DD296867A5

DD296867A5 - Verfahren zur regenerierung von gebrauchten gruenem formsand

Info

Publication number: DD296867A5
Application number: DD90342814A
Authority: DD
Inventors: Robert J Seeley
Original assignee: ��@��@��Kk��
Priority date: 1989-08-23
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1991-12-19
Also published as: PL286599A1; ES2044449T3; CN1049620A; CS411790A3; EP0414388B1; EP0414388A3; AU6123090A; AU618716B2; DE69003495D1; CA2021419A1; CN1026560C; DE69003495T2; US4952246A; EP0414388A2; JPH0386351A

Abstract

Bei der Anlage und dem Verfahren zur Regenerierung von gruenem Formsand mit einem Resttongehalt, wird dieser dadurch regeneriert, dasz er gesiebt und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0% vorgetrocknet wird. Der Sand wird kalziniert, um organische Stoffe zu verbrennen, abgekuehlt und anschlieszend mechanisch gereinigt, um mechanisch gebundenen Ton und einen Teil des Tons, der magnetisch am Sand haftet, loszuloesen, mit einer Loesung aus Saeure und Wasser gemischt, um mit dem uebrigen, magnetisch am Sand haftenden Ton eine Reaktion einzugehen, so dasz sich dieser Ton vom Sand loesen kann, getrocknet, um den losgeloesten Ton freizusetzen und vom so freigesetzten Ton befreit.{Regenerierung; Gieszereisand, gruen, gesiebt, kalziniert, gereinigt, mechanisch; Saeure; Wasser, gemischt; getrocknet; Ton, loesen}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Ausqangssituotion der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Aufarbeitung oder Regenerierung von grünem Gießereisand, der zur Herstellung von Metallgußteilen verwendet wird.

Grüner Sand ist ein Gemisch aus Sand, Ton, organischen Haftfähigkeitsverbesserem und Wasser, das bei der Herstellung von Gießereiformen verwendet wird, in die flüssige Metalle gegossen werden, die man dann so weit abkühlen läßt, daß ein Metallformgußteil ohne Beschädigung daraus ent lommen werden kann. Grüner Sand besitzt im typischen Fall einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen etwa 3Ma.-% und 4Ma.-% und einen Tongohalt zwischen etwa 5Ma.-% und 12Ma.-%, wobei die Feuchtigkeit und der Ton vor dem Eingießen des flüssigen Metalls im wesentlichen gleichmäßig in der gesamten Form verteilt sind.

Nach dem Eingießen des flüssigen Metalls in eine Form aus grünem Sand erstarrt das Metall langsam. Nach dem Erstarren wird das Gußteil vom Formsand getrennt und der Sand für eine spätere Wiederverwendung gesammelt. Es ist jedoch nicht möglich, den gesamten Sand wieder zu verwenden, Es ist deshalb allgemein üblich, nach Abschluß jedes Gießvorganges einen vorher festgelegten Anteil des Formsandes durch eine gleich große Menge von neuem Sand und Ton zu ersetzen. Ein offensichtlicher Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß ein Teil des nicht mehr verwendeten Sandes aktive Bindemittel oder Bindemittel, die sich wieder reaktivieren können, enthält, so daß dieser nicht mehr verwendete Sand entsprechend entsorgt werden muß. Die Umweltschutzbestimmungen auf Bundes- und Länderebene in bezug auf die Entsorgung von Gießereisand sind äußerst streng geworden. Das hat wiederum die Schließung vieler Landaufschüttungsdeponien für Gießereisand erzwungen und die Entsorgungskosten in sehr hohem Maße steigen lassen. Infolgedessen halten es Gießereien für notwendig, grünen Sand als eine wünschenswerte Alternative zu den hohen Kosten und der zukünftigen Haftung im Zusammenhang mit der Entsorgung von Altsand selbst in einer zugelassenen Landaufschüttungsdeponie zurückzugewinnen, zu regenerieren und wiederzuverwenden.

Bei den meisten Gießereianwendungen von grünem Sand ist die Verwendung von thermisch regeneriertem Sand für die Herstellung von kaltaushärtenden Formkernen und zur Deckung eines Teils der erforderlichen neuen Sandmenge, die dem grünen Formsand zugegeben werden muß, vorgesehen. Es gibt jedoch zum gegenwärtigen Zeitpunkt kein Verfahren zur

Aufarbeitung und Regenerierung von grünem Sand, das in beständiger Weise einen wiederverwendbaren Qualitätssand liefern kann.

Wenn grünor Sand thermisch regeneriert wird, dann unterliegt er einer starken Erhöhung dos pH-Wortes während der Knlziniorung. Als Kalzinierung wird hier die Erhitzung des Sandes auf oino hohe Temporatur bozoiehnet. Es wird angonommon, daß der zurückbleibende Ton die Ursache für die Erhöhung des pH-Wertes ist, weil die gleiche Art von Sand dann, wenn sie mit einem organischen kaltaushärtenden Bindemittel verschon ist, nur eine geringe oder keine Veränderung des pH-Wertes während der thermischen Regenerierung aufweist. Die Hersteller von Anlagen zur thermischen Regenierung von Gioßereisand haben sich darauf konzentriert, den Tongehalt im regenerierten Sand zu verringern.

Es sind bei der thermischen Regenerierung spezifischer Sandarten gewisse Erfolge erzielt worden, wobei jedoch selbst eine gründliche mechanische Reinigung nicht in beständiger Weise einen wiederverwendbaren, thermisch regenerierten Qualti(ätssand geliefert hat. Selbst dann, wenn die zurückbleibende Tonmenge unter 0,25% verringert wird, ist der pH-Wert des thermisch regenerierten grünen Sandes zu hoch, um ein erfolgreiches Wiederzusammenkleben des Sandes in einem durch Säure abgebundenen, kaltaushärtenden Bindemittelsystem zu ermöglichen.

Ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist demerusprechend die Schaffung einer Anlage und eines Verfahrens zur Aufarbeitung oder Regenerierung von grünem Gießereisand, der zur Herstellung von kaltaushärtenden Formkernen verwendet werden und einen Teil der erforderlichen Menge von neuem Sand, die dem grünen Formsand zugegeben werden muß, liefern kann. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Anlage und eines Verfahrens, die thermisch regenerierten Sand liefern werden, dor einen pH-Wert besitzt, der gleich dem oder niedriger als der pH-Wert von Neusand ist. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen thermisch aufgearbeiteten oder regenerierten grünen Sand zu erhalten, der dann, wenn er in Versuchsanwendungen eingesetzt wird, mit einer Zugfestigkeit zusammenklebt, die etwa der von Neusand entspricht.

Eine gründliche mechanische Reinigung von thermisch regeneriertem grünem Sand, wie sie bereits im Vorhergehenden erwähnt wurde, verringert in sehr starkem Maße die zurückbleibende Tonmenge, führt jedoch oftmals nur zu einer minimalen Senkung des pH-Wertes. Diese Erscheinung hat mich dazu veranlaßt, zu untersuchen, was mit dem Sand und dem Ton sowohl während der thermischen Kalzinierung als auch während der mechanischen Reinigung geschieht. Ich habe mit Hilfe eines Mikroskops mit einer 10OOfachen Vergrößerung festgestellt, daß nach einer thermischen Regenerierung die Oberflächen der einzelnen Tonkörner sehr rauh aussahen. Diese Oberflächenrauheit schien nicht durch Abrieb entstanden zu sein. Meine Untersuchung ergab, daß die Oberflächen der Tonkörner eine Schuppenbildung aufwiesen. Ich zog daraus die Schlußfolgerung, daß es bei dem einzelnen Tonkorn saibst zu einer lonenstrukturänderung kam. Ich entdeckte außerdem, daß kleine Tonteilchen an den Sandkörnern haften blieben. Die Haftung war keine mechanische Haftung. Es war vielmehr eine magnetische Haftung. Größere Tonteilchen blieben nicht an Sandkörnern haften. Wenn ich jedoch bei den Tonteilchen, die an den einzelnen Sandkörnern haften blieben, den Versuch unternahm, ein solches Tonteilchen von einem Sandkorn zu trennen, dann kam es zu einer erneuten Herstellung einer Haftverbindung mit dem Sandkorn, sobald es damit in Berührung kam. Ich bin deshalb zu der Schlußfolgerung gelangt, daß die lonenstrukturänderung nur an den Oberflächen der Tonteilchen stattfand. Meine Beobachtungen überzeugten mich davon, daß die typische Ermittlung des Tongehaltes im Formsand nach dem AFS-Verfahren (Abk. f. „American Foundrymen's society" - Gesellschaft der Gießereiunternehmer der USA) nach einer Kalzinierung und gründlicher mechanischer Reinigung nicht wirklich repräsentativ für die zurückbleibende Tonmenge ist. Ich glaube, daß die zurückbleibende Tonmenge 2- bis 3mal größer als bei einer solchen Berechnung ist. Ich glaube, daß der gesamte zurückbleibende Ton, der an den Sandkörnern haften bleibt, einer lonenstrukturänderung unterliegt und daß das die Hauptursache für die Erhöhung des pH-Wertes ist. Ich halte das für den Grund dafür, warum der pH-Wert des Sandes nicht proportional zur Verringerung des Tongehaltes absinkt.

Ich habe entdeckt, daß es möglich ist, den pH-Wert dadurch zu verringern und die anhaftenden Tonteilchen dadurch vom Sand zu lösen, daß der Sand nach der Kalzinierung und mechanischen Reinigung mit einer Lösung aus Säure und Wasser gemischt wird. Die Lösung geht mit dem Ton, der an den einzelnen Sandkörnern haftet, eine Reaktion ein, so daß sich der anhaftende Ton davon lösen kann. Wenn der Sa id anschließend getrocknet wird, dann kann der Ton von den Sandkörnern freigesetzt und die freigesetzten Tonteilchen durch fluidisierte Luft entfernt werden.

Ich habe festgestellt, daß die Lösung aus Säure und Wasser in ihrer Menge und ihrem pH-Wert der zurückbleibenden Tonmenge und dem pH-Wert des thermisch regenerierten Sandes nach der Reinigung und Abscheidung angepaßt werden muß. Meine Erfindung führt zu einem thermisch regenerierten grünen Gießereisand, der einen pH-Wert besitzt, der gleich dem oder niedriger als der pH-Wert von Neusand ist, und fast völlig frei von Ton ist. DerTon, der im Sand zurückbleibt, besitzt den gleichen pH-Wert wieder Sand.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Meine Anlage zur Regenerierung von grünem Gießereisand besitzt eine Vortrocknungseinrichtung, mit der der gebrauchte Sand gesiebt und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von fast 0% getrocknet werden kann. Sie besitzt darüber hinaus einen thermischen Wirbelschichtkalzinator mit einer Einrichtung für die Zuführung des getrockneten und gesiebten Sandes in eine Kalzinierungswirbelschicht, in der dieser Sand erhitzt wird, um die darin enthaltenen organischen Stoffe zu verdampfen und zu verbrennen. Die Anlage besitzt weiterhin eine Kühleinrichtung und anschließend eine Reinigungseinrichtung, durch die der Ton, der mechanisch am Snnd gebunden ist, und ein Teil der feinen Tonteilchen, die magnetisch am Sand haften, losgelöst werden. Die Anlage besitzt darüber hinaus eine Einrichtung, durch die der Ton, der durch die Reinigungseinrichtung losgelöst wurde, entfernt wird. Die Anlage besitzt außerdem eine pH-Wertanpassungseinrichtung, durch die der Sand mit einer Lösung aus Säure und Wasser gemischt wird, die mit dem übrigen magnetisch am Sand haftenden Ton eine Reaktion eingeht, '.o daß sich der Ton vom Sand lösen und der pH-Wert des übrigen Sandes verringert werden kann. Es ist eine Trocknungseinrichtung vorhanden, durch die die Lösung aus Säure und Wasser verdampft, der Sand getrocknet und der losgelöste Ton freigesetzt wird. Schließlich ist eine Einrichtung vorhanden, durch die der Ton, der vom Sand losgelöst wurde, entfernt wird.

Die Kühleinrichtung besteht vorzugsweise aus einem Kühler/Klassierer, der die Temperatur des Sandes von der Temperatur, die dieser im Kalzinator erreicht hat, auf etwa 9O⁰F verringern kann. Die Reinigungseinrichtung besitzt außerdem eine Fluidisierungsvorrichtung, durch die der gereinigte Sand in einen Fließbettzustand gebracht wird.

Die pH-Wertanpassungseinrichtung besteht aus einem pH-Wertanpassungsmischer, einer Vorrichtung, durch die die Lösung aus Säure und Wasser in den Mischer eingeführt wird, und einer Vorrichtung, durch die die Lösung aus Säure und Wassor und der Sand im Innern des Mischers gründlich miteinander gemischt werden, um oine gleichmäßige pH-Wertreaktion zu erreichen und eine lonenumstrukturierung anzuregen.

Die Trocknungseinrichtung besteht aus einer Vorrichtung, durch die der Sand, der von der pH-Wertanpassungieinrichtung erhalten wird, fluidisiert, d.h. in einen Fließbottzustand gebracht wird. Die Trocknungseinrichtung besteht darübar hinaus aus einer Vorrichtung, durch die die Fluidisierungsvorrichtung mit heißer Luft vom thermischen Kalzinator versorgt wird.

Das Verfahren gemäß meiner Erfindung besteht darin, gebrauchten grünen Sand zu sieben und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von fast 0% vorzutrocknen, den Sand zu kalzinieren, um die darin enthaltenen organischen Stoffe zu verdampfen und zu verbrennen, den Sand abzukühlen, den Sand zu reinigen, um den mechanisch gebundenen Ton und einen Teil des magnetisch am Sand haftenden Tons loszulösen, den durch die Reinigung losgelösten Ton zu entfernen, den Sand mit einer Lösung aus Säure und Wasser zu mischen, die mit dem restlichen Ton, der magnetisch am Sand haftet, eine Reaktion eingeht, so daß sich der restliche, magnetisch am Sand haftende Ton davon lösen kann, den Sand zu trocknen, um den Ton freizusetzen, der durch die Reaktion der Lösung aus Säure und Wasser mit dem Sand losgelöst wurde, und den so freigesetzten Ton aus dem Sand zu entfernen.

Der Sand wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen etwa 1400 und 165O⁰F für die Dauer von etwa 40min bis 1 h kalziniert.

Das Verfahren ist vorzugsweise so gewählt, daß der Gehalt an freiem Ton im Sand weniger als etwa 0,10Ma.-% zum Zeitpunkt der pH-Wertanpassung beträgt. Das geschieht deshalb, weil ich festgestellt habe, daß ein zu hoher Gehalt an freiem Ton in sehr starkem Maße die erforderliche Lösungsmenge aus Säure und Wasser aufgrund der Absorptionseigenschaften des Tons nach dem Kalzinieren vergrößert.

Das Mischen der Lösung aus Säure und Wasser mit dem Sand während der pH-Wertanpassung fühlt auch zu einer gleichmäßigen Verteilung der Lösung aus Säure und Wasser Im Sand, so daß eine gleichmäßige pH-Wertreaktion sichergestellt und eine lonenumstrukturiorung angeregt wird. Ich habe festgestellt, daß der erforderliche pH-Wert der Lösung aus Säure und Wasser von Gießerei zu Gießerei je nach dem pH-Wert des Sandes und der zurückbleibenden Tonmenge im Sand unterschiedlich ist.

Mein Verfahren besteht vorzugsweise darin, den Sand, der mit der Lösung aus Säure und Wasser gemischt wurde, dadurch zu trocknen, daß er mit Luft bei einer Temperatur unter etwa 300°Fin einen Fließbettzustand gebracht wird, wodurch sichergestellt wird, daß die pH-Reaktion und die lonenumstrukturierung nicht verhindert werden. Der Schritt, der aus einer Trocknung und Überführung in den Fließbettzustand besteht, besitzt vorzugsweise eine Durchlaufzeit von wenigstens 40min, um so eine maximale Trennung der losgelösten Tonteilchen zu gewährleisten. Dadurch wird der erforderliche Einsatz von Sandbindemitteln verringert und die Zugfestigkeit verbessert.

Der Sand muß vor dem Kalzinieren auf einen Feuchtigkeitsgehalt von fast 0% getrocknet und klassifiziert werden, da Feuchtigkeit zu negativen Verbrennungsbedingungen im Kalzinator führt. Die Klassifizierung verringert außerdem den Tongehalt um etwa 50% vor dem Kalzinieren. Diese beiden Schritte helfen mit, das Sinterproblem zwischen Ton und Sand zu verringern und einen geringen Anstieg des pH-Wertes zu erreichen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen In den beigefügten Zeichnungen zeigen

Fig. 1: eine Seitenansicht, die teilweise schematisch dargestellt ist, einer Anlage zur Regenerierung von grünem Gießereisand

gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig.2: eine Draufsicht der Anlage von Fig. 1 und Fig.3: ein Fließdiagramm des Verfahrens.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Hauptsächlich wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, besteht der erste Schritt in meinem Verfahren zur Regenerierung von grünem Formsand darin, die Sandklumpen und Formkernstücken auf nahezu Korngröße zu zerkleinern. Das geschieht mit Hilfe einer mechanischen Mehrstufenklumpenzerkleinerungseinrichtung (nicht dargestellt), die mit Schwingungen mit hoher Frequenz und geringerer Amplitude arbeitet. In der Klumpenzerkleinerungseinrichtung werden die Sandklumpen durch den Reibungskontakt zwischen den einzelnen Sandkörnern auf nahezu Korngröße zerkleinert, wenn der Sand die verschiedenen Stufen durchläuft. Die letzte Stufe ist ein grobmaschiges Sieb mit der Maschenzahl 12, das nur Teilchen mit einem Durchmesser von V32 Zoll passieren, wodurch eine Zerkleinerung auf die gewünschte Größe gewährleistet wird.

Wenn die Klumpen des gebrauchten grünen Sandes auf nahezu Korngröße zerkleinert werden, dann sind der Sand und der Ton der freien Luft ausgesetzt, wodurch wiederum ein Teil der Feuchtigkeit im grünen Sand verdunstet. Wenn der grüne Sand die Stufe mit dem Stab mit der Maschenzahl 12 passiert hat, dann ist der Feuchtigkeitsgehalt um wenigstens 25% verringert worden und der Sand fließfähiger geworden.

Der Sand wird dann zu einem Wirbelschichttrockner und -klassierer 6 zur Vortrocknung und Tonabscheidung weitertransportiert, der den Sand auf einen Feuchtigkeitsgehalt von fast 0% trocknet und eine Verringerung des Gesamttongehaltes um fast 50% erreicht. Der Trockner/Klassierer 6 wird mit Luft zur Herstellung eines Fließbettzustandes mit einer Temperatur von 250 bis 300⁰F versorgt, wobei dafür vorzugsweise die Abwärme des Kalzinators genutzt wird. Wenn die heiße Luft den Sand in einen Fließbettzustand bringt, dann wird die verbleibende Feuchtigkeit im Sand rasch verdampft und aus dem Trockner/Klassierer 6 abgeleitet.

Wenn die Feuchtigkeit aus dem Ton rasch verdampft, dann beginnt sich der Ton selbst von den Sandkörnern zu lösen. Die trockenen Tonteilchen besitzen eine geringere Dichte als der Sand und gelangen deshalb aus der Sandwirbelschicht S nach oben in den Staubauffangluftstrom, der sie aufnimmt und zu einem Staubabscheider (nicht dargestellt) bringt. Der Druckabfall am Trockner/Klassierer 6 beträgt etwa Vz Zoll.

-4- 269 867

Der grüne Sand bleibt etwa 1 h im Trockner/Klassierer 6. Wie berolts festgestellt wurde, werden etwa 50% dos Gesamttongehaltes bei diesem Vortrocknungs- und Klassifizierungsschritt entfernt.

Durch die Beseitigung fast der gesamten Feuchtigkeit aus dem Sand und die Verringerung des Tongohaltes um etwa die Hälfte vordem Kalzinieren des Sandes nimmt der pH-Wert des Sandes weniger als bei der gegenwärtig angewendeten Technologie zu. Grüner Sand, der unter Anwendung der gegenwärtigen Technologie thermisch regeneriert wurde, besitzt im typischen Fall einen pH-Wort von etwa 9,4. Bei Anwendung meiner Erfindung nimmt dor pH-Wert des Sandes um 1,0 weniger zu, d. h., der pH-Wort des regenerierten Sandes beträgt etwa 8,4 anstatt 9,4.

Der getrocknete und klassifizierte Sand wird dann in einen hochangeordneten Vorratsbehälter 10 gefüllt. Der Sand gelangt dann durch einen Schneckenförderer 16 mit einstellbarer Geschwindigkeit, durch den die Gießerei die Möglichkeit hat, die benötigte Sandmenge der Anlage von einer maximalen Zuführungsmenge bis zu jeder gewünschten Zuführungsmenge zu verändern, vom Vorratsbehälter 10 durch einen Zulauf mit einstellbarer Durchlaßmengo 12 zu einem thermischen Wirbelschichtkalzinator 14. Dor Sand fällt aus der Auslaßöffnung 18 des Schneckenförderers 16 in die Einlaßöffnung 20 des Kalzinators 14, der eine Kalzinierungswirbelschicht 22 bildet.

Die Temperatur des Sandes wird auf etwa 1400 bis 1650°F im Kalzinator 14 erhöht. Bei dieser Temperatur werden alle organischen Stoffe verbrannt. Die Durchlaufzeit des Sandes im Kalzinator 14 beträgt etwa 40min bis etwa 1 h. Da ein Teil dos Tons und des organischen Bindemittels sowie die gesamte Feuchtigkeit vor dem Kalzinieren entfernt werden, ist der Kalzinierungsvorgang wirksamer. Der pH-Wert bleibt um wenigstens 1,0 niedriger, wie es bereits im vorhergehenden erwähnt wurde. Der Brennverlust (LOI-Abk. f. „Loss of Ignition") ist um die Hälfte geringer. Das Vorhandensein von gesintertem Ton und Kohlenstoff wird in sehr starkem Maße verringert.

Der Sand, der vom Kalzinator 14 abgegeben wird, fällt in den Wirbelschichtkühler und -klassierer 30, in dem der Sand in einen Fließbettzustand um eine wassergekühlte reihenförmige Wärmetauscherröhrenanordnung aus Edelstahl 32 gebracht wird, die den Sand von seiner Abgabetemperatur nach der thermischen Regenerierung auf etwa 9O⁰F abkühlt. Wenn der Sand den Wirbelschichtbildungs- und -kühlungsschritt des Verfahrens durchläuft, dann wird der Ton, der durch die thermische Kalzinierung freigesetzt wird, von der Sandwirbelschicht getrennt und zum Staubabscheider (nicht dargestellt) gebracht. Der Ton besitzt eine geringere Dichte als der Sand, wodurch er bei dem Sandfluidisierungsdruck zu schweben beginnt. Die Durchlaufzeit im Kühler/Klassierer 30 beträgt etwa 40min.

Der abgekühlte Sand wird vom Kühler/Klassierer 30 in die Reinigungseinrichtung abgegeben, die in wünschenswerter Weise einen ersten Vorratsbehälter 34 besitzt, der den Sand aufnimmt und ihn über Röhren 36 in eine Prallkammer 38 abgibt, in der rotierende Hämmer 40 den Sand schlagen und ihn gegen die Innenwand 42 der Kammer 38 schleudern. Das gewährleistet, daß die Bindung zwischen dem Sand und dem Ton beseitigt wird. Viele der kleinen Tonteilchen bleiben magnetisch an den Sandkörnern haften, während die größeren mechanisch gebundenen Tonteilchen von den Sandkörnern getrennt werden. Aus der Kammer 38 gelangt der Sand in einen Wirbelschichtklassierer 44, in dem die größeren Tonteilchen durch die Fließbeltwirkung aus der Sandwirbelschicht entfernt und danach zum Staubabscheider transportiert werden. Eine Reinigungseinrichtung, die für die Erfindung geeignet ist, wird von der Dependable Foundry Equipment Company in Sherwood im USA-Bundesstaat Oregon unter der Handelsbezeichnung „ROTACLAIM" verkauft.

Der Sand, der vom Klassierer 44 abgegeben wird, wird zu einem Sandpuffervorratsbehälter 46 transportiert, der über einem pH-Wertanpassungsdurchlaufmischer 48 mit hoher Mischleistung angeordnet ist. Wenn der Sand aus dem Vorratsbehälter 46 in den Mischer 48 gegeben wird, wird zur gleichen Zeit eine Lösung aus Säure und Wasser durch eine Verdrängungspumpe 50, die von einem Elektromotor 52 oben auf einem Behälter mit der Lösung aus Säure und Wasser 54 angetrieben wird, zu dem Sand im Mischer gegeben. Der Sand und die Lösung aus Säure und Wasser werden im Mischer 48 gründlich gemischt. Innerhalb weniger Sekunden kommt es zu einer Reaktion der negativen lonenladung der feinen Tonteilchen und beginnen die Tonteilchen sich von den Sandkörnern loszulösen. Der Sand wird dann in einen Trockner/Klassierer 56 abgegeben. Ich habe festgestellt, daß eine für die vorliegende Erfindung geeignete Lösung aus Säure und Wasser aus einer Mischung aus Salzsäure (mit einem pH-Wert von 0,1) und Wasser in einem Mischungsverhältnis von 1:2 Volumenteilen (Säure:Wasser) besteht. Ein Mischer 48, der für die Erfindung geeignet ist, wird von der Dependable Foundry Equipment Company in Sherwood im USA-Bundesstaat Oregon unter der Handelsbezeichnung „CHALLENGER 50" verkauft.

Der in seinem pH-Wert angepaßte Sand wird im Trockner/Klassierer 56 unter Verwendung von Luft mit einer Temperatur von 300°F in einen Fließbettzustand gebracht. Die Luft wird vorzugsweise vom Hochtemperaturabluftsystem des Kalzinators 14 über die Rohrleitung 58 zugeführt. Wenn die Lösung aus Säure und Wasser verdampft und der Sand trocknet, dann beginnen die Tonteilchen in der Wirbelschichtluft frei zu schweben. Die Teilchen werden dann vom Abluftstrom 60 aufgenommen und zum Staubabscheider transportiert. Der getrocknete, in seinem pH-Wort angepaßte und fast tonfreie Sand wird vom Trockner/ Klassierer 56 in einen Sandverteilungstransportwagen abgegeben, mit dem er zu Vorratsbehältorn (nicht dargestellt) in der Kernmacherei und zum Vorratsbehälter für Neusand (ebenfalls nicht dargestellt) gebracht wird.

Der zu regenerierende grüne Sand besitzt vor der Regenerierung im typischen Fall einen Tongehalt zwischen 7 Ma.-%. Nach Anwendung des Verfahrens gemäß meiner Erfindung besitzt der Sand einen Tongehalt zwischen 0,1 Ma.-% und 0,3 Ma.-%. Ein Vergleich zwischen neuem Rohsand, grünem Sand, der nach der gegenwärtig üblichen Technologie thermisch regeneriert wurde, und grünem Sand, der nach dem Verfahren und mit der Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung thermisch regeneriert wurde, ergibt folgendes:

Versuchsdaten

	Neuer Rohsancl	Grüner Sand, der nach	GrünerSand,der
	vom Lieferbetrieb	der gegenwärtig	nach der vorlie
		üblichen Technologie	genden Erfindung
		thermisch regeneriert	thermisch rege
		wurde	neriert wurde
Brennverlust (LOI), %	0,09	0,03	0,01
pH-Wert	7,3	9,2	6,9
Säurebedarfswert (ADV)
des Bindemittels	1,3	5,7	1,1
Zugfestigkeit (im ausgehär
teten Zustand), psi
nach 1 min	124	55	118
5 min	168	72	149
1h	209	91	201
24 h	239	119	227
Lagerfähigkeit, psi
nach 24 h	218	0	208

Beispiel

Eine Probe aus 2000g gebrauchtem grünem Sand wurde gemäß der vorliegenden Erfindung regeneriert. Der Sand besaß einen Gehalt an aktivem Ton von 8,5Ma.-%, der sich wie folgt aufteilt:

Bentonit aus westlichen Bundesstaaten Bentonit aus südlichen Bundesstaaten Steinkohle

70%

10%

20%

100%

Der Sand besaß einen Feuchtigkeitsgehalt von 3,3%.

Der Sand wurde 60min bei 250°F vorgetrocknet und in einen Fließbettzustand gebracht. Danach war keine meßbare Feuchtigkeit mehr vorhanden und die Tonmenge um 50 bis 60Ma.-% verringert.

Der Sand wurde dann 1 h bei 1600⁰F kalziniert, danach klassifiziert und auf 90°F abgekühlt. Nachdem der Ton entfernt worden war, blieben noch 5Ma.-% Ton zurück. Der Sand wurde dann durch Aufprallenlassen gereinigt, so daß anschließend die Tonmenge auf 0,2 Ma.-% reduziert war und der pH-Wert 8,5 betrug. Der Sand wurde dann einer pH-Wertanpassung unter Verwendung einer Lösung aus Salzsäure mit einem pH-Wert von 0,1 und Wasser in einem Mischungsverhältnis von 1:3 Volumenteilen (Säure:Wasser) unterzogen. Die Lösung wurde in einer Menge von 3,5 Ma.-% Sand und Lösung zugesetzt.

Der Sand wurde in einen Trockner/Klassierer gegeben und dort 1 h bei 250°F in einen Fließbettzustand gebracht. Der regenerierte Sand besaß folgende Eigenschaften:

Brennverlust (LOI) pH-Wert Säurebedarfswert (ADV)

Figur3: Beginn

Klumpenzerkleinerung

Trocknen und Klassifizieren

Kalzinieren

Abkühlen und Klassifizieren

Reinigen und Klassifizieren

pH-Wertkorrektur

Trocknen und Klassifizieren

Sand für die Wiederverwendung bereit

0,01 %

6,9

1,1

Claims

1. Verfahren zur Regenerierung von gebrauchtem grünem Sand mit einem Resttongehalt, das darin besteht, den gebrauchten grünen Sand zu sieben und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von fast 0% vorzutrocknen, den Sand zu kalzinieren, um darin enthaltene organische Stoffe zu verdampfen und zu verbrennen, den kalzinierten Sand abzukühlen, den abgekühlten Sand mechanisch zu reinigen, um mechanisch gebundenen Ton und einen Teil des Tons, der magnetisch am Sand haftet, loszulösen, den Ton, der durch die mechanische Reinigung losgelöst wurde, zu entfernen, den Sand mit einer Lösung aus Säure und Wasser zu mischen, um mit dem restlichen Ton, der magnetisch am Sand haftet, eine Reaktion einzugehen, so daß sich der restliche, magnetisch am Sand haftende Ton davon loslösen kann, den Sand zu trocknen, um den Ton, der durch die Reaktion der Lösung aus Säure und Wasser mit dem Sand losgelöst wurde, freizusetzen, und den so freigesetzten Ton aus dem Sand zu entfernen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonmenge im Sand auf weniger als etwa 0,10 Ma.-% zum Zeitpunkt des Mischens der Lösung aus Säure und Wasser mit dem Sand verringert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen der Lösung aus Säure und Wasser mit dem Sand auch zu einer gleichmäßigen Verteilung der Lösung aus Säure und Wasser im Sand führt, um so eine gleichmäßige pH-Wertreaktion zu gewährleisten und eine lonenumstrukturierung anzuregen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des Sandes, der mit der Lösung aus Säure und Wasser gemischt wurde, bei einer Temperatur unter etwa 300⁰F erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des Sandes, der mit der Lösung aus Säure und Wasser gemischt wurde, dadurch erreicht wird, daß der Sand mit Luft bei einer Temperatur unter etwa 300⁰F in einen Fließbettzustand gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus einer Lösung aus Säure und Wasser und Sand wenigstens 40 min getrocknet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand bei einer Temperatur zwischen etwa 1400 und 165O⁰F für eine Dauer von etwa 40 min bis 1 h kalziniert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kalzinierte Sand von derTemperatur, die er während des Kalzinierens erreicht hat, auf etwa 90⁰F abgekühlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des kalzinierten Sandes dadurch erreicht wird, daß der Sand in einen Fließbettzustand gebracht wird.