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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024031966
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】廃棄シェルモールド再生処理方法及びそのためのシステム
(51)【国際特許分類】
B22C 5/00 20060101AFI20240229BHJP
B03C 1/00 20060101ALI20240229BHJP
B03C 1/005 20060101ALI20240229BHJP
B03C 1/30 20060101ALI20240229BHJP
B07B 1/28 20060101ALI20240229BHJP
B07B 4/08 20060101ALI20240229BHJP
B07B 9/00 20060101ALI20240229BHJP
B09B 3/35 20220101ALI20240229BHJP
B22C 5/04 20060101ALI20240229BHJP
B22C 5/06 20060101ALI20240229BHJP
B22C 5/10 20060101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
B22C5/00 C
B03C1/00 B ZAB
B03C1/005
B03C1/30 Z
B07B1/28 Z
B07B4/08 B
B07B9/00 A
B09B3/35
B22C5/04 A
B22C5/06
B22C5/10
【審査請求】有
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023137117
(22)【出願日】2023-08-25
(31)【優先権主張番号】111132383
(32)【優先日】2022-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(71)【出願人】
【識別番号】523325130
【氏名又は名称】李連資源科技股▲分▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＬＥＥＬＩＮＫ ＲＥＳＯＵＲＣＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ
【住所又は居所原語表記】ＮＯ． １７７‐２ ＳＨＩＢＡＮＫＥＮＧ， ＨＯＵＬＯＮＧ ＴＯＷＮＳＨＩＰ， ＭＩＡＯＬＩ ＣＯＵＮＴＲＹ， ＴＡＩＷＡＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110001818
【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ
(72)【発明者】
【氏名】李 聰棋
【テーマコード（参考）】
4D004
4D021
4E093
【Ｆターム（参考）】
4D004AA16
4D004AA43
4D004AB03
4D004BA06
4D004CA04
4D004CA09
4D004CA12
4D004CB13
4D021AA03
4D021AB02
4D021AC01
4D021CA03
4D021CB11
4D021EA10
4D021EB01
4D021FA09
4D021GA08
4D021GA17
4D021GB01
4D021HA01
4D021HA10
4E093CA04
4E093CA06
(57)【要約】
【課題】再生シェルモールド砂を提供できる廃棄シェルモールド再生処理方法及びシステムを提供する。
【解決手段】廃棄シェルモールドに対し、粗破砕Ｓ２、破砕顆粒篩い分けＳ３、第１磁選Ｓ４、研磨Ｓ５、第２磁選Ｓ６、乾式空気浮選Ｓ７及び振動篩い分けＳ８等のステップを順番的に行うことで再生シェルモールド砂を得る。研磨ステップＳ５では、粒径をなるべく維持しながら粗破砕ステップＳ２及び破砕顆粒篩い分けステップＳ３で得られた細シェルモールド砂からコロイダルシリカを除去する。第１及び第２磁選ステップＳ４,Ｓ６では、廃棄シェルモールド内に混在している磁性体金属を除去する。乾式空気浮選ステップＳ７では、廃棄シェルモールド内に混在している非磁性体不純物を除去する。振動篩い分けステップＳ８では、金属、不純物及びコロイダルシリカが残留していない再生シェルモールド砂が篩い分けられる。
【選択図】図１
【解決手段】廃棄シェルモールドに対し、粗破砕Ｓ２、破砕顆粒篩い分けＳ３、第１磁選Ｓ４、研磨Ｓ５、第２磁選Ｓ６、乾式空気浮選Ｓ７及び振動篩い分けＳ８等のステップを順番的に行うことで再生シェルモールド砂を得る。研磨ステップＳ５では、粒径をなるべく維持しながら粗破砕ステップＳ２及び破砕顆粒篩い分けステップＳ３で得られた細シェルモールド砂からコロイダルシリカを除去する。第１及び第２磁選ステップＳ４,Ｓ６では、廃棄シェルモールド内に混在している磁性体金属を除去する。乾式空気浮選ステップＳ７では、廃棄シェルモールド内に混在している非磁性体不純物を除去する。振動篩い分けステップＳ８では、金属、不純物及びコロイダルシリカが残留していない再生シェルモールド砂が篩い分けられる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
取得した廃棄シェルモールドを粗シェルモールド砂に破砕する粗破砕ステップ（ａ）と、
前記粗シェルモールド砂から、粒径が第１粒径範囲内にある細シェルモールド砂を篩い分ける破砕顆粒篩い分けステップ（ｂ）と、
前記細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を除去する第１磁選ステップ（ｃ）と、
前記細シェルモールド砂を回転させながら互いに衝突させて研磨させ、これにより、当該細シェルモールド砂の表面に付着しているコロイダルシリカを除去してシェルモールド砂粒状材を形成する研磨ステップ（ｄ）と、
前記シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を除去する第２磁選ステップ（ｅ）と、
前記シェルモールド砂粒状材を気流によって吹き飛ばして当該シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物を除去し、これにより、当該シェルモールド砂粒状材から再生シェルモールド砂を分離する乾式空気浮選ステップ（ｆ）と、
前記再生シェルモールド砂を金属篩上において転動させることで、静電気によって当該再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵を除去し、且つ、当該金属篩上に留まった当該再生シェルモールド砂を回収する振動篩い分けステップ（ｇ）と、
を含む廃棄シェルモールド再生処理方法。
前記粗シェルモールド砂から、粒径が第１粒径範囲内にある細シェルモールド砂を篩い分ける破砕顆粒篩い分けステップ（ｂ）と、
前記細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を除去する第１磁選ステップ（ｃ）と、
前記細シェルモールド砂を回転させながら互いに衝突させて研磨させ、これにより、当該細シェルモールド砂の表面に付着しているコロイダルシリカを除去してシェルモールド砂粒状材を形成する研磨ステップ（ｄ）と、
前記シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を除去する第２磁選ステップ（ｅ）と、
前記シェルモールド砂粒状材を気流によって吹き飛ばして当該シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物を除去し、これにより、当該シェルモールド砂粒状材から再生シェルモールド砂を分離する乾式空気浮選ステップ（ｆ）と、
前記再生シェルモールド砂を金属篩上において転動させることで、静電気によって当該再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵を除去し、且つ、当該金属篩上に留まった当該再生シェルモールド砂を回収する振動篩い分けステップ（ｇ）と、
を含む廃棄シェルモールド再生処理方法。
【請求項2】
前記ステップ（ｄ）は、順次に行われる複数の研磨工程を含み、
各前記研磨工程においては、前記細シェルモールド砂を回転させながら互いに衝突させて研磨させる、請求項１に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
各前記研磨工程においては、前記細シェルモールド砂を回転させながら互いに衝突させて研磨させる、請求項１に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
【請求項3】
前記ステップ（ｆ）において、
前記非磁性体不純物には、密度が前記再生シェルモールド砂の密度よりも大きい非磁性体不純物粒子と、粒径が当該再生シェルモールド砂の粒径よりも小さい非磁性体不純物粉末とが含まれており、
気流が上方に吹くと、前記再生シェルモールド砂は空中に浮遊し、前記非磁性体不純物粉末は気流によって前記再生シェルモールド砂から吹き飛ばされる、請求項２に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
前記非磁性体不純物には、密度が前記再生シェルモールド砂の密度よりも大きい非磁性体不純物粒子と、粒径が当該再生シェルモールド砂の粒径よりも小さい非磁性体不純物粉末とが含まれており、
気流が上方に吹くと、前記再生シェルモールド砂は空中に浮遊し、前記非磁性体不純物粉末は気流によって前記再生シェルモールド砂から吹き飛ばされる、請求項２に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
【請求項4】
前記ステップ（ｆ）において、気流は傾斜気流であり、気流が吹く間に、シェルモールド砂粒状材は水平方向において移動する、請求項１から３のいずれか一項に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
【請求項5】
前記ステップ（ｇ）は複数の振動篩い分け工程を含み、
前記複数の振動篩い分け工程では互いに異なるメッシュサイズの金属篩が使用され、
前記金属篩のメッシュサイズは、前記複数の振動篩い分け工程が行われる順に従って大から小へ変化する、請求項４に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
前記複数の振動篩い分け工程では互いに異なるメッシュサイズの金属篩が使用され、
前記金属篩のメッシュサイズは、前記複数の振動篩い分け工程が行われる順に従って大から小へ変化する、請求項４に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
【請求項6】
前記ステップ（ｇ）は四つの振動篩い分け工程を含み、
前記金属篩のメッシュサイズは、第１振動篩い分け工程、第２振動篩い分け工程、第３振動篩い分け工程、第４振動篩い分け工程の順に従って小さくなり、
前記第１振動篩い分け工程では、粒径が第２粒径範囲内にある再生シェルモールド砂を回収し、当該第２粒径範囲は、当該第１振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズと、前記第１粒径範囲の最大値との間にある範囲であり、
前記第２振動篩い分け工程では、粒径が第３粒径範囲内にある再生シェルモールド砂を回収し、当該第３粒径範囲は、当該第２振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズと、前記第１振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズとの間の範囲であり、
前記第３振動篩い分け工程では、粒径が第４粒径範囲内にある再生シェルモールド砂を回収し、当該第４粒径範囲は、当該第３振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズと、前記第２振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズとの間の範囲であり、
前記第４振動篩い分け工程では、粒径が第５粒径範囲内にある再生シェルモールド砂を回収し、当該第５粒径範囲は、当該第４振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズと、前記第３振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズとの間の範囲である、請求項５に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
前記金属篩のメッシュサイズは、第１振動篩い分け工程、第２振動篩い分け工程、第３振動篩い分け工程、第４振動篩い分け工程の順に従って小さくなり、
前記第１振動篩い分け工程では、粒径が第２粒径範囲内にある再生シェルモールド砂を回収し、当該第２粒径範囲は、当該第１振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズと、前記第１粒径範囲の最大値との間にある範囲であり、
前記第２振動篩い分け工程では、粒径が第３粒径範囲内にある再生シェルモールド砂を回収し、当該第３粒径範囲は、当該第２振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズと、前記第１振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズとの間の範囲であり、
前記第３振動篩い分け工程では、粒径が第４粒径範囲内にある再生シェルモールド砂を回収し、当該第４粒径範囲は、当該第３振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズと、前記第２振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズとの間の範囲であり、
前記第４振動篩い分け工程では、粒径が第５粒径範囲内にある再生シェルモールド砂を回収し、当該第５粒径範囲は、当該第４振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズと、前記第３振動篩い分け工程で使用される前記金属篩のメッシュサイズとの間の範囲である、請求項５に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
【請求項7】
前記第１粒径範囲は４ｍｍから６ｍｍの間の範囲である、請求項１から３のいずれか一項に記載の廃棄シェルモールド再生処理方法。
【請求項8】
廃棄シェルモールドを粗シェルモールド砂に破砕する破砕機と、
前記破砕機に接続されており、当該破砕機において得られた前記粗シェルモールド砂を受け入れて当該粗シェルモールド砂から粒径が第１粒径範囲内にある細シェルモールド砂を篩い分ける篩い分け機と、
前記篩い分け機に接続されており、当該篩い分け機において篩い分けられた前記細シェルモールド砂を受け入れて当該細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を除去する第１磁選機と、
前記第１磁選機に接続されている研磨機であって、当該第１磁選機からの前記細シェルモールド砂を受け入れて回転させる少なくとも一つの研磨室を有し、当該少なくとも一つの研磨室内において当該細シェルモールド砂が互いに衝突して研磨されることで、当該細シェルモールド砂の表面に付着しているコロイダルシリカが除去されてシェルモールド砂粒状材が得られる研磨機と、
前記研磨機に接続されており、当該研磨機において得られた前記シェルモールド砂粒状材を受け入れて当該シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を除去する第２磁選機と、
前記第２磁選機に接続されている乾式空気浮選機であって、当該第２磁選機からの前記シェルモールド砂粒状材を受け入れる浮選室を有し、当該浮選室内において、当該シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物粒子が除去され且つ当該シェルモールド砂粒状材に混在している非磁性体不純物粉末が吹き飛ばされることで、再生シェルモールド砂が分離される乾式空気浮選機と、
前記乾式空気浮選機に接続されている回転振動篩機であって、当該乾式空気浮選機において分離された前記再生シェルモールド砂を受け入れる金属篩を有し、当該金属篩上で当該再生シェルモールド砂が転動することで、静電気によって当該再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵が除去され、当該金属篩上に留まった当該再生シェルモールド砂が回収される回転振動篩機と、を備えた廃棄シェルモールド再生処理システム。
前記破砕機に接続されており、当該破砕機において得られた前記粗シェルモールド砂を受け入れて当該粗シェルモールド砂から粒径が第１粒径範囲内にある細シェルモールド砂を篩い分ける篩い分け機と、
前記篩い分け機に接続されており、当該篩い分け機において篩い分けられた前記細シェルモールド砂を受け入れて当該細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を除去する第１磁選機と、
前記第１磁選機に接続されている研磨機であって、当該第１磁選機からの前記細シェルモールド砂を受け入れて回転させる少なくとも一つの研磨室を有し、当該少なくとも一つの研磨室内において当該細シェルモールド砂が互いに衝突して研磨されることで、当該細シェルモールド砂の表面に付着しているコロイダルシリカが除去されてシェルモールド砂粒状材が得られる研磨機と、
前記研磨機に接続されており、当該研磨機において得られた前記シェルモールド砂粒状材を受け入れて当該シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を除去する第２磁選機と、
前記第２磁選機に接続されている乾式空気浮選機であって、当該第２磁選機からの前記シェルモールド砂粒状材を受け入れる浮選室を有し、当該浮選室内において、当該シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物粒子が除去され且つ当該シェルモールド砂粒状材に混在している非磁性体不純物粉末が吹き飛ばされることで、再生シェルモールド砂が分離される乾式空気浮選機と、
前記乾式空気浮選機に接続されている回転振動篩機であって、当該乾式空気浮選機において分離された前記再生シェルモールド砂を受け入れる金属篩を有し、当該金属篩上で当該再生シェルモールド砂が転動することで、静電気によって当該再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵が除去され、当該金属篩上に留まった当該再生シェルモールド砂が回収される回転振動篩機と、を備えた廃棄シェルモールド再生処理システム。
【請求項9】
前記破砕機は、破砕ドラムを有するドラム型の破砕機であり、
前記破砕ドラムは、
前記廃棄シェルモールドを前記破砕ドラム内に供給するための廃棄シェルモールドインレットと、
前記粗シェルモールド砂を前記破砕ドラムから排出するための粗シェルモールド砂アウトレットと、を有し、前記廃棄シェルモールドインレットの開口方向と、前記粗シェルモールド砂アウトレットの開口方向とは互いに直交である、請求項８に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
前記破砕ドラムは、
前記廃棄シェルモールドを前記破砕ドラム内に供給するための廃棄シェルモールドインレットと、
前記粗シェルモールド砂を前記破砕ドラムから排出するための粗シェルモールド砂アウトレットと、を有し、前記廃棄シェルモールドインレットの開口方向と、前記粗シェルモールド砂アウトレットの開口方向とは互いに直交である、請求項８に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
【請求項10】
前記篩い分け機は有孔篩板を有する、請求項８又は９に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
【請求項11】
前記研磨機は、
外部ケーシングと、
前記外部ケーシングと共に前記少なくとも一つの研磨室を画定するように当該外部ケーシング内に配置されている底板であって、当該底板に対して直交する排気管が複数設けられている底板と、
前記外部ケーシングに設けられて前記少なくとも一つの研磨室と連通し、前記第１磁選機からの前記細シェルモールド砂を当該少なくとも一つの研磨室内に供給するための細シェルモールド砂インレットと、
前記外部ケーシングに設けられて前記少なくとも一つの研磨室と連通し、前記シェルモールド砂粒状材を当該少なくとも一つの研磨室から排出するためのシェルモールド砂粒状材アウトレットと、
前記底板における前記排気管から所定の距離だけ離間するように前記少なくとも一つの研磨室内に配置されている少なくとも一つのローラと、
前記少なくとも一つのローラに連結されて当該少なくとも一つのローラを回転駆動させるように、前記外部ケーシング上に設けられている少なくとも一つの駆動装置と、
を有する、請求項８又は９に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム
外部ケーシングと、
前記外部ケーシングと共に前記少なくとも一つの研磨室を画定するように当該外部ケーシング内に配置されている底板であって、当該底板に対して直交する排気管が複数設けられている底板と、
前記外部ケーシングに設けられて前記少なくとも一つの研磨室と連通し、前記第１磁選機からの前記細シェルモールド砂を当該少なくとも一つの研磨室内に供給するための細シェルモールド砂インレットと、
前記外部ケーシングに設けられて前記少なくとも一つの研磨室と連通し、前記シェルモールド砂粒状材を当該少なくとも一つの研磨室から排出するためのシェルモールド砂粒状材アウトレットと、
前記底板における前記排気管から所定の距離だけ離間するように前記少なくとも一つの研磨室内に配置されている少なくとも一つのローラと、
前記少なくとも一つのローラに連結されて当該少なくとも一つのローラを回転駆動させるように、前記外部ケーシング上に設けられている少なくとも一つの駆動装置と、
を有する、請求項８又は９に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム
【請求項12】
前記外部ケーシング内に気流室が更に形成され、前記底板により前記気流室と前記少なくとも一つの研磨室とが仕切られ、前記排気管は前記少なくとも一つの研磨室と前記気流室とを連通し、
前記外部ケーシングにおける、前記気流室に対応する中央部に給気口が設けられている、請求項１１に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
前記外部ケーシングにおける、前記気流室に対応する中央部に給気口が設けられている、請求項１１に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
【請求項13】
前記研磨機は三つの仕切り板を更に有し、
前記三つの仕切り板は、互いに間隔をあけて前記底板上に直立に設けられ、第１研磨室、第２研磨室、第３研磨室及び第４研磨室を画定し、
各前記仕切り板に、前記第１研磨室から前記第４研磨室を互いに連通させる傾斜連通路が形成され、
前記細シェルモールド砂インレットは前記第１研磨室と連通し、
前記シェルモールド砂粒状材アウトレットは前記第４研磨室と連通し、
前記ローラの数量は四つであり、四つの前記ローラは前記第１研磨室から前記第４研磨室内にそれぞれ配置され、
前記駆動装置の数量は四つであり、四つの前記駆動装置は前記ローラとそれぞれ連結している、請求項１２に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
前記三つの仕切り板は、互いに間隔をあけて前記底板上に直立に設けられ、第１研磨室、第２研磨室、第３研磨室及び第４研磨室を画定し、
各前記仕切り板に、前記第１研磨室から前記第４研磨室を互いに連通させる傾斜連通路が形成され、
前記細シェルモールド砂インレットは前記第１研磨室と連通し、
前記シェルモールド砂粒状材アウトレットは前記第４研磨室と連通し、
前記ローラの数量は四つであり、四つの前記ローラは前記第１研磨室から前記第４研磨室内にそれぞれ配置され、
前記駆動装置の数量は四つであり、四つの前記駆動装置は前記ローラとそれぞれ連結している、請求項１２に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
【請求項14】
前記乾式空気浮選機は、
前記第２磁選機からのシェルモールド砂粒状材を前記浮選室内に供給するためのシェルモールド砂粒状材インレットと、前記再生シェルモールド砂を前記浮選室から排出するための再生シェルモールド砂アウトレットとが対向する両側に形成されたケーシングと、
前記シェルモールド砂粒状材インレット及び前記再生シェルモールド砂アウトレットの下方に位置するように前記ケーシング内に配置されている底板であって、互いに間隔をあけて配列され、前記ケーシングの前記再生シェルモールド砂アウトレットに向かって傾斜するように前記浮選室内に延出している複数の傾斜排気管を有する底板と、
を更に有し、
前記乾式空気浮選機の前記底板は、前記ケーシングと共に前記浮選室を画定し、
前記浮選室は、前記シェルモールド砂粒状材インレット及び前記再生シェルモールド砂アウトレットと連通している、請求項８又は９に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
前記第２磁選機からのシェルモールド砂粒状材を前記浮選室内に供給するためのシェルモールド砂粒状材インレットと、前記再生シェルモールド砂を前記浮選室から排出するための再生シェルモールド砂アウトレットとが対向する両側に形成されたケーシングと、
前記シェルモールド砂粒状材インレット及び前記再生シェルモールド砂アウトレットの下方に位置するように前記ケーシング内に配置されている底板であって、互いに間隔をあけて配列され、前記ケーシングの前記再生シェルモールド砂アウトレットに向かって傾斜するように前記浮選室内に延出している複数の傾斜排気管を有する底板と、
を更に有し、
前記乾式空気浮選機の前記底板は、前記ケーシングと共に前記浮選室を画定し、
前記浮選室は、前記シェルモールド砂粒状材インレット及び前記再生シェルモールド砂アウトレットと連通している、請求項８又は９に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
【請求項15】
前記ケーシング内に気流室が更に形成され、前記気流室及び前記浮選室は、前記乾式空気浮選機の前記底板によって仕切られ、前記傾斜排気管は、前記浮選室及び前記気流室を連通させ、
前記乾式空気浮選機の前記ケーシングにおける、前記気流室に対応する中央部には給気口が設けられ、
前記乾式空気浮選機の前記ケーシングに、前記浮選室と連通している集塵器が更に設けられている、請求項１４に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
前記乾式空気浮選機の前記ケーシングにおける、前記気流室に対応する中央部には給気口が設けられ、
前記乾式空気浮選機の前記ケーシングに、前記浮選室と連通している集塵器が更に設けられている、請求項１４に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
【請求項16】
前記回転振動篩機は、
振動ユニットと、
外側に前記振動ユニットが連結されている枠部と、
前記枠部内に斜めに固定されている少なくとも一つの篩枠体であって、メッシュサイズが同一である複数の金属篩と、当該少なくとも一つの篩枠体の最も低い側に設けられている再生シェルモールド砂出口とを有する少なくとも一つの篩枠体と、
を更に有する、請求項８又は９に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
振動ユニットと、
外側に前記振動ユニットが連結されている枠部と、
前記枠部内に斜めに固定されている少なくとも一つの篩枠体であって、メッシュサイズが同一である複数の金属篩と、当該少なくとも一つの篩枠体の最も低い側に設けられている再生シェルモールド砂出口とを有する少なくとも一つの篩枠体と、
を更に有する、請求項８又は９に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
【請求項17】
前記少なくとも一つの篩枠体の数量は四つであり、第１篩枠体、第２篩枠体、第３篩枠体及び第４篩枠体は、前記枠部内に上から下へ順番的に固定され、当該第１篩枠体から第４篩枠体は、前記振動ユニットに近い側から、当該振動ユニットから離れた側に向かって傾斜しており、
前記第１篩枠体から前記第３篩枠体のそれぞれに傾斜ホッパが設けられており、前記傾斜ホッパはそれぞれ、前記第１篩枠体から前記第３篩枠体のうちの対応する篩枠体及び当該篩枠体の前記金属篩の下方に配置され、前記傾斜ホッパは、前記振動ユニットから離れた側から、前記振動ユニットに近い側に向かって傾斜しており、各前記傾斜ホッパにおける前記振動ユニットに近い側に開口部が形成され、
前記第１篩枠体から前記第４篩枠体のそれぞれに配置されている前記金属篩のメッシュサイズは、当該第１篩枠体から当該第４篩枠体の順に従って小さくなる、請求項１６に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
前記第１篩枠体から前記第３篩枠体のそれぞれに傾斜ホッパが設けられており、前記傾斜ホッパはそれぞれ、前記第１篩枠体から前記第３篩枠体のうちの対応する篩枠体及び当該篩枠体の前記金属篩の下方に配置され、前記傾斜ホッパは、前記振動ユニットから離れた側から、前記振動ユニットに近い側に向かって傾斜しており、各前記傾斜ホッパにおける前記振動ユニットに近い側に開口部が形成され、
前記第１篩枠体から前記第４篩枠体のそれぞれに配置されている前記金属篩のメッシュサイズは、当該第１篩枠体から当該第４篩枠体の順に従って小さくなる、請求項１６に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
【請求項18】
前記第１磁選機及び前記第２磁選機の内部に電磁石がそれぞれ配置されている、請求項８又は９に記載の廃棄シェルモールド再生処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は廃棄物の再生処理方法及びそのためのシステムに関し、特にロストワックス鋳造法において生じた廃棄シェルモールドを再生シェルモールド砂に再生する再生処理方法及びそのためのシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
ロストワックス鋳造法は、予め成形されて外形が鋳物と一致する蝋型を、シェルモールド砂にコロイダルシリカを混ぜて作製したシェルモールドで被覆し、その次に脱ロウ処理してシェルモールド内に形成したキャビティ内に液状金属を流し込み、金属が冷却して硬化した後にシェルモールドを破砕させて鋳物を取り出す製法である。この過程中に生じた廃棄シェルモールドは破砕されており且つシェルモールド砂がコロイダルシリカによって被覆されているため、再利用することができず、埋め立て処分する必要があった。しかしながら、環境保護意識の高まりにより、廃棄シェルモールドの埋め立てにかかる費用は日増しに高まっているため、鋳造工程で再利用できるように廃棄シェルモールドをシェルモールド砂に再生する技術が求められていた。
【0003】
従来より知られている廃棄シェルモールド処理システムが図９に示されており、当該廃棄シェルモールド処理システムは、二つの破砕ローラ９１１を有する破砕ユニット９１と、湿度制御モジュール９２と、剥離ユニット９３と、篩９４とを備えている。湿度制御モジュール９２は破砕ユニット９１の下方に配置されている。剥離ユニット９３は、湿度制御モジュール９２の下方に配置されている。剥離ユニット９３の筒体９３１の内部には、二つの羽根９３３が設けられた回転軸９３２が挿設されており、筒体９３１の内壁面には、当該二つの羽根９３３に対応して二つの突起リブ９３４が周設されている。篩９４は剥離ユニット９３の下方に配置されている。図９に示すように、廃棄シェルモールド９０を廃棄シェルモールド処理システムによってシェルモールド砂に再生することが可能である。当該廃棄シェルモールド９０は、ロストワックス鋳造法において生じたものであるため、磁性体金属粒子（例えば鉄）及び非磁性体不純物粒子（例えばステンレス、チタニウム、又はアルミニウム、ジルコン砂など）が混在している。上記廃棄シェルモールド処理システムにおいて、廃棄シェルモールド９０は、破砕ユニット９１内に送り込まれて比較的に容易に処理できる廃棄シェルモールド破片９０１に破砕された後、湿度制御モジュール９２によって乾燥される。破砕ユニット９１において生じた廃棄シェルモールド破片９０１は、剥離ユニット９３内に送り込まれると、回転する羽根９３３との衝突により突起リブ９３４へ弾き飛ばされて突起リブ９３４間溜まったコロイダルシリカと摩擦し、これにより、廃棄シェルモールド破片９０１の表面からコロイダルシリカが剥離し、再生シェルモールド砂顆粒９０２が生成される。再生シェルモールド砂顆粒９０２は、篩９４により、再生シェルモールド砂及び廃棄シェルモールド残渣９０３に篩い分けられる。
【0004】
しかしながら、上記廃棄シェルモールド処理システムは、廃棄シェルモールド内に混在している磁性体金属粒子を分離することができず、また、非磁性体不純物粒子を効果的に分離することができない。更に、剥離ユニットの羽根との衝突により、廃棄シェルモールド破片は粒径が小さすぎる粉末に粉砕されてしまうのであるが、不純物が多く混在している再生シェルモールド砂粉末はシェルモールド砂の代わりにはならないので、従来の廃棄シェルモールド処理システムは再生シェルモールド砂の回収率が低い。したがって、従来の廃棄シェルモールド処理システムを更に改良する必要があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、廃棄シェルモールドに混在する磁性体金属粒子を分離することができなく、また、非磁性体不純物粒子を効果的に分離することができず、且つ廃棄シェルモールド破片を粒径が小さすぎる粉末に粉砕してしまうという上記廃棄シェルモールド処理システムの問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、元のシェルモールド砂の代替として使用可能な高品質な再生シェルモールド砂を提供できる、分離効率及び回収率に優れた廃棄シェルモールド再生処理方法及びシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記発明の目的を達成するために提供される本発明に係る廃棄シェルモールド再生処理方法は、
取得した廃棄シェルモールドを粗シェルモールド砂に破砕する粗破砕ステップ（ａ）と、
前記粗シェルモールド砂から、粒径が第１粒径範囲内にある細シェルモールド砂を篩い分ける破砕顆粒篩い分けステップ（ｂ）と、
前記細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を除去する第１磁選ステップ（ｃ）と、
前記細シェルモールド砂を回転させながら互いに衝突させて研磨させ、これにより、当該細シェルモールド砂の表面に付着しているコロイダルシリカを除去してシェルモールド砂粒状材を形成する研磨ステップ（ｄ）と、
前記シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を除去する第２磁選ステップ（ｅ）と、
前記シェルモールド砂粒状材を気流によって吹き飛ばして当該シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物を除去し、これにより、当該シェルモールド砂粒状材から再生シェルモールド砂を分離する乾式空気浮選ステップ（ｆ）と、
前記再生シェルモールド砂を金属篩上において転動させることで、静電気によって当該再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵を除去し、且つ、当該金属篩上に留まった当該再生シェルモールド砂を回収する振動篩い分けステップ（ｇ）と、
を含む点に特徴がある。
取得した廃棄シェルモールドを粗シェルモールド砂に破砕する粗破砕ステップ（ａ）と、
前記粗シェルモールド砂から、粒径が第１粒径範囲内にある細シェルモールド砂を篩い分ける破砕顆粒篩い分けステップ（ｂ）と、
前記細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を除去する第１磁選ステップ（ｃ）と、
前記細シェルモールド砂を回転させながら互いに衝突させて研磨させ、これにより、当該細シェルモールド砂の表面に付着しているコロイダルシリカを除去してシェルモールド砂粒状材を形成する研磨ステップ（ｄ）と、
前記シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を除去する第２磁選ステップ（ｅ）と、
前記シェルモールド砂粒状材を気流によって吹き飛ばして当該シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物を除去し、これにより、当該シェルモールド砂粒状材から再生シェルモールド砂を分離する乾式空気浮選ステップ（ｆ）と、
前記再生シェルモールド砂を金属篩上において転動させることで、静電気によって当該再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵を除去し、且つ、当該金属篩上に留まった当該再生シェルモールド砂を回収する振動篩い分けステップ（ｇ）と、
を含む点に特徴がある。
【0007】
上記発明の目的を達成するために提供される本発明に係る廃棄シェルモールド再生処理システムは、
廃棄シェルモールドを粗シェルモールド砂に破砕する破砕機と、
前記破砕機に接続されており、当該破砕機において得られた前記粗シェルモールド砂を受け入れて当該粗シェルモールド砂から粒径が第１粒径範囲内にある細シェルモールド砂を篩い分ける篩い分け機と、
前記篩い分け機に接続されており、当該篩い分け機において篩い分けられた前記細シェルモールド砂を受け入れて当該細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を除去する第１磁選機と、
前記第１磁選機に接続されている研磨機であって、当該第１磁選機からの前記細シェルモールド砂を受け入れて回転させる少なくとも一つの研磨室を有し、当該少なくとも一つの研磨室内において当該細シェルモールド砂が互いに衝突して研磨されることで、当該細シェルモールド砂の表面に付着しているコロイダルシリカが除去されてシェルモールド砂粒状材が得られる研磨機と、
前記研磨機に接続されており、当該研磨機において得られた前記シェルモールド砂粒状材を受け入れて当該シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を除去する第２磁選機と、
前記第２磁選機に接続されている乾式空気浮選機であって、当該第２磁選機からの前記シェルモールド砂粒状材を受け入れる浮選室を有し、当該浮選室内において、当該シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物粒子が除去され且つ当該シェルモールド砂粒状材に混在している非磁性体不純物粉末が吹き飛ばされることで、再生シェルモールド砂が分離される乾式空気浮選機と、
前記乾式空気浮選機に接続されている回転振動篩機であって、当該乾式空気浮選機において分離された前記再生シェルモールド砂を受け入れる金属篩を有し、当該金属篩上で当該再生シェルモールド砂が転動することで、静電気によって当該再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵が除去され、当該金属篩上に留まった当該再生シェルモールド砂が回収される回転振動篩機と、を備える点に特徴がある。
廃棄シェルモールドを粗シェルモールド砂に破砕する破砕機と、
前記破砕機に接続されており、当該破砕機において得られた前記粗シェルモールド砂を受け入れて当該粗シェルモールド砂から粒径が第１粒径範囲内にある細シェルモールド砂を篩い分ける篩い分け機と、
前記篩い分け機に接続されており、当該篩い分け機において篩い分けられた前記細シェルモールド砂を受け入れて当該細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を除去する第１磁選機と、
前記第１磁選機に接続されている研磨機であって、当該第１磁選機からの前記細シェルモールド砂を受け入れて回転させる少なくとも一つの研磨室を有し、当該少なくとも一つの研磨室内において当該細シェルモールド砂が互いに衝突して研磨されることで、当該細シェルモールド砂の表面に付着しているコロイダルシリカが除去されてシェルモールド砂粒状材が得られる研磨機と、
前記研磨機に接続されており、当該研磨機において得られた前記シェルモールド砂粒状材を受け入れて当該シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を除去する第２磁選機と、
前記第２磁選機に接続されている乾式空気浮選機であって、当該第２磁選機からの前記シェルモールド砂粒状材を受け入れる浮選室を有し、当該浮選室内において、当該シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物粒子が除去され且つ当該シェルモールド砂粒状材に混在している非磁性体不純物粉末が吹き飛ばされることで、再生シェルモールド砂が分離される乾式空気浮選機と、
前記乾式空気浮選機に接続されている回転振動篩機であって、当該乾式空気浮選機において分離された前記再生シェルモールド砂を受け入れる金属篩を有し、当該金属篩上で当該再生シェルモールド砂が転動することで、静電気によって当該再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵が除去され、当該金属篩上に留まった当該再生シェルモールド砂が回収される回転振動篩機と、を備える点に特徴がある。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、廃棄シェルモールドに混在する磁性体金属及び非磁性体不純物を効果的に除去することができ、且つ、元のシェルモールド砂の粒径に近い粒径を有する再生シェルモールド砂を得ることができる。得られた再生シェルモールド砂は、元のシェルモールド砂の代替として使用可能である。本発明によれば、再生シェルモールド砂の回収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明に係る廃棄シェルモールド再生処理方法のフローチャートを示す図である。
【図2】本発明に係る廃棄シェルモールド再生処理システムの概略構成を示す図である。
【図9】従来の廃棄シェルモールド処理装置の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１に示すように、本発明に係る廃棄シェルモールド再生処理方法は、以下のステップＳ１～Ｓ９を含む。
【0011】
まず、廃棄シェルモールドを取得する廃棄シェルモールド供給ステップＳ１が行われる。本実施形態では、廃棄シェルモールドはロストワックス鋳造法において生じた廃棄物である。廃棄シェルモールドには、コロイダルシリカによって被覆されたシェルモールド砂が含まれており、且つ磁性体金属粒子及び非磁性体不純物粒子が混在している。
【0012】
廃棄シェルモールド供給ステップＳ１の後に、取得された廃棄シェルモールドを粗シェルモールド砂に破砕する粗破砕ステップＳ２が行われる。破砕の過程において、廃棄シェルモールド内に埋め込まれていた磁性体金属粒子及び非磁性体不純物粒子は、廃棄シェルモールドから分離されて粗シェルモールド砂内に混在することになる。
【0013】
粗破砕ステップＳ２の後に、破砕顆粒篩い分けステップＳ３が行われる。粗破砕ステップＳ２において破砕された粗シェルモールド砂は粒径が不揃いである。本ステップでは、粗シェルモールド砂から、第１粒径範囲内にある粒径を有する細シェルモールド砂を篩い分けた。本実施形態では、第１粒径範囲は４ｍｍから６ｍｍの間にある範囲であるが、これに限定されない。なお、粗シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子及び非磁性体不純物粒子は、その粒径が比較的に小さいため、本ステップでは細シェルモールド砂と共に篩い分けられて細シェルモールド砂内に混在することになる。
【0014】
破砕顆粒篩い分けステップＳ３の後に、細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を磁力により除去する第１磁選ステップＳ４が行われる。
【0015】
第１磁選ステップＳ４の後に、研磨ステップＳ５が行われる。本ステップでは、上昇気流によって細シェルモールド砂を上向きに吹き上げて回転させ、細シェルモールド砂同士を互いに衝突させて研磨させる。これにより、細シェルモールド砂の表面に付着したコロイダルシリカが除去され、シェルモールド砂粒状材が形成される。本実施形態において、研磨ステップＳ５には、コロイダルシリカが除去されている間に細シェルモールド砂の表面の角を落し、シェルモールド砂粒状材の最終的な形状を丸みを帯びた形状とする複数の研磨工程が含まれている。なお、細シェルモールド砂を回転させて細シェルモールド砂同士を互いに衝突させて研磨させる各研磨工程は低応力研磨であるため、研磨後の殆どの細シェルモールド砂の粒径は前述した第１粒径範囲内に保たれる。本実施形態において、研磨ステップＳ５には四つの研磨工程が含まれているが、本発明はこれに限定されない。また、研磨ステップＳ５においては、少量の磁性体金属粉末、除去されたコロイダルシリカの粉末、及びシェルモールド砂の微細な粉末が依然として形成されるが、これらの粉末はシェルモールド砂粒状材内に混在することになる。そして、非磁性体不純物粒子のうちの小さな一部も研磨されて非磁性体不純物粉末となるが、この粉末も同じくシェルモールド砂粒状材内に混在することになる。
【0016】
研磨ステップＳ５の後に、シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を磁力により除去する第２磁選ステップＳ６が行われる。
【0017】
第２磁選ステップＳ６の後に、乾式空気浮選ステップＳ７が行われる。本ステップでは、気流によってシェルモールド砂粒状材を吹き飛ばすことで、シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物を除去し、シェルモールド砂粒状材から再生シェルモールド砂を分離する。非磁性体不純物には非磁性体不純物粒子及び非磁性体不純物粉末が含まれている。本ステップでは、再生シェルモールド砂と非磁性体不純物粒子とを、その密度の差を利用して分離させ、また、再生シェルモールド砂と非磁性体不純物粉末とを、その粒径の差を利用して分離させる。すなわち、気流によってシェルモールド砂粒状材を吹き飛ばす際、密度が再生シェルモールド砂よりも大きい非磁性体不純物粒子は気流によって吹き飛ばされずに除去され、一方、適度な密度及び粒径を有する再生シェルモールド砂は気流によって吹き飛ばされて空中に浮遊する。そして、粒径が再生シェルモールド砂よりも小さい非磁性体不純物粉末はさらに、再生シェルモールド砂から吹き飛ばされて気流の方向に沿って遠くへ移動される。非磁性体不純物粉末は集塵ステップにおいて除去することができる。これにより、再生シェルモールド砂が分離される。好ましい実施形態では、シェルモールド砂粒状材を斜めに流れる気流によって吹き飛ばす。この場合、シェルモールド砂粒状材は水平方向において移動するので、空中に浮遊する再生シェルモールド砂の回収が容易になる。なお、ここでいう再生シェルモールド砂よりも密度が大きい非磁性体不純物粒子は、少なくともステンレス、チタニウム、又はアルミニウム、ジルコン砂などを含むが、これらに限定されない。
【0018】
乾式空気浮選ステップＳ７の後に、振動篩い分けステップＳ８が行われる。本ステップでは、再生シェルモールド砂を金属篩上で旋回させて転がり落とさせ、再生シェルモールド砂と金属篩とを十分に接触させる。これにより、静電気によって再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵が除去される。金属篩に残った再生シェルモールド砂は回収される。本実施形態において、振動篩い分けステップＳ８には複数の振動篩い分け工程が含まれていてもよい。複数の振動篩い分け工程では異なるメッシュサイズの金属篩が使用され、これらの金属篩は、工程の順に従ってメッシュサイズが小さくなるように配置される。四つの振動篩い分け工程が含まれる場合を例にすると、金属篩のメッシュサイズは、第１篩い分け工程から第４篩い分け工程の順に従って小さくなり、この場合、第２粒径範囲～第５粒径範囲のうちの各粒径範囲内の粒径を有する再生シェルモールド砂が回収される。
【0019】
本実施形態において、第１振動篩い分け工程では、第２粒径範囲内の粒径を有する再生シェルモールド砂を回収する。第２粒径範囲は、第１振動篩い分け工程で使用される金属篩のメッシュサイズと、前述した第１粒径範囲の最大値である６ｍｍとの間の範囲である。第２振動篩い分け工程では、第３粒径範囲内の粒径を有する再生シェルモールド砂を回収する。第３粒径範囲は、第２振動篩い分け工程で使用される金属篩のメッシュサイズと、第１振動篩い分け工程で使用される金属篩のメッシュサイズとの間の範囲である。第３振動篩い分け工程では、第４粒径範囲内の粒径を有する再生シェルモールド砂を回収する。第４粒径範囲は、第３振動篩い分け工程で使用される金属篩のメッシュサイズと、第２振動篩い分け工程で使用される金属篩のメッシュサイズとの間の範囲である。第４振動篩い分け工程では、第５粒径範囲内の粒径を有する再生シェルモールド砂を回収する。第５粒径範囲は、第４振動篩い分け工程で使用される金属篩のメッシュサイズと、第３振動篩い分け工程で使用される金属篩のメッシュサイズとの間の範囲である。
【0020】
振動篩い分けステップＳ８の後に、振動篩い分けステップＳ８において金属篩から回収された再生シェルモールド砂を貯蔵庫に送る再生シェルモールド砂排出ステップＳ９が行われる。本実施形態においては、四つの振動篩い分け工程で異なる粒径の再生シェルモールド砂が回収されるので、再生シェルモールド砂排出ステップＳ９において、第２粒径範囲内にある粒径を有する再生シェルモールド砂の平均粒度は２２Ｓであり、第３粒径範囲内にある粒径を有する再生シェルモールド砂の平均粒度は３５Ｓであり、第４粒径範囲内にある粒径を有する再生シェルモールド砂の平均粒度は６０Ｓであり、第５粒径範囲内にある粒径を有する再生シェルモールド砂の平均粒度は７０Ｓである。但し、再生シェルモールド砂の平均粒度はこれに限定されない。
【0021】
以上のように、研磨ステップＳ５における低応力研磨工程によれば、細シェルモールド砂に付着しているコロイダルシリカを効果的に除去し、且つ細シェルモールド砂の表面上の角を落とすことができ、その結果、丸みを帯びたシェルモールド砂粒状材を得ることができる。研磨ステップＳ５の前及び後に行われる磁選ステップＳ４、Ｓ６によれば、細シェルモールド砂及びシェルモールド砂粒状材内に夫々混在している磁性体金属粒子及び磁性体金属粉末を効果的に除去することができる。乾式空気浮選Ｓ７によれば、シェルモールド砂粒状材を気流によって吹き飛ばすだけで、シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物粒子及び非磁性体不純物粉末を効果的に除去し、シェルモールド砂粒状材から再生シェルモールド砂を分離することができる。したがって、従来の浮選ステップで使用される水及び界面活性剤が不要であり、廃水や及び汚染物質が発生することもない。振動篩い分けステップＳ８によれば、再生シェルモールド砂を金属篩と十分に接触させて静電気を除去することができ、これにより、静電気によって再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵を除去することができる。したがって、本発明に係るシェルモールド砂再生処理方法によって得られた再生シェルモールド砂には次の利点がある。まず、金属及び不純物の残留量が低い。そして、形状が丸みを帯びているため、鋳物の成形後に容易に崩壊させることができる。更に、粉塵の残留量が低く通気性が高いため、鋳物内に気泡が発生しにくく、鋳物の歩留りが向上する。よって、本発明に係るシェルモールド砂再生処理方法によって得られた再生シェルモールド砂は、確かに元のシェルモールド砂の代替として使用可能である。
【0022】
以下、本発明に係る廃棄シェルモールド再生処理システムについて更に詳しく説明する。図２に示すように、廃棄シェルモールド再生処理システムは破砕機２０、篩い分け機３０、第１磁選機４０、研磨機５０、第２磁選機６０、乾式空気浮選機７０及び回転振動篩機８０を備える。
【0023】
破砕機２０は、取得した廃棄シェルモールド１０を粗シェルモールド砂１１に破砕するために物である。廃棄シェルモールド１０の表面はコロイダルシリカによって覆われている。本実施形態において、破砕機２０はドラム型の破砕機であってもよい。ドラム型の破砕機の破砕ドラム２１は、廃棄シェルモールドインレット２１１及び粗シェルモールド砂アウトレット２１２を有する。廃棄シェルモールド１０は廃棄シェルモールドインレット２１１を通して破砕ドラム２１内に供給される。粗シェルモールド砂１１は粗シェルモールド砂アウトレット２１２を通して破砕ドラム２１から排出される。廃棄シェルモールドインレット２１１の開口の方向と、粗シェルモールド砂アウトレット２１２の開口の方向とは互いに直交である。したがって、廃棄シェルモールド１０は廃棄シェルモールドインレット２１１を通して破砕ドラム２１内に供給されて粗シェルモールド砂１１に破砕される。そして、粗シェルモールド砂１１は粗シェルモールド砂アウトレット２１２を通して破砕ドラム２１から排出される。破砕後の粗シェルモールド砂１１には、磁性体金属粒子１５及び非磁性体不純物粒子が混在している。これらの粒子は、粗シェルモールド砂１１と共に粗シェルモールド砂アウトレット２１２を通して破砕ドラム２１から排出される。
【0024】
篩い分け機３０は、破砕機２０において得られて粗シェルモールド砂アウトレット２１２を通して破砕機２０から排出された粗シェルモールド砂１１を受け取る有孔篩板３１を有する。破砕機２０において得られた粗シェルモールド砂１１は粒径が均一ではない。篩い分け機３０は、粗シェルモールド砂１１から、粒径が第１粒径範囲内にある細シェルモールド砂１２を篩い分ける。本実施形態において、第１粒径範囲は、４ｍｍから６ｍｍの間にある範囲である。但し、第１粒径範囲はこれに限定されない。なお、粗シェルモールド砂１１内に混在している磁性体金属粒子１５、磁性体金属粉末、非磁性体不純物粒子及び非磁性体粉末は、粒径が比較的に小さいため、細シェルモールド砂１２１内に混在したまま、粗シェルモールド砂１１から篩い分けられる。
【0025】
第１磁選機４０は、篩い分け機３０によって篩い分けられた細シェルモールド砂１２を受け入れ、且つ、当該細シェルモールド砂１２内に混在している磁性体金属粒子１５を除去するための磁力を発生する。本実施形態において、第１磁選機４０の内部には、細シェルモールド砂１２内に混在している磁性体金属粒子１５を除去する磁力の発生源となる電磁石４１が配置されている。但し、第１磁選機４０の磁力の発生源はこれに限定されない。
【0026】
図２及び図３に示すように、研磨機５０は、第１磁選機４０からの細シェルモールド砂１２を受け入れる少なくとも一つの研磨室５２１を有する。少なくとも一つの研磨室５２１において、細シェルモールド砂１２は、図４に示すように、上昇気流によって上方に吹き飛ばされる。研磨機５０は更に、少なくとも一つの研磨室５２１内に配置されている少なくとも一つのローラ５６を有する。少なくとも一つのローラ５６は、少なくとも一つの研磨室５２１内に収容されて空中に浮遊している細シェルモールド砂１２を動かして回転させ、細シェルモールド砂１２同士を互いに衝突させて研磨させる。これにより、細シェルモールド砂１２の表面に付着しているコロイダルシリカが除去され、シェルモールド砂粒状材１３が形成される。本実施形態において、研磨機５０は四つの研磨室５２１を有する。コロイダルシリカが除去される間に、細シェルモールド砂１２の表面の角は更に研磨されて落される。したがって、シェルモールド砂粒状材の最終的な形状は丸みを帯びた形状となる。なお、研磨室５２１内において回転しながら互いに衝突することによる細シェルモールド砂１２の研磨は低応力の研磨であるため、研磨後の殆どの細シェルモールド砂１２の粒径は前述した第１粒径範囲内に保たれる。
【0027】
第２磁選機６０は、研磨機５０において得られたシェルモールド砂粒状材１３を受け入れ、且つ、当該シェルモールド砂粒状材１３内に混在している磁性体金属粉末を除去するための磁力を発生する。本実施形態において、第２磁選機６０の内部には、磁性体金属粉末を除去する磁力の発生源となる電磁石６１が配置されている。但し、第２磁選機６０の磁力の発生源はこれに限定されない。
【0028】
図２及び図５に示すように、乾式空気浮選機７０は、第２磁選機６０からのシェルモールド砂粒状材１３を受け入れる浮選室７３を有する。浮選室７３においてシェルモールド砂粒状材１３が気流によって吹き飛ばされる間に、シェルモールド砂粒状材１３内に混在している非磁性体不純物が除去され、これにより、シェルモールド砂粒状材１３から再生シェルモールド砂１４が分離される。非磁性体不純物には非磁性体不純物粒子及び非磁性体不純物粉末が含まれている。乾式空気浮選機７０は、再生シェルモールド砂１４と非磁性体不純物粒子とを、その密度の差を利用して分離させ、また、再生シェルモールド砂１４と非磁性体不純物粉末とを、その粒径の差を利用して分離させる。
【0029】
図２及び図７に示すように、回転振動篩機８０は、乾式空気浮選機７０において分離された再生シェルモールド砂１４を受け入れる金属篩８３１を有する。再生シェルモールド砂１４が金属篩８３１上で転がり落ちる間に、静電気によって再生シェルモールド砂１４の表面に付着している粉塵が除去される。金属篩８３１に残った再生シェルモールド砂１４は回収される。
【0030】
以下、研磨機５０の構造について更に詳しく説明する。図３及び図４に示すように、研磨機５０は、外部ケーシング５１、底板５２、細シェルモールド砂インレット５３、シェルモールド砂粒状材アウトレット５４、少なくとも一つのローラ５６、及び少なくとも一つの駆動装置５７を有する。底板５２は、少なくとも一つの研磨室５２１と、気流室５２３とを画定するように外部ケーシング５１内に配置されている。底板５２には、少なくとも一つの研磨室５２１と気流室５２３とを連通させる複数の排気管５２２が設けられている。本実施形態において、これらの排気管５２２はいずれも底板５２に対して直交している。少なくとも一つの研磨室５２１は底板５２の上側に位置し、気流室５２３は底板５２の下側に位置する。外部ケーシング５１における、気流室５２３に対応する中央部には給気口５２４が設けられている。細シェルモールド砂インレット５３は、第１磁選機４０からの細シェルモールド砂１２が当該細シェルモールド砂インレット５３を通って少なくとも一つの研磨室５２１内に供給されるように、外部ケーシング５１の一つの側面に設けられて少なくとも一つの研磨室５２１と連通している。シェルモールド砂粒状材アウトレット５４は、研磨機５０において得られたシェルモールド砂粒状材１３が当該シェルモールド砂粒状材アウトレット５４を通って少なくとも一つの研磨室５２１から排出されるように、外部ケーシング５１上に設けられて少なくとも一つの研磨室５２１と連通している。少なくとも一つのローラ５６は、底板５２における排気管５２２から所定の距離だけ離間するように少なくとも一つの研磨室５２１内に配置されている。少なくとも一つの駆動装置５７は、少なくとも一つのローラ５６に連結されて当該少なくとも一つのローラ５６を回転駆動させるように、外部ケーシング５１上に設けられている。
【0031】
本実施形態において、研磨機５０は、互いに間隔をあけて底板５２上に直立に設けられ、第１研磨室５２１ａ、第２研磨室５２１ｂ、第３研磨室５２１ｃ及び第４研磨室５２１ｄを画定する三つの仕切り板５５を更に有する。各仕切り板５５に傾斜連通路５５１が形成されている。図４に示すように、第１研磨室５２１ａは、第１研磨室５２１ａから第２研磨室５２１ｂに向かって斜めに延びる傾斜連通路５５１ａを介して第２研磨室５２１ｂと連通している。同じように、第２研磨室５２１ｂは、第２研磨室５２１ｂから第３研磨室５２１ｃに向かって斜めに延びる傾斜連通路５５１ｂを介して第３研磨室５２１ｃと連通している。第３研磨室５２１ｃは、第３研磨室５２１ｃから第４研磨室５２１ｄに向かって斜めに延びる傾斜連通路５５１ｃを介して第４研磨室５２１ｄと連通している。細シェルモールド砂インレット５３は第１研磨室５２１ａと連通し、シェルモールド砂粒状材アウトレット５４は第４研磨室５２１ｄと連通している。ローラ５６の数量は四つであり、四つのローラ５６は第１研磨室～第４研磨室５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄ内にそれぞれ配置されている。駆動装置５７の数量はローラ５６に対応するように四つであり、四つの駆動装置５７はローラ５６とそれぞれ連結している。
【0032】
以下、研磨機５０による研磨動作について更に詳しく説明する。図４に示すように、気流は給気口５２４から気流室５２３に入り、排気管５２２を通って第１研磨室～第４研磨室５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄ内において上方に吹き出される。同時に、第１磁選機４０からの細シェルモールド砂１２は細シェルモールド砂インレット５３から研磨機５０の第１研磨室５２１ａ内に供給され、排気管５２２から吹き出される気流によって上方に吹き飛ばされて第１研磨室５２１ａ内において浮遊する。第１研磨室５２１ａ内のローラ５６は、駆動装置５７によって回転駆動され、細シェルモールド砂１２を第１研磨室５２１ａ内において回転させながら互いに衝突させて研磨させる。これにより、細シェルモールド砂１２に付着しているコロイダルシリカが除去され、細シェルモールド砂１２の表面の角が落とされる。第１研磨室５２１ａ内に溜まった細シェルモールド砂１２の高さが仕切り板５５の傾斜連通路５５１ａの高さに到達すると、一部の細シェルモールド砂１２は第２研磨室５２１ｂ内に押し込まれる。第２研磨室５２１ｂにおいて、細シェルモールド砂１２上のコロイダルシリカを更に除去して細シェルモールド砂１２の表面の角を更に落とす研磨が引き続き行われる。その後、同様にして、細シェルモールド砂１２は、順を追って第３研磨室５２１ｃ、第４研磨室５２１ｄ内に押し込まれて、これらの研磨室内において研磨される。研磨機５０での研磨により、少量の磁性体金属粉末、除去されたコロイダルシリカの粉末、及びシェルモールド砂の微細な粉末が形成されが、これらの粉末は、表面がコロイダルシリカによって覆われていないシェルモールド砂粒状材１３内に混在することになる。そして、非磁性体不純物粒子のうちの小さな一部も研磨されて非磁性体不純物粉末となるが、この粉末もやはり表面がコロイダルシリカによって覆われていないシェルモールド砂粒状材１３内に混在することになる。最終的に、表面がコロイダルシリカによって覆われていないシェルモールド砂粒状材１３は、シェルモールド砂粒状材アウトレット５４を通って研磨機５０から排出される。
【0033】
以下、乾式空気浮選機７０の構造について更に詳しく説明する。図５及び図６に示すように、乾式空気浮選機７０は、ケーシング７１及び底板７２を有する。ケーシング７１の互いに対向する二つの側面にシェルモールド砂粒状材インレット７１１及び再生シェルモールド砂アウトレット７１２がそれぞれ設けられている。第２磁選機６０からのシェルモールド砂粒状材はシェルモールド砂粒状材インレット７１１を通って乾式空気浮選機７０内に供給される。再生シェルモールド砂１４は再生シェルモールド砂アウトレット７１２を通って乾式空気浮選機７０から排出される。底板７２はシェルモールド砂粒状材インレット７１１及び再生シェルモールド砂アウトレット７１２の下方に位置するようにケーシング７１内に配置されている。底板７２は、ケーシング７１と共に浮選室７３を画定する。浮選室７３は、シェルモールド砂粒状材インレット７１１及び再生シェルモールド砂アウトレット７１２と連通している。シェルモールド砂粒状材１３は、シェルモールド砂粒状材インレット７１１を通って浮選室７３内に供給され、再生シェルモールド砂１４は再生シェルモールド砂アウトレット７１２を通って浮選室７３から排出される。本実施形態において、ケーシング７１には、浮選室７３と連通している集塵器７１３が更に設けられている。底板７２は、互いに間隔をあけて配列された複数の傾斜排気管７２１を有する。これらの傾斜排気管７２１は、ケーシング７１の再生シェルモールド砂アウトレット７１２に向かって傾斜するように浮選室７３内に延出している。この構成により、浮選室７３内においてシェルモールド砂粒状材は再生シェルモールド砂アウトレット７１２に向かって水平方向において移動するので、シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物の分離及びシェルモールド砂粒状材内の再生シェルモールド砂１４の回収が容易になる。本実施形態において、ケーシング７１内には、気流室７４が更に形成され、気流室７４及び浮選室７３は底板７２によって仕切られている。気流室７４は底板７２の下方に位置する。傾斜排気管７２１は気流室７４及び浮選室７３を連通させる。ケーシング７１における、気流室７４に対応する中央部には給気口７１４が設けられている。
【0034】
以下、乾式空気浮選機７０の動作について更に詳しく説明する。図５及び図６に示すように、気流は給気口７１４から気流室７４に入り、傾斜排気管７２１を通って浮選室７３内に斜めに吹き出される。気流の圧力は４ｋＰａ～６ｋＰａの間であり、好ましくは５ｋＰａである。同時に、第２磁選機６０からのシェルモールド砂粒状材はシェルモールド砂粒状材インレット７１１から浮選室７３内に供給される。シェルモールド砂粒状材内に混在している非磁性体不純物粒子１６は、その密度が再生シェルモールド砂１４の密度よりも大きいので、傾斜気流によって吹き飛ばされることなく、底板５２上の傾斜排気管７２１同士の隙間に落下する。非磁性体不純物粒子１６は少なくともステンレス、チタニウム、又はアルミニウム、ジルコン砂などを含むが、これらに限定されない。一方、シェルモールド砂粒状材に含まれている、適度な密度及び粒径を有する再生シェルモールド砂１４は、気流によって吹き飛ばされて空中に浮遊し、再生シェルモールド砂アウトレット７１２に向かって移動する。このようにして分離された再生シェルモールド砂１４は、再生シェルモールド砂アウトレット７１２を通って乾式空気浮選機７０から排出される。そして、シェルモールド砂粒状材内に混在している、非磁性体不純物粉末１７（例えばステンレス、チタニウム、又はアルミニウム、ジルコン砂の粉末、コロイダルシリカ粉末、シェルモールド砂の粉末など）は、その粒径が再生シェルモールド砂１４の粒径よりも小さいので、傾斜気流によって再生シェルモールド砂１４から吹き飛ばされて浮選室７３の上部に溜り、最終的に図５に示す集塵器７１３による吸引によって回収されて除去される。
【0035】
以下、回転振動篩機８０の構造について更に詳しく説明する。図７及び図８に示すように、回転振動篩機８０は、振動ユニット８１、枠部８２、及び少なくとも一つの篩枠体８３を有する。振動ユニット８１は枠部８２を振動させるためのものであり、枠部８２の外側に連結されている。少なくとも一つの篩枠体８３は、枠部８２内に斜めに固定されており、メッシュサイズが同一である複数の金属篩８３１と、当該少なくとも一つの篩枠体８３の最も低い側に設けられた再生シェルモールド砂出口８３２とを有する。本実施形態において、少なくとも一つの篩枠体８３の数量は四つである。図８に示すように、第１篩枠体８３ａ、第２篩枠体８３ｂ、第３篩枠体８３ｃ及び第４篩枠体８３ｄは、枠部８２に上から下へ順番的に固定されている。第１篩枠体８３ａ、第２篩枠体８３ｂ、第３篩枠体８３ｃ及び第４篩枠体８３ｄは、振動ユニット８１に近い側から、振動ユニット８１１から離れた側に向かって傾斜している。本実施形態において、第１篩枠体８３ａ、第２篩枠体８３ｂ、第３篩枠体８３ｃのそれぞれに、傾斜ホッパ８３３ａ、８３３ｂ、８３３ｃが設けられている。これらの傾斜ホッパ８３３ａ、８３３ｂ、８３３ｃはそれぞれ、第１篩枠体から第３篩枠体８３ａ、８３ｂ、８３ｃのうちの対応する篩枠体及びその金属篩８３１の下方に配置されている。傾斜ホッパ８３３ａ、８３３ｂ、８３３ｃは、振動ユニット８１から離れた側から、振動ユニット８１に近い側に向かって傾斜している。各傾斜ホッパ８３３における振動ユニット８１に近い側には開口部が形成されている。第４篩枠体８３ｄの下方に他の篩枠体８３が設けられていないため、第４篩枠体８３ｄには傾斜ホッパ８３３が設けられていない。第１篩枠体８３ａ、第２篩枠体８３ｂ、第３篩枠体８３ｃ及び第４篩枠体８３ｄのそれぞれに配置されている金属篩８３１のメッシュサイズは、第１篩枠体８３ａ、第２篩枠体８３ｂ、第３篩枠体８３ｃ及び第４篩枠体８３ｄの順に従って小さくなる。なお、本実施形態における金属篩８３１のメッシュサイズは米国のＡＳＴＭ規格で定められているサイズを指すが、これに限られない。
【0036】
以下、回転振動篩機８０による振動篩い分けについて更に詳しく説明する。振動ユニット８１は、枠部８２を振動させて篩枠体８３及び金属篩８３１を往復移動させる。同時に、図６に示す乾式空気浮選機７０からの再生シェルモールド砂は第１篩枠体８３ａの上方から供給されて金属篩８３１によって受け取られる。振動ユニット８１によって金属篩８３１が振動させられているため、再生シェルモールド砂は金属篩８３１上において往復に転動する。金属篩８３１のメッシュサイズよりも大きい粒径を有する再生シェルモールド砂は、金属篩８３１上に留まり、且つ金属篩８３１及び金属製の篩枠体８３と十分に接触することにより静電気が除去され、その結果、静電気によって再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵が除去される。本実施形態において、第１篩枠体８３ａの金属篩８３１上に留まった再生シェルモールド砂の粒径は第２粒径範囲内にある。第２粒径範囲は、第１篩枠体８３ａの金属篩８３１のメッシュサイズと、上述した第１粒径範囲の最大値である６ｍｍとの間の範囲である。第１篩枠体８３ａの金属篩８３１上に留まった再生シェルモールド砂は最終的に、第１篩枠体８３ａの再生シェルモールド砂出口８３２から回収されて対応の貯蔵庫内へ送られる。
【0037】
金属篩８３１を通過した再生シェルモールド砂は、第１篩枠体８３ａの傾斜ホッパ８３３ａにより案内されて、第２篩枠体８３ｂの振動ユニット８１に近い側に落下する。第２篩枠体８３ｂにおいて振動篩い分けが引き続き行われ、第２篩枠体８３ｂの金属篩８３１上に留まった再生シェルモールド砂が回収されて貯蔵庫へ送られる。第２篩枠体８３ｂの金属篩８３１上に留まった再生シェルモールド砂の粒径は第３粒径範囲内にある。第３粒径範囲は、第２篩枠体８３ｂの金属篩８３１のメッシュサイズと第１篩枠体８３ａの金属篩８３１のメッシュサイズとの間の範囲である。同様に、第２篩枠体８３ｂの金属篩８３１を通過した再生シェルモールド砂は、第２篩枠体８３ｂの傾斜ホッパ８３３ｂにより案内されて、第３篩枠体８３ｃの振動ユニットに近い側に落下し、そして、第３篩枠体８３ｃの金属篩８３１を通過した再生シェルモールド砂は、第３篩枠体８３ｃの傾斜ホッパ８３３ｃにより案内されて、第４篩枠体８３ｄの振動ユニットに近い側に落下する。第３篩枠体８３ｃから、第４粒径範囲内にある再生シェルモールド砂が回収され、第４篩枠体８３ｄから、第５粒径範囲内にある再生シェルモールド砂が回収される。第４粒径範囲は、第３篩枠体８３ｃの金属篩８３１のメッシュサイズと、第２篩枠体８３ｂの金属篩８３１のメッシュサイズとの間の範囲である。第５粒径範囲は、第４篩枠体８３ｄの金属篩８３１のメッシュサイズと、第３篩枠体８３ｃの金属篩８３１のメッシュサイズとの間の範囲である。本実施形態において、回転振動篩機８０によって篩い分けられた、粒径が第２粒径範囲内にある再生シェルモールド砂の平均粒度は２２Ｓである。粒径が第３粒径範囲内にある再生シェルモールド砂の平均粒度は３５Ｓである。粒径が第４粒径範囲内にある再生シェルモールド砂の平均粒度は６０Ｓである。粒径が第５粒径範囲内にある再生シェルモールド砂の平均粒度は７０Ｓである。但し、再生シェルモールド砂の平均粒度は上記の値に限定されない。
【0038】
以上の説明から分かるように、本発明においては、第１磁選機により、細シェルモールド砂内に混在している磁性体金属粒子を除去するようにしている。そして、研磨機により、細シェルモールド砂の粒径を低下させることなく、細シェルモールド砂からコロイダルシリカを効果的に除去するようにしている。この工程において細シェルモールド砂の角が落とされるので、丸みを帯びた形状のシェルモールド砂粒状材が得られる。更に、第２磁選機により、シェルモールド砂粒状材内に混在している磁性体金属粉末を除去するようにしている。そして、乾式空気浮選機により、シェルモールド砂粒状材内の非磁性体不純物粒子及び非磁性体不純物粉末を効果的に除去するようにしている。この工程では従来の浮選において使用されている水及び界面活性剤を必要としないので、廃水や汚染物質は発生しない。また、回転振動篩機により、再生シェルモールド砂を金属篩上において転動させて静電気を除去し、これにより、静電気によって再生シェルモールド砂の表面に付着している粉塵を除去するようにしている。したがって、本発明によれば、再生シェルモールド砂の回収率を向上させることができる。また、得られた再生シェルモールド砂は、磁性体金属及び非磁性体不純物が残留しておらず、使用時の通気性及び使用後の崩壊性に優れているため、元のシェルモールド砂の代替として使用可能である。
【0039】
本発明を上記実施形態により説明したが、本発明はこれら開示された実施形態に限定されず、当業者であれば、本発明の技術的思想を逸脱することなく、様々な変更および修飾を加えて均等物とすることができる。したがって、上記実施形態に変更、改変および修飾を加えた内容もまた、本発明の技術的思想に含まれるものである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】