋳型の形成に使用される鋳物砂は、従来より一般に、経
済性や省資源等の観点より鋳物用再生砂として繰返し循
環再生使用されている。 一般に、内燃機関用シリンダブロックの如く中空部を有
プ゛る鋳物の製造に使用される鋳型は、鋳物の主要部を
形成する主型（生型）と中空部を形成する中子（シ」−
鋳型）とよりなつ゛（おり、生型はケイ砂に粘土やベン
トナイトへの如き無機粘結剤や生爪の水、石炭粉などが
添加された生型砂にて形成され、シェル型はケイ砂に）
Ｊノール樹脂の如き有機粘結剤が添加されたシェル砂に
て形成される。かかる生型どシェル型とよりなる使用済
の鋳型より鋳物砂を回収づるに際して番よ、生型砂及び
シェル砂の種類及びイれらに添加される粘結剤の種類や
吊などが相互に異なることから、生型砂又はシェル砂に
他方の砂がｉＩ９入リ−すと粘結剤添加量の増大、再生
処理＝１ストの増大などの不具合が生じるため、生型砂
及びシェル砂が相互に混合しないようそれらをできるだ
け互に分離して回収することが望ましい。しかし紡造工
Ｖ１後の鋳型の一部は溶揚の熱影響によりその結合力を
失って崩壊し、また解枠ヤ）搬送の過程に於（機械的な
力を受けることによって崩壊し、生型砂及びシェル砂は
単粒から塊状までの種々の形態を呈し、相互に混合し易
い！、：め、それらを確実に互に分離して回収すること
は非常に困難であり、またその場合混入比率ｔ）Ｉｔｉ
造条ｆ［、鋳造設備などにより大きく変動する。 かかる問題に対処する一つの方法としで、塊状の生型砂
及びシェル砂の混合物に対し篩分けを行うと、粘結剤と
して無機粘結剤が添加された生型砂は崩れ易く、粘結剤
として有機粘結剤が添加されたシェル砂はｌ′Ｊｉ１れ
難いという性質を利用し、これにより生型砂とシェル砂
との混合砂を生型砂とシェル砂とに分離する方法が知ら
れている。しかしかかる方法によっては、単粒又はそれ
に近い状態にて回収さねた混合砂を生型砂及びシェル砂
にそれぞれ高ｌ４ｉｉにて分離することができない。 また上述の如き問題に対処する他の方法としで、特公昭
５５−４５１０号、特開昭５８−１２８２４６号、同第
５８−１２８２／１８号明ＩＩＩ書に開示された方法が
知られおり、これらの方法は何れも使用済の鋳物砂に対
し磁選を行い、磁着分を不純物として除去し、非磁看分
に対し再生処理を行つ。 てこれをシ１ル砂として再利用せんとするものである。 しかしこれらの方法に於ては、回収砂の品質を向上させ
ようとすればでれに対応して回収砂の回収率が低下する
という問題があり、またこれらの方法によっては使用済
の鋳物砂より生型砂及びシェル砂の両方をそれぞｔｌ、
　ｉａ　Ｎ　１１にて分離回収することができないとい
う問題がある。 本願発明者等は、従来の鋳物砂の回収り法に於ける上述
の如き問題に鑑み、使用済の鋳物砂を磁選により！ｉる
砂と非ｌｌお砂とに分離し、１１着砂及び非磁着砂の成
分及び性質を詳細に検８１する実験的研究を行った結果
、Ｈ１Ｍ砂及び非磁着砂はでれぞれ生型砂及びシェル砂
としＣ使用されるに適した成分及び性質を有しており、
また磁選に先立ら使用済の鋳物砂を所定寸法以下の単粒
又はそれに近い状態に処理することが好ましいことを見
出した。 発明の目的 本発明は、本願発明者等が行った実験的す１究の結果得
られた知見に基づき、使用済の鋳物砂より生型砂及びシ
ェル砂をそれぞれ高純度にて効率良く且低回に回収づる
ことのできる方法を提供づることを目的としている。 発明の＠成 上述の如き目的は、本発明によれば、生型とシェル型と
より仕る使用済の鋳型より所定寸法以下の鋳物砂を回収
し、これを磁選により磁着砂と非ｆｉ１着砂とに分Ｐ１
１１．、前記磁着砂を生型砂回収系へ回収し、前記非磁
着砂をシェル砂回収系へ回収づる使用済鋳物砂の分離回
収方法によって達成される。 発明の作用及び効果 本発明によれば、生型砂とシェル砂とを含む使用済の鋳
物砂が磁選により磁着砂と非磁着砂とに分離され、磁着
砂及び非磁着砂がそれぞれ生型砂及びシェル砂として使
用されるに適した成分及び性質を有していることに着目
し、磁着分を不純物として廃棄するのではなく、！ｉ磁
着砂び非磁着砂がそれぞれ生型砂回収系及びシェル砂川
元砂として回収されるので、使用済の鋳物砂より生型砂
及びシェル砂の両方をそれぞね高純度且高回収率にて回
収することができる。 まｌζ本発明によれば、特公昭＋）　５　４５１０　号
及び特開昭５８−１２８２４６号明細書に開示された方
法の場合の如く、＠１選に先立ち砂粒の表面に付着しＣ
いる粘結剤等の不純物を除去りることは不要であり、ま
たシ１．ル砂に１−型砂が混入しないよう細心の６意を
払う必要はないので、鋳物砂の回収を能率良く低回に実
施することができ、特に生型砂の砂粒に付着しているペ
ン１〜ナイ１〜の如き無機粘結剤をも有効に再利用する
ことができ、またシェル砂中に含Ｊ、れる無機粘結剤等
の吊が大幅に低減されるので、回収されたり：型砂及び
シェル砂の再利用に際しぞれぞれに添加される照ｖ！ｌ
粘結剤及び有機粘結剤の添加量を低減することができ、
またシェル砂の焙焼再生工程に於て消費されるエネルギ
を低減することができ、これにより生型砂及びシェル砂
の再生］ストを大幅に低減づることができる。 本発明の方法の一つの詳細なｌｖｉ徴にＪ、れば、使用
済の鋳型より所定寸法以下の鋳物砂を回収する工程に於
ては、解枠等により鋳型を崩壊させ、これを粉砕し、篩
分

【ノすることにより、鋳物砂が所定１法以下の状態、
即ち単粒又は−でれに近い状態にされ、また篩分けられ
た塊状の鋳物砂は更に粉砕されることにより単粒又はこ
れに近い状態にされ、これにより実質的に全ての鋳物砂
が磁選処理に付され、これにより鋳物砂の高回収率化が
図られると共に、磁選による磁着砂と非磁着砂への分離
、即ら生型砂川元砂とシＪ、ル砂用元砂への分離効率が
向上される。尚この場合、前記所定寸法はｌＱｍｎ＋、
特に５ｗ１Ｉｌｌであることが好ましい。 本発明の方法の他の一つの詳細な特徴ににれば、回収さ
れた鋳物砂を磁選により１着砂と非磁着砂とに分離する
工程に先立ら又はこの工桿後に、回収された鋳物砂又は
回収された生型砂にり鉄片や湯だまの如き強磁性物が補
助的な磁選により除去され、これにより生型砂用元砂に
強磁性物が比較的多量に混入りることに起因する読者、
鋳肌不良、差込み、鋳型の崩壊性悪化などの問題の発生
が回避される。尚この場合、′＃ｉ記補助的、なＦ４１
選は鋳物砂をｖｉｉ着砂と非磁着砂とに分離するために
行われるＶ４１選（本磁選）の能率を向１−さけるべく
、前記補助的゛な！ｉ選は本磁選に先ｘ’ｔって行４つ
れることが好ましい。また補助的な磁選に於て磁着砂が
強磁性不純物として除去されることを回；Ｗすべく、補
助的な磁選の磁場の強さは本磁選の磁場の強さよりも弱
く設定されることが好ましく、例えば補助的な磁選の磁
場の強さは１０００〜４０００ガウス、特に１５００〜
３０００ガウスに設定され、本磁選の磁場の強さは１６
０００−＝２７０００ガウス、特に１８０００〜２３０
００ガウスに設定されることが好ましい。 実施例 以下に添イリの図を参照しつつ、本発明を実施例につい
て詳細に説明する。 第１図は本発明による方法の実施に使用されるに好適な
鋳物砂の分離回収システムを示す概略構成図である。図
に於て、１は生型とシェル型とＪ：りなる使用済の鋳型
より回収された生型砂及びシェル砂を含む塊状の混合砂
２を粉砕するクラッシャーを示している。クラッシャー
１は図示の実施例に於てはロークリクラッシャースクリ
ーンであり、軸線３に対し同心に配置された所定メッシ
ｌの円筒状スクリーン４と円筒体５とを有し、図には示
されてい’Ｊいアクチ、１］［−夕により軸線３の周り
に回転駆動されるようになっている。混合砂２はホッパ
６を経てスクリーン４内へその一端より導入され、該ス
クリーン内にて互に衝突することにより比較的大きい塊
状体が単粒又は比較的小さい塊状体に粉砕され、所定の
寸法以下に粉砕された混合砂７はスクリーンを通過して
円筒体５内へ移動し、該円筒体の一端よりベルトコンベ
ア８上へ落下する。スクリーン４内に残存する比較的大
きい塊状体はホッパ６ヘリサイクルされ、又は焙焼か（
３９）へ直接投入される。ベルトコンベア８上へ落下し
１．：混合砂７は該ベルト・コンベア←こより図にて右
方へ搬送され、ホッパ９を軽て篩装置１０へ導かれる。 篩装置１０は図示の実施例に於てはバイブレーティング
スクリーンであり、ばね１１を介してフレーム１２によ
って支持され実質的に１コート状をな寸本体１３ど、該
本体の上端に張設された所定メツシュのスクリーン１４
と、図には示されてい’Ｘいが本体及びスクリーンを−
Ｌ　−Ｆ　Ｚｊ向及び図にて左右の方向へ加振するアク
チュエータとを有している。混合砂７内に含まれ篩装置
１０により篩分けられた塊状の混合砂１５はスクリーン
１４の図にて右端よりベルトコンベア１６上へ落下し、
該ベルトコンベアにより鋳物砂の分離回収システムより
排出され、又はホッパ６ヘリサイクルされる。 篩装置１０の下方にはベルトコンベア１７が設けられて
おり、スクリーン１４を通過した所定１法以下の混合砂
１８は本体１３内を下方へ移動してベルトコンベア１７
上へ落下し、該ベルトコンベアによって図にて右方へ搬
送される。ベルトコンベア１７の下流側端部上方には補
助磁選機１９が配置されている。 補助磁選機１９は図示の実施例に於てはオーバーバンド
マグネットであり、等脚台形の四つの頂点に設けられた
四つのプーリ２０と、それらのプーリに巻き掛けられた
ベルト２１と、該ベル１−の５脚台形の底辺をなす部分
の内側に設けられた磁石２２どを右しでＪ５す、ベルト
２１は図には示されていないアクヂｌエータにより矢印
の方向へ駆動されるにうになっている。ベルトコンベア
１７によりその下流側端部へ搬送されシュート２３内へ
排出される混合砂１８に含まれる鉄片の如き強磁性物は
、磁石２２の吸引力にＪこって吸引されベルト２１の表
面に付着し、ベルｔ−２１によって図にて右方へ搬送さ
れ、補助磁選機１９の図にて右端に於て磁石２２による
吸引力よりも強磁性物に作用する重力が上回ることによ
り、強磁性物はシューＩ・２５を経てベルトコンベア２
６上へ落下する。ベルトコンベア２６上へ落下した強磁
性物２４は該ベルトにより鋳物砂の分離回収システムよ
り排出される。 ベルトコンベア１８の下流側端部のＴ方には磁選機２７
が配置されている。ベルトコンベア１８より排出され補
助磁選機１９によって強磁性物が除去された混合砂２８
は、シュート２３を経て磁選機２７内へ導入される。磁
選機２７は磁石２２によりベルトコンベア１８の下流側
端部近傍に創成される磁場の強さよりも強い磁場を内部
に創成し？６るようになっており、これによりそれに導
入された混合砂２８をｆｆ１ｎ砂２９と非磁着砂３０と
に連続的に分離するようになっている。磁選１２７によ
り分離された磁着砂２９及び非磁着砂３０はそれぞれベ
ルトコンベア３１及び３２上へ落下し、それぞれのベル
［・コンベアによってＩ１着砂貯容タンク３３及び非磁
着砂貯容タンク３４内へ導かれ、それぞれ生型砂川元砂
及びシェル砂川元砂として回収される。 タンク３３内に回収されｌｃ磁着砂２９はモータ３５に
より回転駆動されるスクリ」−フィーダ３６により必要
に応じてタンク３３より取出されて、生型形成に供され
る。またタンク３４内に回収された非ｉｔ！ル砂３０は
モ〜り３７により回転駆動されるスクリューフィーダ３
８により必要に応じてシュート３９ａを紅で焙焼炉３９
へ導かれ、該焙焼炉により焙焼されることによって砂粒
の表面に付着していた変質した有機粘結材が除去され、
かくして処理された非１ｉ１看砂４０は非磁着砂貯容タ
ンク４１内に導かれ、更にモータ４２により回転駆動さ
れるスクリューフィーダ４３により必要に応じてタンク
４１より取出され、シェル砂用元砂として）Ｉノール樹
脂にて被覆された状態でシ、「ル型の形成に使用される
。 かくして構成された鋳物砂分離回収システムを用いて行
われる本発明の方法は以下の如〈実施される。 先ず生型とシェル型どよりなる使用済の鋳型より回収さ
れた混合砂２がホッパ６を軽てクラッシャー１内へ導か
れ、該クラッシャーによって粉砕された混合砂７がベル
トコンベア８及びホッパ９を経てｆｉＪ装置１０へ導か
れ、該篩装置によって塊状の混合砂１５が除去され、所
定５１法以下の混合砂１８がベルトコンベア１７によっ
てその下流側端部へ導かれ、補助磁選Ｉａ１９によって
混合砂１８に含まれる鉄片の如き強磁性物２４が除去さ
れる補助的なｉ選が行われ、かくして強磁性物が除去さ
れた混合砂２８が磁選機２７へ導かれ、該磁選機により
磁着砂２９ど非ｌａ着砂３０とに分離され、ベルトコン
ベア３１及び３２によりそれぞれタンク３３及び３４へ
力かれそれ′ぞれ生型砂川元砂及びシ】刀し砂用元砂と
して回収される。特に非Ｉ磁着砂３０はタンク３４より
焙焼炉３９へ尋かれ、該焙焼炉にＪ、って有機粘結剤を
除去する再生処理が行われ、タンク４１内にシ「ル砂用
元砂として回収される。 尚本発明の方法に於ては、補助磁選機１９による補助的
な磁選は、第１図に於て仮想線にて示されている如く、
補助磁選機１９、シーＬ−１〜２５、ベルトコンベア２
６がベルトコ１ンベア３１の下流側端部の側に段（）ら
れることにより、補助的な磁選が磁着砂２９に対し行わ
れ（も良く、また補助的な磁選が省略されても良い。 次に第１図に示されたシステムを用いて行われた本発明
の分離回収方法の具体的実施例につい−（説明する。 先ず内燃機関用シリンダ１０ツクのｖＪ造に使用された
生型とシェル−型とよりなる鋳型より回収された混合砂
２をクラツシｔ−１内へ導いて粉砕し、かくして粉砕さ
れた混合砂７をベルトコンベア８及びシュート９を軽で
篩装置１０の開き目が直径５ＩｌｌｌＩｌに設定され１
＝スクリーン１４上へ導き、篩装置１０により直径５１
！１ｍ以下の単粒又はてれに近い状態に篩分番ノられた
混合砂１８をベルトコンベア１７により補助磁選１ｊ！
ｔ１９の下方へ導き、ベルトコンベア１７の下流側端部
近傍のＩｔ場の強さが１５００〜３０００ガウスに設定
された補助磁選機１９によって鉄片の如き強磁性物２４
を除去し、かくして強磁性物が除去された混合砂（１選
元砂）２８を内部の磁場の強さが２００００ガウスに設
定された回転マトリックス型乾式高勾配磁選［２７によ
り１！１着砂２９と非磁着砂３０とに分離し、それぞれ
の砂をタンク３３及び３４内に回収した。 かくして回収された磁着砂、非１１名砂及び磁選元砂に
ついて粒反指数、活性粘土分量、イグロス、固定炭素量
、揮発分量の測定を行った。その結果を表１に示１゜尚
表１に於て、イグロスとは磁還元砂等を１０００℃に１
時間加熱した場合の灼熱減量であり、揮発分量とは磁還
元砂等を９５０℃に２分間加熱した場合に失われる炭素
量であり、固定炭素量は上述の処理後に残存Ｊ゛る炭素
量を意味する。 また上述の３秤類の砂について、砂１００重量部に対し
コンパクタビリテイ値が４０〜５５％になるよう水を２
．５〜３．０３ｔｆｉ部加え、シンプソン型混練１（ジ
ョージフツシト一礼製）にて５分間混練を行い、生砂湿
態抗圧強度を測定した。 その結果を下記の表２及び第２図に示１゜表　２ ＬＬＬ　抗圧力　水分　コンパクタ ±神乙シＬ　工５１４火ヱＣ−値」望）磁選元砂　１，
１７　２．８　４３ 磁着砂　１．３７　２．７　４０ 非磁着砂　０，７２　２，４　５０ また上述の３種類の砂をシェル砂として再使用する場合
の適性を確認すべく、４Ｆ述の３種類の砂を流動床ＩＪ
！焙焼炉内にて８００℃に３０分間焙焼した後、流動床
型微粉抜き装置（歩留り９６％）にて微粉を除去する焙
焼再生処理を行った。かかる焙焼再生処理が行われた３
種類について、砂１００重量部に対しフェノール樹脂を
２．５壬が部、ベキ法メチレンテトラミンを０．３７５
ｆｆ１ＭｔＷ。 ステアリン酸カルシウムを０．１重量部添加し、スピー
ドマラー型混線機にてシェル砂を形成し、それらのシェ
ル砂を用いてＪＩＳＭ格に６９１０に基づく抗折強疫を
測定した。その結果を下記の表３及び第２図に示す。 表　３ １Ｌ」　抗折１ｆｆｌ（ｋ（１１０？）磁選元砂　２１
．１ 磁着砂　１７．７ 非磁着砂　３８．９ １掲の表１〜表３及び第２図より、Ｉｉ者砂は生型砂分
が多く、非磁着砂はシェル砂分が多く、それぞれ生型砂
及びシェル砂どして再利用されるに適していることが解
る。従って磁選処理によって分離されたＷｉｋ８砂を生
型砂用元砂として使用し非磁着砂をシェル砂川元砂とし
て使用することにより、磁選による分離回収が行われな
い使用済の鋳物砂をそのまま生型砂川元砂又はシェル砂
川元砂として再生・混線系へ供給する場合に比して、生
型砂用元砂については無機粘結剤の如き添加剤の添加量
を低減することができ、シェル砂川元砂については焙焼
再生に必要な丁ネルギを低減し、また有機粘結剤の如き
添加剤の添加量を低減し得ることが解る。 第３図は上述の３種類の砂、即ち磁選元砂、磁着砂、及
び非磁着砂を焙焼再生処理して再生シェル砂として再使
用されるに適した状態にづるに必要とされる焙焼エネル
ギ消費量を磁選元砂の焙焼に必要とされる］−ネルギ消
費吊を１００％として示すグラフである。この第３図よ
り、磁、着砂の■ルネギ消費量は磁選元砂に比しく多く
、非磁着砂のエネルギ消費量は磁選元砂に比しＣ少なく
、従ってこのことからも非磁着砂はシ［ル砂用元砂とし
て再使用されるに適していることが解る。尚−［述の如
き結果を得たのは磁着砂中には比較的多量の水分及びベ
ントナイト分が含まれていることによるものと推測され
る。 以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能Ｃあること
は当業者にと９て明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法の実施に使用されるに好適な
鋳物砂の分離回収システムを示す概略構成図、第２図は
磁還元砂、磁着砂、及び非Ｉｉ着砂についての生砂湿態
抗圧強度及びシェル砂抗折強疫を示タグラフ、第３図は
磁選元砂、磁着砂、及び非磁着砂をシェル砂川元砂とし
て再使用されるに適した状態に焙焼再生処理を行うに必
要とされる１ネルギ消費早を磁選元砂のエネルギ消費量
を１００％とし−Ｃ示す解図的グラフである。 １・・・クラッレｖ−，２・・・混合砂、３・・・軸線
、４・・・スクリーン、５・・・円筒体、６・・・ホッ
パ、７・・・混合砂、８・・・ベルトコンベア、９・・
・ホッパ、１０・・・飾装ば、１１・・・ばね、１２・
・・フレーム、１３・・・本体、１４・・・スクリーン
、１５・・・塊状の混合砂、１６．１７・・・ベルトコ
ンベア、１８・・・混合砂、１９・・・補助磁選機、２
０・・・プーリ、２１・・・ベルト、２２・・・磁石、
２３・・・ホッパ、２４・・・強磁性物、２５・・・ホ
ッパ、２６・・・ベル１〜：コンベア、２７・・・磁選
舎幾。 ２８・・・ｌｉ’ｌ砂、２９・・・磁着砂、；３０・・
・非Ｉ！若砂。 ３１．３２・・・ベルト：］ンベア、Ｃ３３・・・Ｎｉ
ｌ砂貯容タンク、３４・・・非磁着砂貯容タンク、３５
・・・七−夕、、：’＜ａ・・・スクリューフィーダ、
３７・・・モータ。 ３８・・・スクリューフィーダ、３９・・・焙焼路、３
９ａ・・・シー１−ト、７ＩＯ・・・焙焼後の非磁着砂
、４１・・・非！１１着砂貯容タンク、４２・・・Ｌ−
タ、４３・・・スラリー１−フイーグ 特許出願人　トヨ１タ自動車株式会ネ１代　理　人　弁
理士　明石　昌毅 （方　式） 手続補正書 昭和５９年９月２７日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示　昭和５９年特許願第０９９５６１号２
、発明の名称 使用済鋳物砂の分離回収方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　愛知県豊田市トヨタ町１番地 名　称　（３２０）　トヨタ自動車株式会社４、代理人 居　所　＠１０４東京都中央区新川１丁目５番１９号昭
和５９年８月８日（昭和５９年８月２８日発送）６、補
正の対象　図面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 生型とシエル型とよりなる使用済の鋳型より所定寸法以
   下の鋳物砂を回収し、これを磁選によりＩｉる砂ど非Ｉ
   ｆ着砂とに分離し、前記磁名砂を生型砂回収系へ回収し
   、前記非ｌｉｉＩＭ砂をシェル砂回収系へ回収する使用
   済鋳物砂の分ａｔ回収り法。