DE3103030C2

DE3103030C2 - Verfahren zur Gewinnung von Gießereisand aus gebrauchtem Gießereisand

Info

Publication number: DE3103030C2
Application number: DE3103030A
Authority: DE
Inventors: Hans 5206 Neunkirchen-Seelscheid Bauer; Heinz-Withold 4300 Essen Schmitz
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1981-01-30
Filing date: 1981-01-30
Publication date: 1984-05-03
Also published as: JPS57142741A; GB2092040B; FR2498957B1; DE3103030A1; BE891935A; FR2498957A1; US4491277A; GB2092040A

Abstract

Zur Erzielung von sauberen Quarzsandkörnern sowie eines eisenfreien, wiederverwertbaren Gießereisandes wird gebrauchter Gießereisand nach Abtrennung von Eisenbestandteilen auf einem Magnetscheider einer thermischen Behandlung in einem Wirbelschichtofen einem Zerkleinerungsprozeß in einer Gegenstromprallmühle unterzogen. Die Behandlung im Wirbelschichtofen dient der Verbrennung des Kohlenstoffgehaltes und der Versprödung eines Bentonitanteiles, welche die Voraussetzung für dessen vollständige Entfernung von den Oberflächen der Quarzsandkörner ist. Die Verwendung einer Gegenstrom-Prallmühle ermöglicht neben einer genauen Einstellung der aufgewendeten Zerkleinerungsenergie, wodurch eine Zerstörung der Quarzsandkörner vermieden werden kann, einen verschleißarmen Betrieb.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Gießereisand aus gebrauchtem Gießereisand, wobei der gebrauchte Gießereisand nacheinander eine Magnetscheidezone, eine thermische Behandlungszone und eine Reinigungszone durchläuft

Gebrauchter Gießereisand stellt bekanntlich ein Gemenge von mehr oder weniger großen Agglomeraten aus Quarzsandkörnern, Staub, Bindemitteln sowie metallischen Partikeln dar, welche vom Gießprozeß herrühren. Insbesondere die Bindemittel liegen in diesem Gemenge teils in loser Form vor, haften jedoch teilweise auch an den Quarzsandkörnern an. Als Bindemittel kommen üblicherweise Bentonit, Kunstharze auf Phenol- bzw. Resolbasis, Wasserglas bzw. in Betracht.

Erhöhte Kosten für die Bereitstellung von Neusand, für den Transport, für eine geordnete Deponie von Altsand, sowie behördliche Auflagen, insbesondere mit Hinblick auf die Reinhaltung des Grundwassers, lassen eine Rückführung von gebrauchtem Gießereisand in den Gießerei- bzw. Formgebungsprozeß wünschenswert erscheinen. Einer Verwertung des Altsandes muß jedoch eine entsprechende Aufbereitung vorgeschaltet werden, welche auf eine Entfernung von störenden Begleitelementen, wie Feinkornanteile und Bindemittel, aus dem erwähnten Gemenge und somit auf die Bereitstellung eines ohne Einschränkungen wieder verwertbaren Sandes gerichtet ist.

Aus der DE-OS 22 52 217 ist ein Verfahren zum Rückgewinnen von Formsand aus Bruchstücken und Resten von Formmasken, Formen, Kernen oder dergleichen zwecks Wiederverwendung als Formgrundstoff bekannt, wobei diese Stücke nach Zerkleinerung, Metallabscheidung und Glühung anschließend eine Kornreinigung durch mechanisches und/oder pneumatisches Aneinanderreihen der Körner erfahren. Die Kornreinigung soll durch Kollern oder Prallen beziehungsweise in pneumatischen Prallrohren durchgeführt werden, wonach die Sandkörner aneinander und auf den Aggregatoberflächen beziehungsweise an den Innenflächen der Prallrohre gerieben werden, so daß die versprödeten Bentonitanteile abplatzen. Eine Einrichtung zum Rückgewinnen von Gießerei-Formgrundstoff zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist aus der DE-OS

22 52 259 bekannt

Für die Reinigung von Gießereialtsand wi:rde in der DE-OS 28 23 578 vorgeschlagen, einen mit Altsand beladenen Luftstrom aus einem Rohr zum Vermindern der Geschwindigkeit durch einen Expansionsraum hindurchzuführen und anschließend zum Aufprall gegen ein Hindernis zum Beispiel eine Prallglocke zu bringen, wobei eine Richtungsumkehr mit Gegenstromprallung der Sandkörner erreicht wird. In dem Expansionsraum entweicht die Luft seitlich aus dem an sich sehr stark gebündelten Strom aus Sand und Luft Bei diesem Entweichen werden die kleineren Sandkörner jedoch teilweise aus dem gebündelten Strom mit nach außen herausgerissen, wobei ein nicht unerheblicher Teil dieser kleinen Sandkörner überhaupt nicht mehr die Prallglok- ke erreicht Diese kleinen Sandkörner können sich nur noch bei der zum eigentlichen Hauptstrom quergerichteten Bewegung an größeren Sandkörnern scheuern.

Die bekannten Reinigungsanlagen unterliegen dort starkem Verschleiß mit Materialabrieb, wo Sandpartikel mit hoher Energie auf Werkzeuge und Gehäuseteile treffen. Dabei können wiederum störende Begleitelemente im Formsand entstehen, die in einem weiteren Verfahrensschritt entfernt werden müßten. Hierbei sind insbesondere eisenhaltige Partikel zu erwähnen, welche während des Gießereiprozesses mit den Quarzsandkörnern zusammensintern würden.
An eine notwendige Zerkleinerungseinrichtung, welehe die Auflösung dieser erwähnten Altsandagglomerate bewirkt, muß die Anforderung gestellt werden, daß die Bindemittelkrusten von den Quarzkörnern sauber entfernt werden, wobei gleichzeitig die Quarzkörner selbst nicht zerstört werden dürfen, um einen unerwünschten Feinkornanfall aus Quarzsand zu verhindern. Es muß ferner beachtet werden, daß das Kollern, Reiben oder Mahlen von Quarzsand allgemein einen erheblichen Verschleiß von Mahlwerkzeugen, insbesondere bei Schlagmühlen, jedoch auch bei Schwingmühlen mit sich bringt, wodurch die Wirtschaftlichkeit eines Regenerierungsverfahrens erheblich belastet wird. Ein weiteres, jie Wahl eines geeigneten Zerkleinerungsaggregates erschwerendes Moment ist der Umstand, daß der Verschleiß während des Mahlprozesses einen unvermeidbaren, für die Verwendung des Sandes im Rahmen eines Gießprozesses jedoch sehr schädlichen Eisenabrieb mit sich bringt, welcher in einer weiteren Verfahrensstufe entfernt werden müßte. Zwar könnten zumindest Schwingmühlen grundsätzlich mit einer eisenfreien Auskleidung sowie entsprechenden Mahlkörpern versehen werden — dies brächte jedoch verhältnismäßig hohe Investitionskosten mit sich, welche ebenfalls die Wirtschaftlichkeit des Regenerierungsverfahrens in Frage stellen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Gießereisand aus gebrauchtem Gießereisand zu konzipieren, welches in wirtschaftlicher Weise unter Lösung der oben aufgeführten Probleme zur Bereitstellung eines von für einen Gießprozeß schädlichen Bestandteilen befreiten und somit problemlos wiederverwertbaren Formsandes führt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 in der Reinigungszone eine Behandlung des Gießereisandes durch Gegenstromprallung erfolgt, wobei Luftgeschwindigkeiten von 30 m/s bis 50 m/s eingesetzt werden.

In einer Magnetscheidezone erfolgt die Abtrennung

von eisenhaltigen Komponenten aus dem gebrauchten Gießereisand, während in der thermischen Behandlungszone neben einer Verbrennung von Kohlenstoff mineralogische Umwandlungen von Bindemittelanteilen und Quarzsand stattfindet

Zum Beispiel wird Bentonit durch die thermische Behandlung totgebrannt, dabei in Mullit umgewandelt und versprödet Diese Versprödung ist Voraussetzung für die fast vollständige Abtrennung des Mullns von der Quarzsandoberfläche, so daß als Produkt der Reinigungszone schließlich ein Gemenge aus sauberen, von Bindemittelkrusten befreiten Quarzsandkörnern und Bindemittelpartikeln in feinkörniger Form ansteht, aus welchem anschließend mittels bekannter Verfahren der Grobkornanteil, nämlich die Quarzsandkörner, als Fertigprodukt des erfindungsgemäßen Regenerierungsverfahrens gewonnen werden.

Als sehr vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Reinigung des gebrauchten Gießereisandes durch Gegennstromprallung mit Luftgeschwindigkeiten von 30 m/s bis 50 m/s. Das Verfahren der Gegenstromprallung ist mit sehr geringem Verschleiß des entsprechenden Reinigungsaggregates verbunden, wobei gleichzeitig durch Einstellung entsprechender Luftgeschwindigkeiten die eingesetzte Zerkleinerungsenergie derart gesteuert werden kann, daß die Quarzsandkörner von anhaftenden Bindemittelresten zwar gereinigt, jedoch nicht zerstört werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der gebrauchte Gießereisand in der thermischen Behandlungszone höchstens 45 mirr bei Temperaturen von wenigstens 870° C verweilt. Die thermische Behandlung erfolgt vorzugsweise in einem Wirbelschichtofen. In der Wirbelschicht, die aus glühendem Sand besteht, findet eine intensive Durchmischung mit heißem Gas statt, wobei der Kohlenstoffanteil und andere organische bzw. brennbare Bestandteile verbrennen. Während beim Quarz eine Modifikationsänderung in Tridymit eintritt, die zu vorteilhafter erhöhter Formbeständigkeit bei einem nachfolgenden Gießprozeß führt, wird der Bentonitanteil totgebrannt, d. h. in Mullit umgewandelt und auf diese Weise versprödet.

Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß der Gießereisand nach Durchlaufen der thermischen Behandlungszone und vor Eintritt in die Reinigungszone gekühlt wird. Die Kühlung dient der thermischen Entlastung des nachgeordneten Reinigungsprozesses, wobei gleichzeitig die in der thermischen Behandlungszone in den Sand eingebrachte Wärme teilweise zurückgewonnen werden und in beliebiger Weise Verwendung finden kann.

Ein schematischer Stammbaum des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt.

Gebrauchter Gießereisand wird je nach Aiizahi der verschiedenen Sandsorten gemäß Pfeil 1 einem Mehrkammersilo 2 aufgegeben und gelangt anschließend über eine Bandwaage 3 dosiert auf einen Magnetscheider 4. Der Magnetscheider 4 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zweckmäßigerweise als Schwachfeldtrommelmagnetscheider ausgestaltet. Die in letzterem abgetrennten magnetisierbaren Anteile des Altsandes gelangen als ein erstes Abfallprodukt gemäß Pfeil 5 in einen Behälter 6.

Die nicht magnetisierbaren Anteile des Altsandes werden anschließend von dem Magnetscheider 4 über einen Ausgleichsbunker 7 mittels eines Rohrförderers 8 einem Ofen zur thermischen Behandlung von gebrauchtem Gießereisand, hier einem Wirbelschichtofen 9 aufgegeben.

Der Wirbelschichtofen 9 besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen, vertikal angeordneten, ausgemauerten Brennkammer, in deren unteren Bereich Heißgase entsprechend den Pfeilen 10 eingeführt werden. Diese Heißgase entstammen einer zeichnerisch nicht dargestellten, an sich beliebigen Heißgasquelle und werden in solcher Menge mit solcher Temperatur in den Wirbelschichtofen 9 eingeführt, daß sich in dessen Brennzone eine Wirbelschicht mit einer Temperatur von mindestens 870° C einstellt

Ein Feinkornanteil aus Staub und Bentonitabrieb verläßt den Wirbelschichtofen 9 gemäß Pfeil 11 zusammen mit den heißen Abgasen. Dieser Feinkornanteil wird in einem Staubfilter 12 abgetrennt und gelangt anschließend gemäß Pfeil 13 in einen Mischer 14. Mit 15 ist ein Abgasgebläse bezeichnet, mittels welchem die entstaubten Abgase anschließend über einen Kamin 16 in die Atmosphäre abgegeben werden.

Aus dem Wirbelschichtofen 9 gelangt der thermisch behandelte Altsand über eine Kühlstufe, weiche im gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei hintereinandergeschalteten Kühlern 17 und 18 besteht über einen Rohrförderer 19 in eine Luftstrahlmühle, vorzugsweise eine Gegenstrom-Prallmühle 20. Der Sand hat am Austrag des Kühlers 17 eine Temperatur von ca. 250⁰C und weist nach Verlassen des Kühlers 18 eine Temperatur von ca. 25° C bis 30° C auf.

Die Reinigungszone der Gegenstrom-Prallmühle 20 besteht aus zwei einander gegenüberliegend angeordneten, mit Druckluft betriebenen Injektoren, die das zu reinigende Gut ansaugen und auf Geschwindigkeiten von ca. 30 m/s bis 50 m/s beschleunigen. Die aus diesen Injektoren austretenden, feststofführenden Druckluftstrahlern prallen frontal aufeinander und die Putzarbeit erfolgt allein durch Zusammenprall der Teilchen untereinander. Die Gegenstromprallmühle 20 dient somit dem Ablösen fester Krusten, bestehend aus Bindemittelresten von den Quarzsandoberflächen, ohne daß es hierbei zu einer Zerkleinerung der Quarzsandkörner selbst kommt. Das Austragsprodukt der Gegenstromprallmühle 20 ist somit ein Gemenge aus Quarzsandkörnern als Grobkornanteil und Krustenpartikel als Feinkornanteil.

Das die Gegenstrom-Prallmühle 20 verlassende Gemenge wird anschließend in einem Sichter 21 in seine beiden Kornfraktionen zerlegt, wobei die Grobkornfraktion als Fertiggut den wiederverwertbaren und von störenden Begleitelementen befreiten Gießereisand darstellt und gemäß Pfeil 22 abgeführt wird. Durch Veränderung der den Sichterbetrieb kennzeichnenden Parameter können hierbei in einfacher Weise unterschiedliche Sandqualitäten, z. B. unterschiedliche Kornklassen hergestellt werden.

Die Feinkornfraktion des Austragsproduktes des Sichters 21 gelangt gemäß Pfeil 23 in ein Staubfilter 24 und wird hier aus dem übrigen Abgasstrom getrennt, welcher über ein Abgasgebläse 25 und den erwähnten Kamin 16 ins Freie befördert wird.

Die im Staubfilter 24 abgetrennte Feingutfraktion wird anschließend im Mischer 14 zusammen mit der Feingutfraktion dei Staubfilters 12 unter Zusatz von Wasser oder Abfallschlamm einer Gießerei gemäß Pfeil 26 zu einem deponierfähigen, nicht staubenden Abfallprodukt gemischt, weiches gemäß Pfeil 27, gegebenenfalls nach einer Granulierung mittels bekannter Verfahren in einem Behälter 28 gesammelt wird.

Als Produkte des erfindungsgemäßen Verfahrens fal-

3ί 03 030

len somit drei Komponenten an, nämlich magnetisierbare Anteile in einem Behälter 6 als erstes Abfallprodukt, Staubanteile und Bindemittelpartikel als ein zweites Abfallprodukt in einem Behälter 28, sowie der wiederverwertbare Gießereisand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Gießereisand aus gebrauchtem Gießereisand, wobei der gebrauchte Gießereisand nacheinander eine Magnetscheidezone, eine thermische Behandlungszone und eine Reinigungszone durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reinigungszone eine Behandlung des Gießereisandes durch Gegenstromprallung erfolgt, wobei Luftgeschwindigkeiten von 30 m/s bis 50 m/s eingesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießereisand in der thermischen Behandlungszone höchstens 45 Minuten bei Temperaturen von wenigstens 870⁰C verweilt.

3. Verfahren nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießereisand nach Durchlau fen der thermischen Behandlungszone und vor Eintritt in die Reinigungszone gekühlt wird.