JPS61273238A - 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〕 本発明は使用済鋳物砂の分離回収方法に関し、詳しくは
生砂とシェル砂とを有する使用済の鋳型から、生砂に適
した鋳物砂とシェル砂に適した鋳物砂に、それぞれ分け
て回収する使用済鋳物砂の分離回収方法に関する。

〔従来の技術〕

鋳型を形成する鋳物砂は、経済性や省資源等を考慮して
、従来より繰り返し再生して使用されている。

ところで、例えば内燃機関用シリンダブロックのように
空洞部を有す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）と空洞部を形成する中子
（シェル中子）からなる。

一般に、生型は珪砂（ＳｉＬＪ２）に粘度やベントナイ
ト等の無機粘結剤、少量の水、石炭粉などが添加された
生砂にて形成され、シェル中子は珪砂にフェノール樹脂
のような有機粘結剤が添加されたシェル砂で形成される
。この生砂とシェル砂とからなる使用済の鋳型から鋳物
砂を回収する場合、生砂やシェル砂の種類、これらに添
加される粘結剤の種類、看等が異なることから、生砂あ
るいはシェル砂に他方の砂が混入すると、粘結剤添加量
の増大、余分な成分の除去、再生処理コス、トの増大等
の不具合が生じるため、生砂およびシェル砂はお互いに
混合しないようできるだけ分離して回収することが望ま
しい。

しかしながら、鋳造後の鋳型は、溶湯の熱影響により粘
結剤等が結合力を失うこと、また鋳物を取り出す型バラ
ク、更には次工程への搬送途中において機械的な力を受
けることにより崩壊し、生砂とシェル砂が相互に混ざり
合う。このため、生砂とシェル砂を確実に分離して回収
することは極めて困難であり、また生砂とシェル砂の混
合比率も鋳造条件や鋳造設備等により大きく変動する。

かかる問題に対処する方法の一つとして、篩分けを用い
る方法がある。これは、塊状の生砂およびシェル砂の混
合砂に対し適用するもので、粘結剤として無機粘結剤が
添加された生砂は崩れ易く、粘結剤として有機粘結剤が
添加されたシェル砂は崩れ難いという性質を利用し、篩
を用いて生砂とシェル砂の混合砂を生砂とシェル砂に分
離する方法である。しかしながら、この方法では、鋳型
が崩壊して単粒あるいはそれに近い状態で回収された混
合砂を、生砂とシェル砂にそれぞれ高純度に分離するこ
とができない。

また、かかる問題に対処する他の方法として、特公昭５
５−４５１０号、特開昭５８−１２８２４６号、特開昭
５８−１２８２４８号各公報に記載された方法が知られ
ている。これらの方法は、いずれも使用済の鋳物砂に対
し磁選を行い、磁着骨を不純物として除去し、非磁着分
に対し再生処理を行ってこれをシェル砂として再利用す
るか、再生処理を行った後に磁選を行い、磁着骨を不純
物として除去し、非磁着分を再利用しようとするもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記方法によれば、再生砂の品質を向上
させようとすれば、それに対応して再生砂の回収率、即
ち、歩留りが低下するという問題がある。

また、これらの方法によれば、鋳物砂の骨材として再利
用できる比較的純粋な珪砂は得られるものの、生砂とシ
ェル砂からなる使用済の鋳型から生砂およびシェル砂を
分離回収することができないという問題がある。

そこで、かかる問題を解決するため、本件出願人は、先
に種々の実験、研究の結果として、磁着砂および非磁着
砂がそれぞれ生砂およびシェル砂として使用されるのに
適した成分および性質を有しているという知見を得、こ
の結果として、所定寸法以下の鋳物砂を磁選により磁着
砂と非磁着砂に分離し、これらをそれぞれ生砂回収系と
シェル砂回収系に分けて回収する使用済鋳物砂の分離回
収方法につき出願した。

この出願により、生砂とシェル砂がかなりの精度で分離
、回収が可能となったが、非磁着砂のなかに生砂が例え
ば１〜２割程度混入することは避けられなかった。

このため、生砂とシェル砂を更に精度良く分離、回収す
る工夫が望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題は、本発明によれば、次に述べる使用済鋳物砂
の分離回収方法によって解決される。

即ち、本発明は、生砂とシェル砂とを有する使用済の鋳
型から所定寸法以下とした鋳物砂を回収し、この鋳物砂
を第１回目の磁選処理により第１の磁着砂と第１の非磁
着砂とに分離し、得られた第１の磁着砂を生砂回収系へ
回収すると共に、第１の非磁着砂を５００℃〜１０００
℃で焙焼することによって、第１の非磁着砂に混入して
いる生砂に対し磁性を付与し、焙焼後、第２回目の磁選
処理により第２の磁着砂と第２の非磁着砂に分離するこ
とで第１の非磁着砂中に混入している生砂の割合を低下
させ、この第２の非磁着砂をシェル砂回収系へ回収する
ことを特徴としている。

本発明において、使用済の鋳型から所定寸法以下の鋳物
砂を回収するには、通常型バラク等により鋳型を崩壊さ
せた後、これを粉砕し、篩分けすることにより行う。こ
れにより、鋳物砂は所定寸法以下の状態、即ち、単粒あ
るいはそれに近い状態とされる。

本発明において、第１回目の磁選処理および第２回目の
磁選処理は、共に乾式高勾配磁選機等を用いて行うこと
ができ、磁場の強さは１６０００〜２７０００ガウス、
好ましくは１８０００〜２３０００ガウスに設定して行
うことが望ましい。

また、この第１回目および第２回目の磁選処理に先立ち
、あるいはその後に、処理砂中の鋳張り、鉄粉等を補助
的に取り除くことが望ましい。この補助的な磁選には、
通常の磁気分離機を用いることができる。このとき、補
助的な磁選により、磁着砂が強磁性不純物として除去さ
れることがないように、補助的な磁選の磁場の強さは上
記第１回目および第２回目の磁選処理の磁場の強さより
弱く設定することが望ましい。例えば、補助的な磁場の
強さは１０００〜４０００ガウス、好ましくは１５００
〜３０００ガウスに設定することが望ましい。

本発明において、非磁着砂を焙焼する温度は、５００℃
〜１０００℃が望ましく、８００℃〜１０００℃がより
望ましい。このとき、焙焼時間は０、５時間〜２時間が
望ましく、１時間前後がより望ましい。このとき、焙焼
装置としては、例えば本件出願人が提案した「鋳物砂再
生装置」　（実公昭５８−２３４６７号）等を用いるこ
とができる。

〔作用〕

本発明の使用済鋳物砂の分離回収方法によれば、第１回
目の磁選処理により第１の磁着砂と第１の非磁着砂に分
離される。この第１の磁着砂はベントナイト等の無機粘
結剤を含んでおり、生砂回収系に回収され、不足したベ
ントナイト等を補うことにより、生砂として再利用され
る。第１回目の磁選処理により分離された第１の非磁着
砂には、第１回目の磁選処理の磁場の強さや元の鋳型の
生砂とシェル砂の割合にもよるが、シェル砂に１〜２割
程度生砂が混入している。この生砂とシェル砂を更に分
離するために、第１回目の磁選処理により分離された第
１の非磁着砂を５００℃〜１０００℃で焙焼する。この
結果、生砂はその添加成分として含んでいるベントナイ
ト、石炭粉等により磁性が大きくなり、第１回目の磁選
処理により捕捉できなかった分を第２回目の磁選処理に
より捕捉することができるようになる。従って、焙焼後
、第２回目の磁選処理を行うことにより、第１回目の磁
選処理で得られた第１の非磁着砂を再度第２の磁着砂と
第２の非磁着砂に分離することができる。この結果得ら
れた第２の非磁着砂はシェル砂回収系に回収され、第２
の磁着砂は生砂構成成分に冨む珪砂として適宜処理する
ことができる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。

ここで、第１図は本発明の実施に使用する鋳物砂の分離
回収システムを示す概略構成図である。

図中、１は生砂とシェル砂からなる使用済の鋳型から回
収された塊状の混合砂２を粉砕するクラッシャーである
。このクラッシャー１は、図ではロータリクラッシャー
スクリーンであり、軸線３に対し同心に配置された所定
メツシュの円筒状スクリーン４と円筒体５とを有し、図
示しないアクチュエータにより軸線３の周りに回転駆動
される。

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、このスクリーン４内にて互いに衝突するこ
とにより比較的大きい塊状体が単粒または比較的小さい
塊状体に粉砕される。所定の寸法以下に粉砕された混合
砂２はスクリーン４を通過して円筒体５内へ移動し、こ
の円筒体５の一端よりベルトコンベア７上に落下する。

そして、スクリーン４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、または後述する焙焼炉３１
へ直接投入される。ベルトコンベア７上に落下した混合
砂は、このベルトコンベア７により図で左方へ搬送され
、ホッパ８を経て篩装置９へ導かれる。

この篩装置９は、図ではバイブレーティングスクリーン
であり、ばね１０を介してフレーム１）によって支持さ
れており、実質的にロート状をなす本体１２と、この本
体１２の上端に張設された所定メツシュのスクリーン１
３と、本体１２およびスクリーン１３を上下方向および
左右方向に加振する図示しないアクチュエータとを有す
る。混合砂２内に含まれ、篩装置９により篩分けられた
塊状の混合砂２は、スクリーン１３の図において右端よ
りベルトコンベア１４上に落下する。落下した塊状の混
合砂２は、鋳物砂の分離回収システムより排出され、ま
たはホッパ６ヘリサイクルされる。篩装置９の下方には
ベルトコンベア１５が設けられており、スクリーン１３
を通過した所定寸法以下の混合砂２は本体１２内を下方
に移動してベルトコンベア１５上に落下し、このベルト
コンベア１５によって図で右方向へ搬送される。

ベルトコンベア１５の下流側端部の上方には補助磁選機
１６が配設されている。補助磁選機１６は、図ではオー
ババンドマグネットである。補助磁選機１６は、等脚台
形の４つの頂点に設けられた４個のプーリ１７と、これ
らのプーリ１７に巻き掛けられたベルト１８と、このベ
ルト１８の等脚台形の底辺をなす部分の内側に設けられ
た磁石１９とを有しており、ベルト１８は図示しないア
クチュエータにより矢印の方向へ駆動される。

この補助磁選機１６により、ベルトコンベア１５により
その下流側端部へ搬送されシュート２０に導かれる混合
砂２は、内部に含んでいる鉄片の如き強磁性体を除去さ
れる。即ち、かかる強磁性体は、磁石１９の吸引力によ
って引きつけられてベルト１８の表面に付着し、ベルト
１８により図で右方向へ搬送され、補助磁選機１６の図
にて右端において、磁石１９による吸引力よりも強磁性
体に作用する重力が上回ることによりシュート２１を経
てベルトコンベア２２上に落下する。ベルトコンベア２
２上に落下した強磁性物２３は、このベルトコンベア２
２により鋳物砂の分離回収システム外へ排出される。

ベルトコンベア１５の下流側端部の下方には第１の磁選
機２４が配置されている。ベルトコンベア１５により搬
送され、補助磁選機１６によって強磁性物が除去された
混合砂２は、シュート２０を経て第１の磁選機２４内に
導入される。第１の磁選機２４は、補助磁選機１６の磁
石１９によりベルトコンベア１５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うる
ように構成されている。この第１の磁選機２４により、
混合砂２は第１の磁着砂２５と第１の非磁着砂２６に連
続的に分離される。第１の磁選機２４により分離された
第１の磁着砂２５および第１の非磁着砂２６は、それぞ
れベルトコンベア２７およびベルトコンベア２８上に落
下する。そして、第１の磁着砂２５はベルトコンベア２
７によって磁着砂貯容タンク２９内に導かれ、生砂用元
砂として回収される。一方、第１の非磁着砂２６は、ベ
ルトコンベア２８およびパケットエレベータ３０を介し
て焙焼炉３１内に搬入される。

タンク２９内に回収された磁着砂２５は、モータ３２に
より回転駆動されるスクリューフィーダ３３により必要
に応じてタンク２９から取り出され、生型形成に供され
る。また、パケットエレベータ３０を経て焙焼炉３１へ
導かれた第１の非磁着砂２６は、焙焼炉３１内で５００
℃〜１０００℃で０．５〜２時間焙焼されることにより
、砂粒の表面に付着している変質した有機粘結剤が除去
されると共に、第１の非磁着砂２６内に混入している生
砂成分の磁化が促進される。

培焼された第１の非磁着砂２６は、焙焼炉３１の下部に
取り付けられたシュート３４を介してベルトコンベア３
５上に落下する。この第１の非磁着砂２６は、ベルトコ
ンベア３５上を図で左方に搬送される。

ベルトコンベア３５の下流側端部の下方には第２の磁選
機３６が配置されている。ベルトコンベア３５により搬
送された第１の非磁着砂２６は、シュート３７を経て第
２の磁選機３６内に導入される。第２の磁選機３６は、
第１の磁選機２４と同様に、補助磁選機１６の磁石１９
により創成される磁場の強さよりも強い磁場を内部に創
成しうるように構成されている。この第２の磁選機３６
により、第１の非磁着砂２６は第２の磁着砂３８と第２
の非磁着砂３９に連続的に分離される。第２の磁選機３
６により分離された第２の磁着砂３８および第２の非磁
着砂３９は、それぞれベルトコンベア４０およびベルト
コンベア４１上に落下する。そして、第２の磁着砂３８
はベルトコンベア４０によって図示しない磁着砂貯容タ
ンク内に導かれ、生砂用元砂として回収される。一方、
第２の非磁着砂３９は、ベルトコンベア４１により図示
しない非磁着砂貯容タンクに導かれ、シェル砂用元砂と
して回収される。

次に、上記分離回収システムを用いた具体的作動を説明
する。

まず、内燃機関用シリンダブロックの鋳造に使用された
生砂とシェル砂とからなる鋳型から回収された混合砂２
を、ホッパ６内に投入する。すると、混合砂２はクラッ
シャー１内に導入され、ここで粉砕される。所定寸法に
粉砕された混合砂２は、ベルトコンベア７上に落下し、
図で左方に搬送され、ホッパ８内に投入されて篩装置９
内に導かれる。この篩装置９により、混合砂２はスクリ
ーン１３により所定寸法以下、例えば単粒程度の大きさ
に粉砕されてベルトコンベア１５上に落下する。なお、
粉砕、されない塊状の混合砂２は、篩装置９からベルト
コンベア１４上に導かれ、再度ホッパ６内に投入される
。

ベルトコンベア１５上に落下した混合砂２は、図で右方
に搬送され、右端からホッパ２０内に投入される。この
とき、磁場の強さが１５００〜３０００ガウスに設定さ
れた補助磁選機１６によって鉄片の如き強磁性物２３が
除去される。

ホッパ２０に投入された混合砂２は、内部の磁場の強さ
が２００００ガウスに設定された第１の磁選機２４であ
る回転マ）　ＩＪックス型乾乾式高勾配磁選機導かれ、
ここで第１の磁着砂２５と第１の非磁着砂２６に分離さ
れる。そして、第１の磁着砂２５はベルトコンベア２７
により磁着砂貯容タンク２９内に導かれ、必要に応じ生
砂用元砂として利用される。

一方、第１の非磁着砂２６はベルトコンベア２８および
パケットエレベータ３０を経由して焙焼炉３１内に投入
され、ここで８００±１０℃で１時間焙焼される。焙焼
された第１の非磁着砂２６は、ベルトコンベア３５によ
り第１の磁選［２４と同じ２００００ガウスの磁場の強
さに設定された第２の磁選機３６内に導かれ、再度第２
の磁着砂３８と第２の非磁着砂３９に分離され、ベルト
コンベア４０．４１により第２の磁着砂３６は生砂用元
砂として、第２の非磁着砂３９はシェル砂川元砂として
別々に回収される。

本実施例によれば、第１の非磁着砂２６中に１〜２割含
まれていた生砂成分が、焙焼工程で磁気が高くなること
により、磁選処理で再度分離可能となるため、生砂とシ
ェル砂の分離を従来の方法に比べ格段に精度よく行うこ
とができる。

なお、焙焼により生砂成分の磁気が大きくなることによ
り、磁選処理により捕捉されてシェル砂成分と分離され
やすくなることを確かめるために次の実験を行った。

（実験例） 豪州量の天然珪砂１００重量部に群馬産ベントナイト９
重量部と石炭粉（三河鉱産（株）製高級石炭粉）４重量
部および水４重量部を加え、シンプソン型ミックスマラ
ーにて混練を行い供試用生砂とした。

この供試用生砂を２等分し、半分を１）０±２℃に設定
した乾燥炉中で２時間乾燥した後、デシケータ中で常温
まで冷却し試料患１とした。残りの半分は８００±１０
℃に設定した炉中で１時間焙焼処理を行った後、デシケ
ータ中で常温まで冷却し、これを試料１）ｈ２とした。

上記２種類の砂について振動試料型磁力計（東英工業製
ＶＳＭ−３３−１５）にて磁気測定を行うと共に、高磁
力磁選機（三菱製鋼磁製　６２Ａ　　ＲＭＥＯ７・ＳＡ
）を用い、約２００００ガウス相当の磁界強度で磁選処
理を行い磁着骨の割合を調べた。この結果を第１表に示
す。

第１表 但し、磁気特性の単位はｐ　ｍ　ｕ　／　ｇ、磁着骨の
単位は％である。

第１表より、生砂に焙焼処理を施すことにより、焙焼処
理を施さない生砂（試料患１）に比べ、磁気特性で約７
倍、磁着分で約９倍と大幅に磁気特性が向上しているこ
とが判る。この結果、生砂を焙焼処理することにより、
磁選機で効率良く生砂成分を分離回収できることが判る
。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。

例えば、実施例では篩分けした混合砂に対し補助的な磁
選を行ったが、この補助的な磁選は、第１回目の磁選の
後、第１の磁着砂に対してのみ行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上より、本発明の使用済鋳物砂の分離回収方法によれ
ば、以下の効果を奏する。

（イ）磁選処理と焙焼工程を利用することにより、生砂
とシェル砂を精度よく分離、回収することができる。特
に、焙焼処理により第１の非磁着砂に混入した生砂成分
に磁性を付与することができるため、再度磁選処理する
ことによって非磁着砂の分離回収効率を大幅に向上させ
ることができる。

（ロ）磁選に先立ち砂粒の表面に付着している粘結剤等
の不純物を除去したり、シェル砂に生砂が混入しないよ
う細心の注意を払う必要がないため、鋳物砂の回収を能
率よく、かつ低廉に実施できる。

（ハ）生砂の表面に付着している無機粘結剤を有効に利
用できるため、再利用に対し添加する無機粘結剤の量を
減らすことができ、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用する鋳物砂の分離回収シス
テムを示す概略構成図である。 ２・−コー・混合砂 ９−・−篩装置 １６・−・−・・−・・補助磁選機 ２４・−・−・−第１の磁選機 ２５−−−−−−−・第１の磁着砂 ２６・−・−・−・第１の非磁着砂 ３１・−−−−一−−焙焼炉 ３６−・−第２の磁選機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）生砂とシェル砂とを有する使用済の鋳型から所定
   寸法以下とした鋳物砂を回収し、この鋳物砂を第１回目
   の磁選処理により第１の磁着砂と第１の非磁着砂とに分
   離し、得られた第１の磁着砂を生砂回収系へ回収すると
   共に、第１の非磁着砂を５００℃〜１０００℃で焙焼す
   ることによって、第１の非磁着砂に混入している生砂に
   対し磁性を付与し、焙焼後、第２回目の磁選処理により
   第２の磁着砂と第２の非磁着砂に分離することで第１の
   非磁着砂中に混入している生砂の割合を低下させ、この
   第２の非磁着砂をシェル砂回収系へ回収することを特徴
   とする使用済鋳物砂の分離回収方法。