鋳物砂の分離再生方法
【課題】セラミックス微粉の一部が磁石に吸引される性質に変化したとしても、磁選クロマイト砂に混入するセラミックス微粉を少なくすることができる鋳物砂の分離再生方法を提供する。
【解決手段】鋳物砂の分離再生方法１００は、当初クロマイト砂１１と当初セラミックス砂２１との２種類を使用した当初鋳物砂３１によって当初鋳型４１が形成され、鋳造終了後に、鋳造品５が回収された後の鋳造後鋳型４２を崩壊して回収鋳物砂３２を得る工程（Ｓ１）と、
回収鋳物砂３２を磁気選別手段によって磁着分である磁選クロマイト砂１３と非磁着分である磁選セラミックス砂２３とに選別する工程（Ｓ２）と、
磁選クロマイト砂１３を気流分離手段７０によって気流に乗らなかった風選クロマイト粗粉１４と気流に乗った風選セラミックス微粉２４とに分離する工程（Ｓ３）と、を有する。
【解決手段】鋳物砂の分離再生方法１００は、当初クロマイト砂１１と当初セラミックス砂２１との２種類を使用した当初鋳物砂３１によって当初鋳型４１が形成され、鋳造終了後に、鋳造品５が回収された後の鋳造後鋳型４２を崩壊して回収鋳物砂３２を得る工程（Ｓ１）と、
回収鋳物砂３２を磁気選別手段によって磁着分である磁選クロマイト砂１３と非磁着分である磁選セラミックス砂２３とに選別する工程（Ｓ２）と、
磁選クロマイト砂１３を気流分離手段７０によって気流に乗らなかった風選クロマイト粗粉１４と気流に乗った風選セラミックス微粉２４とに分離する工程（Ｓ３）と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳物砂の分離再生方法、特に、少なくともセラミックス砂とクロマイト砂とが混合された鋳物砂の分離再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋳物を鋳造する鋳型において、熱影響の過酷な部位にクロマイト砂を、その他の部位にセラミックス砂を使用した「２サンド」が用いられ、かかる「２サンド」は鋳物を鋳造した後も、再度鋳型を製造するために再生されている。
再生は、型バラシした（鋳物が取り出された後の）鋳型を破砕し、クロマイト砂とセラミックス砂とを分離するものであるが、分離精度を高めるため、所定粒径のクロマイト砂を用い、振動篩によって分級し、粗粒はセラミックス砂（以下、「磁選セラミックス砂」と称す）として再利用し、篩下の細粒は磁選機によって弱磁性体であるクロマイト砂を取り出して再利用する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−９０１５０号公報（第６−７頁、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された発明では、篩下の細粒にセラミックス砂の微細な粒子（以下、「セラミックス微粉」と称す）が混入し、しかも、本来磁石に吸引されないはずのセラミックスでありながら、セラミックス微粉の一部は磁石に吸引される性質に変化していた（鋳鋼の微粒子が付着しているためと推定される）。
このため、磁選機によって弱磁性体として取り出されたもの（以下、「磁選クロマイト砂」と称す）には、クロマイト砂と共に、相当量のセラミックス微粉が混入するという問題があった。
とくに、かかる混入は再生を繰り返すほど顕著になり、混入の割合が再生作業毎に一定でないため、磁選セラミックス砂と磁選クロマイト砂とを混合した再生鋳物砂は、両者の割合が一定でないことによって鋳型の強度や焼き付き（鋳物の肌品質）に悪い影響が出ていた。とくに、かかる傾向は再生を繰り返すほど顕著になっていた。
【０００５】
本発明は、以上のような問題を解決するものであって、本来磁石に吸引されないはずのセラミックス微粉の一部が磁石に吸引される性質に変化したとしても、磁選クロマイト砂に混入するセラミックス微粉を少なくすることができる鋳物砂の分離再生方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る鋳物砂の分離再生方法は、鋳型を形成する少なくともセラミックス砂とクロマイト砂との２種類の鋳物砂の分離再生方法であって、
鋳造品が回収された後の鋳型を崩壊して回収砂を得る工程と、
該回収砂を磁気選別手段によって磁選クロマイト砂と磁選セラミックス砂とに選別する工程と、
前記磁選クロマイト砂を気流分離手段によって風選クロマイト粗粉と風選セラミックス微粉とに分離する工程と、
を有することを特徴とする。
【０００７】
（２）また、鋳型を形成する少なくともセラミックス砂とクロマイト砂との２種類の鋳物砂の分離再生方法であって、
鋳造品が回収された後の鋳型を崩壊して回収砂を得る工程と、
該回収砂を磁気選別手段によって磁選クロマイト砂と磁選セラミックス砂とに選別する工程と、
前記磁選クロマイト砂を気流分離手段によって風選クロマイト粗粉と風選セラミックス微粉とに分離する工程と、
前記風選クロマイト粗粉と新鮮なクロマイト砂とを混合して処理クロマイト砂を得る工程と、
前記磁選セラミックス砂に新鮮なセラミックス砂を混合して処理セラミックス砂を得る工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る鋳物砂の分離再生方法は、磁気選別手段による選別と気流分離手段による選別との二段選別を実施するから、磁気選別手段において、本来磁石に吸引されないはずのセラミックス微粉の一部が磁石に吸引されて磁選クロマイト砂に混入したとしても、かかるセラミックス微粉は気流分離手段によって分離されるから、セラミックス微粉の混入量の少ない風選クロマイト粗粉を得ることができる。
したがって、かかる二段選別を、従来の鋳物砂の分離再生プロセスに取り込むことによって、品質の安定した再生鋳物砂が得られる。
さらに、気流分離手段として、磁選クロマイト砂を遠心力によって分散させて、気流に乗った風選セラミックス微粉を回転円板の回転によって形成された気流に乗って外筒ケーシングに流れ込ませ、気流に乗らなかった風選クロマイト粗粉は前記気流に乗らないで前記内筒ケーシング内に落下する構造にしたから、セラミックス微粉の混入量がさらに少ない風選クロマイト粗粉を、安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る鋳物砂の分離再生方法を説明するフローチャート。
【図２】図１に示す鋳物砂の分離再生方法における磁選クロマイト砂、風選クロマイト粗粉および風選セラミックス微粉を示す顕微鏡写真。
【図３】図１に示す鋳物砂の分離再生方法における粗粒分離率と風選クロマイト粗粉に含まれるクロムオキサイドの量との関係を示す相関図。
【図４】図１に示す鋳物砂の分離再生方法における気流分離手段を示す断面図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る鋳物砂の分離再生方法を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態１］
図１〜図４は本発明の実施の形態１に係る鋳物砂の分離再生方法を説明するものであって、図１は作業の流れを示すフローチャート、図２は磁選クロマイト砂、風選クロマイト粗粉および風選セラミックス微粉を示す顕微鏡写真、図３は粗粒分離率と風選クロマイト粗粉に含まれるクロムオキサイドの量との関係を示す相関図、図４は気流分離手段を示す側面視の断面図である。
【００１１】
（フローチャート）
図１において、実施の形態１で説明する鋳物砂の分離再生方法１００は、砂骨材として少なくともクロマイト砂とセラミックス砂との２種類の鋳物砂によって形成された鋳型において、鋳造終了後に、クロマイト砂とセラミックス砂とを分離再生する方法である。
なお、以下の説明において理解を容易にするため、それぞれの物品に二桁の符号を付し、一桁目の数字を工程が進むに伴って増加させる。
すなわち、当初クロマイト砂１１と当初セラミックス砂２１との２種類の当初鋳物砂３１によって当初鋳型４１が形成され、鋳造終了後に、鋳造品５が回収された後の鋳造後鋳型４２を崩壊して回収鋳物砂３２を得る工程（Ｓ１）と、
回収鋳物砂３２を磁気選別手段によって磁着分である磁選クロマイト砂１３と非磁着分である磁選セラミックス砂２３とに選別する工程（Ｓ２）と、
磁選クロマイト砂１３を気流分離手段７０によって気流に乗らなかった風選クロマイト粗粉１４と気流に乗った風選セラミックス微粉２４とに分離する工程（Ｓ３）と、を有する。
【００１２】
表１は砂骨材であるクロマイト砂およびセラミックス砂（何れもバージン材、以下それぞれを「新鮮クロマイト砂、新鮮セラミックス砂」と称す）の化学成分の分析結果である。
すなわち、新鮮クロマイト砂１０は、クロムオキサイド（Ｃｒ2Ｏ3）を４６％、トータル鉄（Ｔ・Ｆｅ）を２０％含み、略半分がクロムオキサイドであることから磁石に吸引される（弱磁性）。
一方、新鮮セラミックス砂２０はシリカ（ＳｉＯ2）を３６％、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を６０％を含むムライトであって、クロムオキサイド（Ｃｒ2Ｏ3）は僅かに０．０３％含まれるだけであるため磁石に吸引されない（非磁性）。
【００１３】
表２は砂骨材の特性を示すものであって、新鮮クロマイト砂はかさ比重が２．７７ｇ／ｃｍ3、真比重が４．５９ｇ／ｃｍ3と大きいのに対し、新鮮セラミックス砂Ａはかさ比重が１．６８ｇ／ｃｍ3、真比重が２．８４ｇ／ｃｍ3と小さい。
【００１４】
【表１】
【表２】
【００１５】
以上のように、新鮮セラミックス砂は本来、磁石に吸引されない性質であるものの、当初鋳型４１に使用され、鋳造後においては、セラミックス砂（含む、微粒子）の一部は、磁石に吸引される性質に変化している。かかる性質の変化は、鋳造や型バラシによって、微細な鉄成分がセラミックス砂（含む、微粒子）に付着することが一原因であると推定される。
このため、新鮮クロマイト砂１０のクロムオキサイドの含有量は４６％であるところ、磁気選別された磁選クロマイト砂１３では、クロムオキサイドの含有量が３５％にまで、減少している。
そこで、本発明では、磁選クロマイト砂１３を気流分離手段７０によってかさ比重の大きい（比較的重い）風選クロマイト粗粉１４とかさ比重の小さい（比較的軽い）風選セラミックス微粉２４とに分離している。
【００１６】
図２の（ａ）において、磁気選別手段によって選別された磁選クロマイト砂１３に、比較的粒径の大きなクロマイト粒子（以下、「風選クロマイト粗粉」と称す）１４と、比較的粒径の小さなセラミックス粒子（以下、「風選セラミックス微粉」と称す）２４とが、混在していることが示されている。すなわち、回収鋳物砂３２を磁気選別手段によって選別しただけでは、磁選クロマイト砂１３に、磁石に吸引された磁選セラミックス砂２３の一部（含む、風選セラミックス微粉２４）が混入している。
図２の（ｂ）は、磁選クロマイト砂１３のうちの６４％を粗粒として気流分離手段７０によって選別した場合の風選クロマイト粗粉１４を示し（粗粒分離率６４％）、図２の（ｃ）は、このときに細粒として選別された風選セラミックス微粉２４を示している。すなわち、かさ比重の大きな風選クロマイト粗粉１４と、かさ比重の小さな風選セラミックス微粉２４とが選別されている。
【００１７】
図３は、磁選クロマイト砂１３を粗粒分離率を変更させて気流分離した場合に、風選クロマイト粗粉１４に含まれるクロムオキサイドの含有量を示している。
このとき、気流分離手段７０に投入された磁選クロマイト砂１３の量を１００％にした際、気流分離されて採取された粗粒の量が「α％」で、同時に採取された微粒の量が「１００％−α％」のとき、「粗粒分離率をα％」としている。
そうすると、粗粒分離率αが小さい程、すなわち、粗粒を厳選して採取する程、風選クロマイト粗粉１４に混入する風選セラミックス微粉２４の割合が減少するため、クロムオキサイドの含有量が増加している。反対に、粗粒分離率αが大きい程、すなわち、微粒を取り込む量が増大する程、風選セラミックス微粉２４が混入する割合が増加するため、クロムオキサイドの量が減少している。
【００１８】
そして、再生砂を用いた鋳型として鋳物の品質（鋳型の焼き付き）に支障を生じないためには、クロムオキサイドの量を４０％以上にすることが望ましい。したがって、図３に示すように、気流分離手段７０に投入された磁選クロマイト砂１３のクロムオキサイドの量が「３５％」である場合には、粗粒分離率αが５０％程度になるように気流分離することが好適である。
また、磁選クロマイト砂１３のクロムオキサイドの量が「３５％」よりも多い場合には、粗粒分離率αを５０％よりも大きくして、より多くの微粒を取り込んだり、一方、磁選クロマイト砂１３のクロムオキサイドの量が「３５％」よりも少ない場合には、粗粒分離率αを５０％よりも小さくして、より粗粒を厳選して取り込んだりするようにするのが望ましい。
【００１９】
粗粒分離率αが高い程、採取される風選セラミックス微粉２４の量が減少するから、風選クロマイト粗粉１４を採取する割合（歩留まり）は高くなる。
以上の調整により、クロムオキサイドの含有量が４０％以上と高い風選クロマイト粗粉１４が安定して得られるため、処理クロマイト砂の品質が良好であるから、これを使用した再生鋳物砂によって形成された再生鋳型において焼き付き等の発生を抑えることができる。よって、資源の再利用が促進されるから、資材コストの低減を図ることができる。
なお、図３における黒丸は、図２の（ｂ）に示す風選クロマイト粗粉１４に対応している。
【００２０】
（気流分離手段）
図４は、鋳物砂の分離再生方法１００において使用した気流分離手段７０の一例を示す側面視の断面図である。
図４において、気流分離手段７０が、略円錐状の外筒ケーシング７１と、外筒ケーシング７１の内部に配置された略円錐状の内筒ケーシング７２と、内筒ケーシング７２の上部に設置された回転円板（分散盤に同じ）７３ｄと、回転円板７３ｄを回転させる回転手段７３ｍと、回転円板７３ｄに設置された主翼７３ａおよび補助翼７３ｂと、回転円板７３ｄの略中央に磁選クロマイト砂１３を投入する原料投入口７５と、内筒ケーシング７２の下部に設けられた粗粉排出口７６と、内筒ケーシング７２に空気を取り入れる空気取入口７８と、外筒ケーシング７１の下部に設けられた微粉排出口７７と、外筒ケーシング７１から空気を取り出す空気取出口７９と、を有している。
【００２１】
したがって、回転円板７３ｄの回転（主翼７３ａおよび補助翼７３ｂの回転）によって、内筒ケーシング７２の上部には上昇気流が形成され、バルブプレート７４を開くと、空気取入口７８から吸引された空気は、内筒ケーシング７２の上端から、外筒ケーシング７１に流入して下降気流となり、やがて空気取出口７９から排出される（排出した空気は再度吸引され、循環気流を形成している）。
そして、原料投入口７５から投入された磁選クロマイト砂１３は、回転円板７３ｄにおいて、遠心力によって周囲に分散され、これに混入していた軽量の風選セラミックス微粉２４は前記上昇気流に乗って、上昇気流と共に外筒ケーシング７１に流入する。そして、微粉排出口７７から回収される。
一方、前記上昇気流に乗ることができない比較的かさ比重の大きな風選クロマイト粗粉１４（正確には、風選セラミックス微粉２４が含まれている）は、内筒ケーシング７２の下部に落下する。そして、粗粉排出口７６から回収される。
【００２２】
気流分離手段７０は乾式分級機として公知であり、その分級性能（粗粒分離率α）は、投入される原料と、運転する要領によって決定される。
例えば、前記の場合、磁選クロマイト砂１３から、粗粒分離率α５０％で、クロムオキサイドの含有量が４０％を上回る風選クロマイト粗粉１４を採取するには、例えば、補助翼７３ｂが０枚、回転円板７３ｄの回転数を５４０ｒｐｍ、磁選クロマイト砂１３の投入量を３００ｋｇ／ｈにするとよい。
なお、本発明における気流分離は気流分離手段７０によるものに限定するものではなく、回転円板を具備しないものであってもよい。
【００２３】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る鋳物砂の分離再生方法を説明するフローチャートである。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。また、それぞれの物品に二桁の符号を付し、一桁目の数字を工程が進むに伴って増加させる。
【００２４】
図５において、実施の形態２で説明する鋳物砂の分離再生方法２００は、砂骨材として少なくともクロマイト砂とセラミックス砂との２種類の鋳物砂によって形成された鋳型において、鋳造終了後に、クロマイト砂とセラミックス砂とを分離再生する方法である。
すなわち、当初クロマイト砂１１と当初セラミックス砂２１との２種類の当初鋳物砂３１によって当初鋳型４１が形成され、鋳造終了後に、鋳造品５が回収された後の鋳造後鋳型４２を崩壊して回収鋳物砂３２を得る工程（Ｓ１）と、
回収鋳物砂３２を磁気選別手段によって磁着分である磁選クロマイト砂１３と非磁着分である磁選セラミックス砂２３とに選別する工程（Ｓ２）と、
磁選クロマイト砂１３を気流分離手段７０によって気流に乗らなかった風選クロマイト粗粉１４と気流に乗った風選セラミックス微粉２４とに分離する工程（Ｓ３）と、
風選クロマイト粗粉１４と新鮮クロマイト砂（バージン材）１０とを混合して処理クロマイト砂１５を得る工程（Ｓ４）と、
磁選セラミックス砂２３に新鮮セラミックス砂（バージン材）２０を混合して処理セラミックス砂２５を得る工程（Ｓ５）と、
を有している。
【００２５】
すなわち、鋳物砂の分離再生方法２００は、実施の形態１で説明した鋳物砂の分離再生方法１００に工程を追加して、再生鋳物砂３５を得るものである。
このとき、実施の形態１において説明したように、クロムオキサイドの含有量が高い風選クロマイト粗粉１４が安定して得られているため、処理クロマイト砂１５の品質が良好であるから、再生鋳物砂３５によって形成された再生鋳型４５において焼き付き等の発生を抑えながら、資源の再利用が促進される。よって、資材コストの低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る鋳物砂の分離再生方法は、磁石選別と気流選別とを併用した二段選別を採用するから、磁気選別によって十分な選別ができない混合物であって、該混合物に含まれる組成物でかさ比重に差がある場合には、かかる組成物を分離することが可能になるから、かかる組成物の分離方法として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 新鮮クロマイト砂
１１ 当初クロマイト砂
１３ 磁選クロマイト砂
１４ 風選クロマイト粗粉
１５ 処理クロマイト砂
２０ 新鮮セラミックス砂
２１ 当初セラミックス砂
２３ 磁選セラミックス砂
２４ 風選セラミックス微粉
２５ 処理セラミックス砂
３１ 当初鋳物砂
３２ 回収鋳物砂
３５ 再生鋳物砂
４１ 当初鋳型
４２ 鋳造後鋳型
４５ 再生鋳型
７０ 気流分離手段
７１ 外筒ケーシング
７２ 内筒ケーシング
７３ａ 主翼
７３ｂ 補助翼
７３ｄ 回転円板
７３ｍ 回転手段
７４ バルブプレート
７５ 原料投入口
７６ 粗粉排出口
７７ 微粉排出口
７８ 空気取入口
７９ 空気取出口
α 粗粒分離率
１００ 分離再生方法（実施の形態１）
２００ 分離再生方法（実施の形態２）
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳物砂の分離再生方法、特に、少なくともセラミックス砂とクロマイト砂とが混合された鋳物砂の分離再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋳物を鋳造する鋳型において、熱影響の過酷な部位にクロマイト砂を、その他の部位にセラミックス砂を使用した「２サンド」が用いられ、かかる「２サンド」は鋳物を鋳造した後も、再度鋳型を製造するために再生されている。
再生は、型バラシした（鋳物が取り出された後の）鋳型を破砕し、クロマイト砂とセラミックス砂とを分離するものであるが、分離精度を高めるため、所定粒径のクロマイト砂を用い、振動篩によって分級し、粗粒はセラミックス砂（以下、「磁選セラミックス砂」と称す）として再利用し、篩下の細粒は磁選機によって弱磁性体であるクロマイト砂を取り出して再利用する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−９０１５０号公報（第６−７頁、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された発明では、篩下の細粒にセラミックス砂の微細な粒子（以下、「セラミックス微粉」と称す）が混入し、しかも、本来磁石に吸引されないはずのセラミックスでありながら、セラミックス微粉の一部は磁石に吸引される性質に変化していた（鋳鋼の微粒子が付着しているためと推定される）。
このため、磁選機によって弱磁性体として取り出されたもの（以下、「磁選クロマイト砂」と称す）には、クロマイト砂と共に、相当量のセラミックス微粉が混入するという問題があった。
とくに、かかる混入は再生を繰り返すほど顕著になり、混入の割合が再生作業毎に一定でないため、磁選セラミックス砂と磁選クロマイト砂とを混合した再生鋳物砂は、両者の割合が一定でないことによって鋳型の強度や焼き付き（鋳物の肌品質）に悪い影響が出ていた。とくに、かかる傾向は再生を繰り返すほど顕著になっていた。
【０００５】
本発明は、以上のような問題を解決するものであって、本来磁石に吸引されないはずのセラミックス微粉の一部が磁石に吸引される性質に変化したとしても、磁選クロマイト砂に混入するセラミックス微粉を少なくすることができる鋳物砂の分離再生方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る鋳物砂の分離再生方法は、鋳型を形成する少なくともセラミックス砂とクロマイト砂との２種類の鋳物砂の分離再生方法であって、
鋳造品が回収された後の鋳型を崩壊して回収砂を得る工程と、
該回収砂を磁気選別手段によって磁選クロマイト砂と磁選セラミックス砂とに選別する工程と、
前記磁選クロマイト砂を気流分離手段によって風選クロマイト粗粉と風選セラミックス微粉とに分離する工程と、
を有することを特徴とする。
【０００７】
（２）また、鋳型を形成する少なくともセラミックス砂とクロマイト砂との２種類の鋳物砂の分離再生方法であって、
鋳造品が回収された後の鋳型を崩壊して回収砂を得る工程と、
該回収砂を磁気選別手段によって磁選クロマイト砂と磁選セラミックス砂とに選別する工程と、
前記磁選クロマイト砂を気流分離手段によって風選クロマイト粗粉と風選セラミックス微粉とに分離する工程と、
前記風選クロマイト粗粉と新鮮なクロマイト砂とを混合して処理クロマイト砂を得る工程と、
前記磁選セラミックス砂に新鮮なセラミックス砂を混合して処理セラミックス砂を得る工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る鋳物砂の分離再生方法は、磁気選別手段による選別と気流分離手段による選別との二段選別を実施するから、磁気選別手段において、本来磁石に吸引されないはずのセラミックス微粉の一部が磁石に吸引されて磁選クロマイト砂に混入したとしても、かかるセラミックス微粉は気流分離手段によって分離されるから、セラミックス微粉の混入量の少ない風選クロマイト粗粉を得ることができる。
したがって、かかる二段選別を、従来の鋳物砂の分離再生プロセスに取り込むことによって、品質の安定した再生鋳物砂が得られる。
さらに、気流分離手段として、磁選クロマイト砂を遠心力によって分散させて、気流に乗った風選セラミックス微粉を回転円板の回転によって形成された気流に乗って外筒ケーシングに流れ込ませ、気流に乗らなかった風選クロマイト粗粉は前記気流に乗らないで前記内筒ケーシング内に落下する構造にしたから、セラミックス微粉の混入量がさらに少ない風選クロマイト粗粉を、安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る鋳物砂の分離再生方法を説明するフローチャート。
【図２】図１に示す鋳物砂の分離再生方法における磁選クロマイト砂、風選クロマイト粗粉および風選セラミックス微粉を示す顕微鏡写真。
【図３】図１に示す鋳物砂の分離再生方法における粗粒分離率と風選クロマイト粗粉に含まれるクロムオキサイドの量との関係を示す相関図。
【図４】図１に示す鋳物砂の分離再生方法における気流分離手段を示す断面図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る鋳物砂の分離再生方法を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態１］
図１〜図４は本発明の実施の形態１に係る鋳物砂の分離再生方法を説明するものであって、図１は作業の流れを示すフローチャート、図２は磁選クロマイト砂、風選クロマイト粗粉および風選セラミックス微粉を示す顕微鏡写真、図３は粗粒分離率と風選クロマイト粗粉に含まれるクロムオキサイドの量との関係を示す相関図、図４は気流分離手段を示す側面視の断面図である。
【００１１】
（フローチャート）
図１において、実施の形態１で説明する鋳物砂の分離再生方法１００は、砂骨材として少なくともクロマイト砂とセラミックス砂との２種類の鋳物砂によって形成された鋳型において、鋳造終了後に、クロマイト砂とセラミックス砂とを分離再生する方法である。
なお、以下の説明において理解を容易にするため、それぞれの物品に二桁の符号を付し、一桁目の数字を工程が進むに伴って増加させる。
すなわち、当初クロマイト砂１１と当初セラミックス砂２１との２種類の当初鋳物砂３１によって当初鋳型４１が形成され、鋳造終了後に、鋳造品５が回収された後の鋳造後鋳型４２を崩壊して回収鋳物砂３２を得る工程（Ｓ１）と、
回収鋳物砂３２を磁気選別手段によって磁着分である磁選クロマイト砂１３と非磁着分である磁選セラミックス砂２３とに選別する工程（Ｓ２）と、
磁選クロマイト砂１３を気流分離手段７０によって気流に乗らなかった風選クロマイト粗粉１４と気流に乗った風選セラミックス微粉２４とに分離する工程（Ｓ３）と、を有する。
【００１２】
表１は砂骨材であるクロマイト砂およびセラミックス砂（何れもバージン材、以下それぞれを「新鮮クロマイト砂、新鮮セラミックス砂」と称す）の化学成分の分析結果である。
すなわち、新鮮クロマイト砂１０は、クロムオキサイド（Ｃｒ2Ｏ3）を４６％、トータル鉄（Ｔ・Ｆｅ）を２０％含み、略半分がクロムオキサイドであることから磁石に吸引される（弱磁性）。
一方、新鮮セラミックス砂２０はシリカ（ＳｉＯ2）を３６％、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を６０％を含むムライトであって、クロムオキサイド（Ｃｒ2Ｏ3）は僅かに０．０３％含まれるだけであるため磁石に吸引されない（非磁性）。
【００１３】
表２は砂骨材の特性を示すものであって、新鮮クロマイト砂はかさ比重が２．７７ｇ／ｃｍ3、真比重が４．５９ｇ／ｃｍ3と大きいのに対し、新鮮セラミックス砂Ａはかさ比重が１．６８ｇ／ｃｍ3、真比重が２．８４ｇ／ｃｍ3と小さい。
【００１４】
【表１】
【表２】
【００１５】
以上のように、新鮮セラミックス砂は本来、磁石に吸引されない性質であるものの、当初鋳型４１に使用され、鋳造後においては、セラミックス砂（含む、微粒子）の一部は、磁石に吸引される性質に変化している。かかる性質の変化は、鋳造や型バラシによって、微細な鉄成分がセラミックス砂（含む、微粒子）に付着することが一原因であると推定される。
このため、新鮮クロマイト砂１０のクロムオキサイドの含有量は４６％であるところ、磁気選別された磁選クロマイト砂１３では、クロムオキサイドの含有量が３５％にまで、減少している。
そこで、本発明では、磁選クロマイト砂１３を気流分離手段７０によってかさ比重の大きい（比較的重い）風選クロマイト粗粉１４とかさ比重の小さい（比較的軽い）風選セラミックス微粉２４とに分離している。
【００１６】
図２の（ａ）において、磁気選別手段によって選別された磁選クロマイト砂１３に、比較的粒径の大きなクロマイト粒子（以下、「風選クロマイト粗粉」と称す）１４と、比較的粒径の小さなセラミックス粒子（以下、「風選セラミックス微粉」と称す）２４とが、混在していることが示されている。すなわち、回収鋳物砂３２を磁気選別手段によって選別しただけでは、磁選クロマイト砂１３に、磁石に吸引された磁選セラミックス砂２３の一部（含む、風選セラミックス微粉２４）が混入している。
図２の（ｂ）は、磁選クロマイト砂１３のうちの６４％を粗粒として気流分離手段７０によって選別した場合の風選クロマイト粗粉１４を示し（粗粒分離率６４％）、図２の（ｃ）は、このときに細粒として選別された風選セラミックス微粉２４を示している。すなわち、かさ比重の大きな風選クロマイト粗粉１４と、かさ比重の小さな風選セラミックス微粉２４とが選別されている。
【００１７】
図３は、磁選クロマイト砂１３を粗粒分離率を変更させて気流分離した場合に、風選クロマイト粗粉１４に含まれるクロムオキサイドの含有量を示している。
このとき、気流分離手段７０に投入された磁選クロマイト砂１３の量を１００％にした際、気流分離されて採取された粗粒の量が「α％」で、同時に採取された微粒の量が「１００％−α％」のとき、「粗粒分離率をα％」としている。
そうすると、粗粒分離率αが小さい程、すなわち、粗粒を厳選して採取する程、風選クロマイト粗粉１４に混入する風選セラミックス微粉２４の割合が減少するため、クロムオキサイドの含有量が増加している。反対に、粗粒分離率αが大きい程、すなわち、微粒を取り込む量が増大する程、風選セラミックス微粉２４が混入する割合が増加するため、クロムオキサイドの量が減少している。
【００１８】
そして、再生砂を用いた鋳型として鋳物の品質（鋳型の焼き付き）に支障を生じないためには、クロムオキサイドの量を４０％以上にすることが望ましい。したがって、図３に示すように、気流分離手段７０に投入された磁選クロマイト砂１３のクロムオキサイドの量が「３５％」である場合には、粗粒分離率αが５０％程度になるように気流分離することが好適である。
また、磁選クロマイト砂１３のクロムオキサイドの量が「３５％」よりも多い場合には、粗粒分離率αを５０％よりも大きくして、より多くの微粒を取り込んだり、一方、磁選クロマイト砂１３のクロムオキサイドの量が「３５％」よりも少ない場合には、粗粒分離率αを５０％よりも小さくして、より粗粒を厳選して取り込んだりするようにするのが望ましい。
【００１９】
粗粒分離率αが高い程、採取される風選セラミックス微粉２４の量が減少するから、風選クロマイト粗粉１４を採取する割合（歩留まり）は高くなる。
以上の調整により、クロムオキサイドの含有量が４０％以上と高い風選クロマイト粗粉１４が安定して得られるため、処理クロマイト砂の品質が良好であるから、これを使用した再生鋳物砂によって形成された再生鋳型において焼き付き等の発生を抑えることができる。よって、資源の再利用が促進されるから、資材コストの低減を図ることができる。
なお、図３における黒丸は、図２の（ｂ）に示す風選クロマイト粗粉１４に対応している。
【００２０】
（気流分離手段）
図４は、鋳物砂の分離再生方法１００において使用した気流分離手段７０の一例を示す側面視の断面図である。
図４において、気流分離手段７０が、略円錐状の外筒ケーシング７１と、外筒ケーシング７１の内部に配置された略円錐状の内筒ケーシング７２と、内筒ケーシング７２の上部に設置された回転円板（分散盤に同じ）７３ｄと、回転円板７３ｄを回転させる回転手段７３ｍと、回転円板７３ｄに設置された主翼７３ａおよび補助翼７３ｂと、回転円板７３ｄの略中央に磁選クロマイト砂１３を投入する原料投入口７５と、内筒ケーシング７２の下部に設けられた粗粉排出口７６と、内筒ケーシング７２に空気を取り入れる空気取入口７８と、外筒ケーシング７１の下部に設けられた微粉排出口７７と、外筒ケーシング７１から空気を取り出す空気取出口７９と、を有している。
【００２１】
したがって、回転円板７３ｄの回転（主翼７３ａおよび補助翼７３ｂの回転）によって、内筒ケーシング７２の上部には上昇気流が形成され、バルブプレート７４を開くと、空気取入口７８から吸引された空気は、内筒ケーシング７２の上端から、外筒ケーシング７１に流入して下降気流となり、やがて空気取出口７９から排出される（排出した空気は再度吸引され、循環気流を形成している）。
そして、原料投入口７５から投入された磁選クロマイト砂１３は、回転円板７３ｄにおいて、遠心力によって周囲に分散され、これに混入していた軽量の風選セラミックス微粉２４は前記上昇気流に乗って、上昇気流と共に外筒ケーシング７１に流入する。そして、微粉排出口７７から回収される。
一方、前記上昇気流に乗ることができない比較的かさ比重の大きな風選クロマイト粗粉１４（正確には、風選セラミックス微粉２４が含まれている）は、内筒ケーシング７２の下部に落下する。そして、粗粉排出口７６から回収される。
【００２２】
気流分離手段７０は乾式分級機として公知であり、その分級性能（粗粒分離率α）は、投入される原料と、運転する要領によって決定される。
例えば、前記の場合、磁選クロマイト砂１３から、粗粒分離率α５０％で、クロムオキサイドの含有量が４０％を上回る風選クロマイト粗粉１４を採取するには、例えば、補助翼７３ｂが０枚、回転円板７３ｄの回転数を５４０ｒｐｍ、磁選クロマイト砂１３の投入量を３００ｋｇ／ｈにするとよい。
なお、本発明における気流分離は気流分離手段７０によるものに限定するものではなく、回転円板を具備しないものであってもよい。
【００２３】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る鋳物砂の分離再生方法を説明するフローチャートである。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。また、それぞれの物品に二桁の符号を付し、一桁目の数字を工程が進むに伴って増加させる。
【００２４】
図５において、実施の形態２で説明する鋳物砂の分離再生方法２００は、砂骨材として少なくともクロマイト砂とセラミックス砂との２種類の鋳物砂によって形成された鋳型において、鋳造終了後に、クロマイト砂とセラミックス砂とを分離再生する方法である。
すなわち、当初クロマイト砂１１と当初セラミックス砂２１との２種類の当初鋳物砂３１によって当初鋳型４１が形成され、鋳造終了後に、鋳造品５が回収された後の鋳造後鋳型４２を崩壊して回収鋳物砂３２を得る工程（Ｓ１）と、
回収鋳物砂３２を磁気選別手段によって磁着分である磁選クロマイト砂１３と非磁着分である磁選セラミックス砂２３とに選別する工程（Ｓ２）と、
磁選クロマイト砂１３を気流分離手段７０によって気流に乗らなかった風選クロマイト粗粉１４と気流に乗った風選セラミックス微粉２４とに分離する工程（Ｓ３）と、
風選クロマイト粗粉１４と新鮮クロマイト砂（バージン材）１０とを混合して処理クロマイト砂１５を得る工程（Ｓ４）と、
磁選セラミックス砂２３に新鮮セラミックス砂（バージン材）２０を混合して処理セラミックス砂２５を得る工程（Ｓ５）と、
を有している。
【００２５】
すなわち、鋳物砂の分離再生方法２００は、実施の形態１で説明した鋳物砂の分離再生方法１００に工程を追加して、再生鋳物砂３５を得るものである。
このとき、実施の形態１において説明したように、クロムオキサイドの含有量が高い風選クロマイト粗粉１４が安定して得られているため、処理クロマイト砂１５の品質が良好であるから、再生鋳物砂３５によって形成された再生鋳型４５において焼き付き等の発生を抑えながら、資源の再利用が促進される。よって、資材コストの低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る鋳物砂の分離再生方法は、磁石選別と気流選別とを併用した二段選別を採用するから、磁気選別によって十分な選別ができない混合物であって、該混合物に含まれる組成物でかさ比重に差がある場合には、かかる組成物を分離することが可能になるから、かかる組成物の分離方法として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 新鮮クロマイト砂
１１ 当初クロマイト砂
１３ 磁選クロマイト砂
１４ 風選クロマイト粗粉
１５ 処理クロマイト砂
２０ 新鮮セラミックス砂
２１ 当初セラミックス砂
２３ 磁選セラミックス砂
２４ 風選セラミックス微粉
２５ 処理セラミックス砂
３１ 当初鋳物砂
３２ 回収鋳物砂
３５ 再生鋳物砂
４１ 当初鋳型
４２ 鋳造後鋳型
４５ 再生鋳型
７０ 気流分離手段
７１ 外筒ケーシング
７２ 内筒ケーシング
７３ａ 主翼
７３ｂ 補助翼
７３ｄ 回転円板
７３ｍ 回転手段
７４ バルブプレート
７５ 原料投入口
７６ 粗粉排出口
７７ 微粉排出口
７８ 空気取入口
７９ 空気取出口
α 粗粒分離率
１００ 分離再生方法（実施の形態１）
２００ 分離再生方法（実施の形態２）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型を形成する少なくともセラミックス砂とクロマイト砂との２種類の鋳物砂の分離再生方法であって、
鋳造品が回収された後の鋳型を崩壊して回収鋳物砂を得る工程と、
該回収鋳物砂を磁気選別手段によって磁選クロマイト砂と磁選セラミックス砂とに選別する工程と、
前記磁選クロマイト砂を気流分離手段によって風選クロマイト粗粉と風選セラミックス微粉とに分離する工程と、
を有することを特徴とする鋳物砂の分離再生方法。
【請求項２】
鋳型を形成する少なくともセラミックス砂とクロマイト砂との２種類の鋳物砂の分離再生方法であって、
鋳造品が回収された後の鋳型を崩壊して回収鋳物砂を得る工程と、
該回収鋳物砂を磁気選別手段によって磁選クロマイト砂と磁選セラミックス砂とに選別する工程と、
前記磁選クロマイト砂を気流分離手段によって風選クロマイト粗粉と風選セラミックス微粉とに分離する工程と、
前記風選クロマイト粗粉と新鮮なクロマイト砂とを混合して処理クロマイト砂を得る工程と、
前記磁選セラミックス砂に新鮮なセラミックス砂を混合して処理セラミックス砂を得る工程と、
を有することを特徴とする鋳物砂の分離再生方法。
【請求項１】
鋳型を形成する少なくともセラミックス砂とクロマイト砂との２種類の鋳物砂の分離再生方法であって、
鋳造品が回収された後の鋳型を崩壊して回収鋳物砂を得る工程と、
該回収鋳物砂を磁気選別手段によって磁選クロマイト砂と磁選セラミックス砂とに選別する工程と、
前記磁選クロマイト砂を気流分離手段によって風選クロマイト粗粉と風選セラミックス微粉とに分離する工程と、
を有することを特徴とする鋳物砂の分離再生方法。
【請求項２】
鋳型を形成する少なくともセラミックス砂とクロマイト砂との２種類の鋳物砂の分離再生方法であって、
鋳造品が回収された後の鋳型を崩壊して回収鋳物砂を得る工程と、
該回収鋳物砂を磁気選別手段によって磁選クロマイト砂と磁選セラミックス砂とに選別する工程と、
前記磁選クロマイト砂を気流分離手段によって風選クロマイト粗粉と風選セラミックス微粉とに分離する工程と、
前記風選クロマイト粗粉と新鮮なクロマイト砂とを混合して処理クロマイト砂を得る工程と、
前記磁選セラミックス砂に新鮮なセラミックス砂を混合して処理セラミックス砂を得る工程と、
を有することを特徴とする鋳物砂の分離再生方法。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２１８０４５（Ｐ２０１２−２１８０４５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７８６８（Ｐ２０１１−８７８６８）
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００２３１８５５）日本鋳造株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００２３１８５５）日本鋳造株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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