CH681283A5

CH681283A5 -

Info

Publication number: CH681283A5
Application number: CH2663/90A
Authority: CH
Inventors: Hermann Jacob
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1993-02-26
Also published as: DE4121765A1; FR2665853A1; DK146691D0; ES2044765A1; ES2044765B1; ITMI912256A1; IT1251223B; GB2246974B; DE4121765C2; GB9117650D0; GB2246974A; ITMI912256A0; CS254191A3; BE1005037A5; NL9101320A; JPH04231142A; SE9102354L; US5219123A; SE9102354D0; DK146691A

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Regenerierbehandlung von Giesse-rei-Altsanden für deren Wiederverwertung anstelle von Neusand.

Die Stahl- und Eisengiessereitechnik und hier besonders die Formtechnik bedient sich Ressourcen, die stark von den Erfordernissen und Zwängen der Umweltverträglichkeit abhängen. Dazu gehört insbesondere der Formsand, mit dessen Hilfe die Modellierfähigkeit der Gussform bestimmt wird.

Man unterscheidet hier Natursande und daneben die synthetischen Sande. Letztere sind reine, in aller Regel gewaschene und klassifizierte Quarzsande ohne jeglichen Zusatz von organischen und/oder anorganischen Beimengungen oder gar Verunreinigungen.

Diesen so reinen in seiner Komzusammensetzung durch die Grösse der Einzelkörner bestimmten Sand gilt es nun modellierbar zu machen, und zwar mit Hilfe von genau abgestimmten und dosierten Zuschlagstoffen organischer wie anorganischer Natur.

Beim üblichen Formsandkreislauf einer Giesserei z.B. mit tongebundenem Nassguss-Sand wird von dem an der Auspackstelle anfallenden Altsand der grösste Teil über eine Aufbereitungsanlage der Wiederverwendung in der Nassgussformerei zugeführt. Dieser Altsand ist ein Gemisch aus überwiegend tongebundenem Formsand und kleineren Anteilen von chemisch gebundenem Kemsand, der als Neusand über die Kernmacherei erstmals in den Kreislauf eingeführt wurde. Im Altsand sind regelmässig noch aktiver Bindeton (Bentonit) sowie kohlige Rückstände, insbesondere verkokter, poröser Kohlenstaub enthalten. Ausserdem werden die Sandkörner bei mehrmaligem Umlauf zunehmend strukturell verändert, indem jeweils durch die Hitzeeinwirkung des Giessmetalls ein Teil des Bindetons totgebrannt wird und als keramische poröse Oberflächenschicht auf den Quarzkörnern haften bleibt (sogenannte Oolithi-sierung).

Es sind nun einige Verfahrenstechniken entwickelt und angewendet worden, die verbrauchte Zuschlagstoffe wie Bentonit und kohlige Rückstände von den Quarzkörnem trennen, um so wenigstens den in grossen Mengen anfallenden Quarzsand einer neuerlichen Wiederverwendung zuzuführen. Diese Trennung von Quarzsand und verbrauchter Bindemittel etc. gelingt je nach Anwendungstechnik jedoch recht unterschiedlich in bezug auf den die Einzelkörner noch umfangender Reststoffe, deren prozentualer Anteil insgesamt durch Prüfverfahren ermittelt wird. Die ermittelten Parameter werden unter den Begriffen Glühverlust, Schlämmstoff, Siebanalyse und pH-Wertbestimmung zusammengefasst und bestimmen in ihrer Gesamtheit die neuerliche Wiederverwendung des Sandes.

Die aufgeführten Sand-Qualitätsparameter stellen jeder für sich einen Gesamtwert einer bestimmten Sandprüfmenge dar. In der Praxis wird jedoch der Sand in dem Zustand wie er zur Regenerierung anfällt, in seiner Gesamtheit ohne Rücksicht auf seine Korngrössen-Zusammensetzung beurteilt.

Es entspricht somit dem Stand der Technik, dass zur Qualitätsbeurteilung eines Sandes diese Parameter sich nicht aus dem Einzelkorn bestimmter Grösse beziehen, sondern auf den sich ergebenden resultierenden Mittelwert der Prüfmenge. Nun ist es jedoch so, dass die heutigen Mischverfahren und die dazu vorhandenen Apparaturen eine sehr gleichmässige und homogene Bindemittelverteilung auf den Oberflächen der Sandkörner ermöglichen. Das heisst, die Bindemittelzugabe ist gewicht- und nicht oberflächenbezogen. Die anteiligen Oberflächen einer Prüfmenge Sand lassen es nun zu, dass die Bindemitteldosierungen sich nicht auf die Zahl kleiner oder grösserer Körnungen bezieht, sondern auf die Gewichtsmenge schlechthin.

In der Praxis ist es jedoch so, dass gravimetrisch gleiche Prüfmengen Sand nach grösseren und kleineren Körnungen getrennt recht unterschiedliche Oberflächen aufweisen.

Geht man davon aus, dass die Flächenbelastung mit Zuschlagstoffen grösserer und kleinerer Kömer gleich ist, bedeutet dies, dass ein Gramm z.B. grosser Körnungen insgesamt weniger Bindestoffe aufweist, als die gleiche Vergleichsmenge kleiner Körnungen auf Grund der grösseren Oberflächenverhältnisse.

Die Gesamtheit des anfallenden zu regenerierenden Sandes in seiner Gesamtheit, gleich mit welcher Systemtechnik auch immer behandelt wird, erfährt eine recht pauschale Reinigung in bezug auf Zeit und Energieeinbringung. Ein differenzierender Faktor bezüglich Zeit, Systemtechnik und somit Energieeinbringung wäre geboten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Regenerierung von Giesserei-Altsanden vorzuschlagen, bei dem die Behandlung des Sandes selektiv auf Grund der Körnungsunterschiede erfolgt. Damit soll ein einheitlicher Reinigungsgrad der Quarzkörner unabhängig von ihrer Grösse erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachfolgend näher beschrieben:

In einer ersten Verfahrensstufe erfolgt die mechanische Grundbehandlung, wie Trennung von Sand und Knollen, zerkleinern der Knollen, Ausscheidung von Fremdstoffen wie Eisenteile, Holz-/Glasreste und ähnliches. Eine Entstaubung, gegebenenfalls Trocknung des Sandes wie auch Kühlung so weit erforderlich, sind ebenfalls vorgesehen.

In einer zweiten Verfahrensstufe wird eine qualifizierte Behandlung der Sandmenge vorgenommen. Durch Reib- und Scheuereinwirkung, durch Entstaubung, Prallreinigung und gegebenenfalls thermische

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Behandlungstechnik wird der Sand weiter gereinigt. Dabei erfolgt die Trennung von verkokten, versinterten oder gar verbrannten Binderanteilen vom Quarzkorn. Die thermische Behandlungsstufe des Sandes sollte sehr einschränkend angewendet werden.

Nach dieser zweiten Verfahrensstufe erfolgt eine Prüfung des Sandes um die eingangs genannten Parameter, Glühverlust, Schlämmstoffanteil und pH-Wert festzustellen und die Siebanalyse vorzunehmen.

Bis zu diesem Verfahrensschritt wird der Sand in seiner Gesamtheit behandelt, unabhängig von der darin enthaltenen Korngrössenanteile. Die nachfolgende Tabelle zeigt jedoch, dass der regenerierte Sand nach der beschriebenen ersten und zweiten Verfahrensstufe in Abhängigkeit der Korngrösse folgende Glühverluste und Schlämmstoffwerte aufweist.

Korngrösse

Glühverlust

Schlämmstoff

> 0,5 mm

0,65%

0,37%

0,09-0,125 mm

0,92%

0,68%

0,06-0,09 mm

1,18%

1,58%

Die ermittelten Werte belegen, dass mit zunehmender Korngrösse bei gleicher Behandlungsdauer und Intensität die Werte immer besser werden, d.h. ein grober Sand ist reiner als ein kleinkörniger Sand. Da aber bei der heutigen Sandbeurteilung von einem jeweiligen Mischwert ausgegangen wird, ist der gute grobe Sand regelmässig negativ beeinflusst vom kleinen oder feinen Sand.

Will man diese negative Beeinflussung eliminieren, dann hat hier eine Selektion zwischen grossen und kleinen Körnern zu erfolgen. Somit wird in einer dritten Verfahrensstufe erfindungsgemäss die Sandmasse nach Korngrössen aufgeteilt und die kleinen Körner, die nachgewiesenermassen einen höheren Schlämmstoffanteil und Glühverlust enthalten, einer weiteren Behandlung zugeführt, die eine intensive thermische Behandlung einschliessen kann. Dabei kann die thermische Behandlung sowohl eine Temperaturerhöhung wie eine Temperatursenkung beinhalten. Bei einer Behandlung mit erhöhten Temperaturen geht man erfindungsgemäss nur soweit, bis die Binderschicht etc. gesprengt wird. Es erfolgt keine Verbrennung.

Es ist aber auch möglich, durch Temperatursenkung (Vereisung) bei minus 15 bis minus 20°C jene thermischen Spannungen in die umhüllenden Binder einzubringen, die eine Versprödung der umhüllenden Schicht ermöglichen. Danach kann die Sandmasse einer weiteren mechanischen Regenerierung zugeführt werden, so dass in dieser Verfahrensstufe die sogenannten «Schadstoff»-Panzer weggesprengt werden können und ein nunmehr reines Korn resultiert.

Wenn die Reinigung der kleinen Körner abgeschlossen ist, werden diese der übrigen Sandmasse wieder zugegeben und im Sandkreislauf weitergeleitet.

Beispiel:

In einer vorbestimmten Menge eines zu regenerierenden Sandes wurde der Anteil an Binderstoffen von der körnigen Grundmasse getrennt. Anschliessend wurde die vorgereinigte Sandmasse einer pneumatischen Behandlung unterzogen, bevor mit Hilfe eines Siebes eine Trennung zwischen grossen und kleinen Körnern vorgenommen wurde. Es hat sich gezeigt, dass ca. 25% der Sandmasse als Kleinkörner ausgeschieden wurden. Dabei ist unter Kleinkorn eine Körnung zu verstehen, bei der der Korndurchmesser 0,1 mm nicht überschreitet. Die ausgeschiedene Kleinkornmasse wurde während einer vorbestimmten Zeit auf einer Temperatur von ca. 300°C gehalten, etwa so lange bis ausreichend thermische Spannungen im Schadstoffpanzer aufgebaut wurden, um eine Versprödung herbeizuführen. Die Wärmebehandlung wird unterbrochen, bevor sich ein Temperaturausgleich zwischen Kornmittelpunkt und Schadstoffhülle einstellt. Danach wird die so gereinigte Sandmasse mechanisch weiterbehandelt, bis der Schadstoffpanzer von jedem Korn vollständig abgesprengt ist.

Das beschriebene Verfahren ist besonders umweltfreundlich, weil im Gegensatz zu den bekannten thermischen Verfahren keine Verbrennung erfolgt, so dass eine dadurch entstehende Umweltbelastung entfällt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur selektiven Regenerierbehandlung von Giesserei-Altsanden für die Wiedervenwendung anstelle von Neusand, gekennzeichnet durch mehrere Verfahrensstufen, wobei

- in einer ersten Stufe eine Trennung von Anteilen der Bindestoffe von der körnigen Grundmasse mittels mechanischer Mittel erfolgt,

- in einer zweiten Stufe die Sandkörner beschleunigt werden, um eine Scheuerwirkung der einzelnen Sandkörner untereinander zu erzeugen,

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- in einer dritten Verfahrensstufe eine Trennung zwischen grossen und kleinen Körnern vorgenommen wird und

- in einer weiteren Verfahrensstufe die kleinen Körner nachbehandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbehandlung der kleinen Körner thermisch erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbehandlung der kleinen Körner mechanisch, z.B. durch Waschen mit anschliessender Trocknung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der thermischen Behandlung eine Temperaturerhöhung auf ungefähr 300°C erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung eine Unterkühlung der zu behandelnden Sandmenge auf minus 15 bis minus 20°C beinhaltet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung durch Sieben erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinen Körner aus dem System ausgeschieden werden.

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