JP2006281299A - 鋳物砂の分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｎｉ鉱滓製球状人工砂と天然珪砂の混合砂から両者を容易かつ正確に分別することを可能にする。
【解決手段】Ｎｉ鉱滓製球状人工砂と天然珪砂の混合砂を４００℃以上、好ましくは６００℃以上、さらに好ましくは１０００℃に加熱し、その後、磁選によって前記人工砂と天然珪砂とを分別する。再生砂を４００℃以上に加熱することにより、鋳造によって黒色化した天然珪砂を白色化でき、人工砂は、上記加熱によっても黒色を呈したままであり、目視により両者を判別できる。この混合砂を磁選することにより、分別の進行程度が肉眼で確認でき、正確に分離できる。これにより、人工砂の含有率を正確に管理できる効果が得られる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、鋳造用砂としてＮｉ鉱滓製球状人工砂と天然珪砂の混合砂を使用する際に、混合砂から前記人工砂と天然珪砂とを分別することができる鋳物砂の分離方法に関するものである。

鋳物メーカの大半は、鋳物砂として天然珪砂（以下珪砂）を使用し、粘結剤にフラン樹脂を使用して両者を混合して製作した鋳型を用いて製品を製造しているが、Ｎｉ鉱滓製球状人工砂（以下人工砂）を珪砂に３０〜５０％混合させることで、同じ鋳型強度を得るための樹脂量を低減でき、また、ベーニングを防止できることから人工砂を混合した混合砂も利用されている（例えば特許文献１）。
しかし、人工砂は珪砂と比較して耐破砕性が高く、粒径も若干大きくて１粒の重量が大きいため集塵されにくいという特性がある。このため、初期に設定した人工砂の含有量と同じ比率で珪砂と人工砂を補給しても、珪砂中に人工砂が混入しているため、全体として混合砂中の人工砂の割合が増加してしまう。そのため、人工砂の含有率を測定し、鋳物砂全体の管理をする必要がある。しかし、上記特許文献１では、再生砂の管理方法については特に言及されていない。

鋳物砂の分離方法として、従来、特許文献２や特許文献３に示す方法が提案されている。これらの文献では、いずれも磁選によって磁性を有する砂と磁性を示さない砂とに分離している。また両者とも砂の表面に付着している粘結剤の除去による磁着性を改善するために、前処理として砂を加熱処理している。
また、再生砂の人工砂の含有量を分析する方法としては、珪砂には含有されずＮｉ鉱滓製球状人工砂にのみ含有しているＭｇＯを分析することによって人工砂の含有量を算出することも可能である。
特許第３２５３５７９号明細書 特許第１５０１３７７号明細書 特開昭５４−４５６２４号公報

しかし、ＭｇＯを分析する方法は、化学分析に頼らざるを得ないため、１回のサンプル重量が１０ｇ程度と少なく、サンプルの取り方によってバラツキが出る可能性がある。またＭｇＯを分析するには特殊な分析機器が必要であり、鋳物メーカが独自に分析することは困難であり、また分析機関に依頼する場合は時間もコストも掛かるという問題がある。

また、前記磁選による方法では、Ｎｉ鉱滓製球状人工砂には鉄分が若干含まれていることから混合砂から人工砂を分離することは可能である。しかし、正確に分離されているかどうかを判断することが難しく、あまりに慎重に作業を行えば、手間がかかって工業性に欠けるという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、混合砂を加熱することで樹脂によって黒く変色した珪砂を本来の白色に戻し、その後、磁選することによりＮｉ鉱滓製球状人工砂と珪砂を正確に分離し、含有量を分析することを可能にする分離方法を提案するものである。

すなわち、本発明の鋳物砂の分離方法のうち、請求項１記載の発明は、Ｎｉ鉱滓製球状人工砂と天然珪砂の混合砂を４００℃以上に加熱し、その後、磁選によって前記人工砂と天然珪砂とを分別することを特徴とする。

請求項２記載の鋳物砂の分離方法の発明は、請求項１記載の発明において、前記加熱の温度を１０００℃として、イグロスの測定を同時に行うことを特徴とする。

請求項３記載の鋳物砂の分離方法の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記混合砂中のクロマイト量を測定して、磁選により分別された前記人工砂の分別量を補正することを特徴とする。

本発明によれば、再生砂を４００℃以上に加熱することにより、鋳造によって黒色化した珪砂を白色化することができる。一方、人工砂は、上記加熱によっても黒色を呈したままであり、目視により両者を判別することができる。この混合砂を磁選することにより、選別の進行程度が肉眼で確認でき、正確に分離できた状態を容易に知ることができる。
加熱条件として、４００℃未満では人工砂と珪砂が十分に色分けされない。よって、加熱温度は４００℃以上に、好ましくは６００℃以上、さらに好ましくは通常イグロス測定時に設定される１０００℃での加熱が望ましく、１０００℃で加熱することによりイグロスも同時に測定することができる。

加熱時間は砂全体が加熱温度になるように設定すればよいが、好ましくはイグロス測定で推奨されている１時間以上の加熱が望ましい。

加熱装置を持たない場合は、代替方法としてバーナーによる加熱、あるいは型バラシ時に製品に近い部位から十分加熱された砂を採取して使用してもよい。しかし、バーナーでの加熱では均一な加熱ができなかったり、製品に近い部位からの採取では、その量は少ないため加熱されていない砂が混入する可能性があり、好ましい方法とはいえない。ただし、本発明としては加熱方法が特定のものに限定されないことはいうまでもない。

上記の加熱により、ある程度あるいは確実にイグロスを落とすことで、樹脂の色である黒色に変色した珪砂を本来の白色に戻し、黒色の人工砂と視覚にて分別できるようになる。
続いて、磁選に使用される磁石であるが、特に規定はないが、一般家庭用に用いられるものでは吸着力が弱いため、吸着力の比較的高いものを使用することを推奨する。強力すぎる磁石は作業性が悪く、扱いが難しいため、使用しない方が望ましい。

また、混合砂にクロマイトを含有している場合、該クロマイトは磁性を示すため、磁選によって人工砂側に分離されてしまう。このため、混合砂中のクロマイト量を化学分析などの方法によって分析して、磁選された人工砂量を補正するのが望ましい。なお、クロマイト量の測定は、分別前、分別後のいずれにおいても行うことが可能である。

以上、説明したように、本発明の鋳物砂の分離方法によれば、Ｎｉ鉱滓製球状人工砂と珪砂の混合砂を４００℃以上に加熱し、その後、磁選によって前記人工砂と珪砂とを分別するので、目視を利用しつつ、両者を容易かつ正確に、また短時間で分離でき、人工砂の含有率を正確に管理することができる。
なお、加熱温度を１０００℃とすることにより、分離のための加熱処理と同時に所望によりイグロスを測定することができ、作業効率が大幅に改善する。

以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
Ｎｉ鉱滓製球状人工砂と珪砂とを所定の混合比で含有し、フラン樹脂などを用いて使用された混合鋳物砂を再生処理をして再利用する混合砂１として用意する。なお、混合砂における人工砂と珪砂との混合比率は特に限定されるものではない。
該混合砂１は、Ｎｉ鉱滓製球状人工砂１ａと珪砂１ｂとを含んでおり、フラン樹脂と混練したことによりいずれも黒色を呈している。

この混合砂１を坩堝２などに収容し、加熱炉３などの加熱手段によって４００℃以上、好適には６００℃以上で加熱処理をする。加熱時間は好適には１時間以上である。なお、前述したように、混合砂を加熱するための手段は特に限定されるものではなく、既知のものを用いることができる。

上記による加熱処理を行った混合砂１では、イグロスが除かれて、珪砂１ｂの色が黒色から白色を呈するようになり、一方、人工砂１ａは黒色のままとなる。
上記加熱処理を行った混合砂１に対し、磁石５を用いて磁選を行う。なお、磁石５は、混合砂が直接触れると磁選時に付着した砂が取れづらい。合成樹脂フィルム４などでカバーしておくことが望ましい。
上記磁選においては、人工砂１ａのみが磁石５に吸着されて分離される。磁選においては、白色の珪砂１ｂのみが残るため、人工砂１ａの残存量を一見して把握することができ、正確な分別処理がなされた時点を容易に把握することができる。このようにして、混合砂を、人工砂と珪砂とに正確に分別することができる。

なお、混合砂にクロマイトを含有している場合には、例えば、磁選した砂には、人工砂の他にクロマイトが含有されている。この砂を、化学分析などの方法によって分析し、クロマイト量を知ることで、残りの人工砂量を算出する。

以下に、本発明の一実施例を説明する。
生産ラインで使用されている人工砂と珪砂が混合した鋳物砂において、再生工程を終了した鋳物砂を約１００ｇ採取し、イグロスを測定する要領で坩堝に入れて加熱炉内にて１０００℃×１時間加熱し、冷却後、磁石を用いて人工砂を選別した。このとき磁石と砂が直接接触しないようにビニールなど磁石を覆った。人工砂と珪砂は色分けされており、黒色の人工砂がなくなるまで磁選を行う。磁選前の総重量と、磁選終了後の珪砂の重量を測定し、下記の式にて人工砂の重量％における含有量を測定した。
人工砂含有量（％）＝（総重量−珪砂重量＊）／総重量×１００
＊）磁選の際に人工砂をロスする場合があるため
ただし、ポケットサンドとしてクロマイトを使用している、あるいは以前使用していた場合は、クロマイトが鋳物砂に含有している場合がある。クロマイトにもＭｇＯが含有しており、また磁石に吸着されるため、事前にＣｒ_２Ｏ_３を測定するなどして補正が必要である。表１に珪砂、クロマイト、人工砂の代表的な成分組成を示す。

次に、再生珪砂２ｋｇ、人工砂１ｋｇをミキサーにて混合して模擬混合砂を製作し、そこから１００ｇを秤量して坩堝に入れ１０００℃×１時間の加熱処理を加えたものと、加熱処理をしないものの両方について磁選処理を行い、人工砂の含有量を測定した。結果を表２に示す。加熱処理しない方は３０％を切る値であったのに対し、加熱処理した方は３３％弱と混合比に近い値を示し、加熱処理することで精度が向上することを確認した。

本発明の一実施形態の分離工程を示す工程図である。

符号の説明

１ 混合砂
１ａ 人工砂
１ｂ 珪砂
２ 坩堝
３ 加熱炉
５ 磁石

Claims (3)

1. Ｎｉ鉱滓製球状人工砂と天然珪砂の混合砂を４００℃以上に加熱し、その後、磁選によって前記人工砂と天然珪砂とを分別することを特徴とする鋳物砂の分離方法。
2. 前記加熱の温度を１０００℃として、イグロスの測定を同時に行うことを特徴とする請求項１記載の鋳物砂の分離方法。
3. 前記混合砂中のクロマイト量を測定して、磁選により分別された前記人工砂の分別量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の鋳物砂の分離方法。

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