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Verfahren und Einriclitung zum Einschmelzen späniger und/oder feinkdrniger,
gegebenenfalls mit Zuschlagetoffen versetzter Metallabfälle Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einschmelzen späniger und/oder feinkörniger,
gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen versetzter Netallabfälle unter Verwendung eines
Tiegelofens, wobei die dem Metall anhaftenden Stoffe wie Schneiddl, Wasser und dgl.
während des Schmelzvorgangs verdampfen.
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Wirtschaftliche uberlegungen, behördliche Vorschriften über die Luft-
und Gewässerreinhaltung sowie das Bemühen um die Schaffung einer besseren Belüftung
bzw. Entstaubung der Arbeitsplätze in GieBereien führten zu verschiedenen, dem eigentlichen
Schmelzverfahren vorangehenden Reinigungsverfahren von Metallabfällen.
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Beispielsweise ist es bekannt, Metallabfälle in einer hierfür speziell
vorgesehenen Waschanlage mittels Trichloraethylen
oder Lauge zu
säubern, sie anschließend zu sentrufugi-eren una zu trocknen. Dieses Verfahren hat
außer einem relativ hohen Schlammanfall den Nachteil, daß die anfallenden Abwässer
aúf-F bereitet bzwO neutralisiert werden müssen, Nach Durchlaufen der an sich schon
relativ kostspieligen Anlage entsteht beim Einschmelzen danntrotzdem noch so viel
Rauchgas, daß der Ofen zusätzlich mit einer Absauge- und Entstaubungsanlage versehen
werden muß.
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Ein anderes, insbesondere auf Wärmeeinwirkung-beruhendes Verfahren
sieht für das Entölen und Trocknen dew Metallabfälle direkt oder indirekt beheizte
Drehtrommeln mit zweckmäßigerweise anschließender Nachverbrennung der fl üchtigen
Bestandteile vor, wenn nicht ein unkontrollierter, möglicherweise explosionsartiger
Verbrennungsablauf erfolgen sollDie Metallabfälle werden hierbei zuerst in einer
Trommel gemischt und von Eisenteilenbefreit, um anschließend in einen Vorratsbehälter
und von da mittels eines Drehtellers kontinuierlich in ein Becherwerk gebracht zu
werden, das dann über eine Rutsche die Trockentrommel beschickt. In Gegenrichtung
hierzu wird die Trommel mit Frischluft versorgt, die zusammen mit einem Ölbrenner
die für die Verdampfung erforderliche Temperatur regelt. Im Mittelbereich der Trommel
wird die Verdampfung der flüchtigen Bestandteile beendet, wobei ein Teil der Restwärme
zur Vorwärmung der erwähnten Frischluft dient Am Ende der Trommel wird die jetzt
noch vorhandene Wärmeenergie durch die neu einströmende Frischluft kompensiert und
auch durch nicht isolierte Wandteile der Trommel abgeführt sowie die Trommel selbst
entladen. Die über dem ganzes Trommelkörper auftretenden
flüchtigen
Bestandteile werden unter Ausnutzung des besagten Frischluftstromes über eine die
Festkörperteilchen abfangende Rauchkammer einer Nachverbrennungsanlage zugeleitet,
wobei ein Ölbrenner im Zusammenspiel mit einem Ventilator für eine möglichst vollständige
Verbrennung sorgt, Dieses Verfahren arbeitet zwar mit einer den technischen und
gesetzlichen Auflagen entsprechenden Anlage, weist aber einen relativ großen Metallverlust
auf und ist, insbesondere wegen der für das Vorverfahren der Entölung notwendigen
seperaten Apparatur aufwendig und teuer in Anlage- und BetriebskostenO Mit dem zuerst
eschriebenen Verfahren hat es außerdem die Vernichtung des Ölanteils gemein. Ferner
die aus der Entfettung der Späne zwangsläufig resultierende Begünstigung der Oxydation
innerhalb des Schmelzofens, da die vor der Berührung mit Sauer stoff schützende
Gasatmosphäre jetzt fehlt, Die Höhe der Abbrandverluste und der Verkrätzung ist
aber im wesentlichen die Folge einer mehr oder weniger starken Oxydation. Hinzukommt,
daß die trockenen und sauberen Späne in gesteigertem Maße zu einer gegenseitigen
Verklammerung neigen und dadurch schwerer von der Schmelze aufgenommen werden. Bei
Zuhilfenahme mechanischer Rührwerkzeuge wird zwar die Ofenleistung aber in gleicher
Weise auch die Sauerstoffzufuhr und damit die unerwünscnce Oxydation intensiviert0
Es ist aber auch schon ein Verfahren vorgeschlagen worden, das mit dem der eingangs
näher bezeichneten Gattung vergleichbar ist, das die verschiedenen Vorbehandlungsverfahren
mit einer in sich geschlossenen, kompakten Anlage löst und bei dem außerdem das
anfallende Öl nicht verloren geht, Der hierzu verwendete Ofen
ist
ein Induktions-RinnenschmelzofenO Bei diesem Ofen werden die Metallabfälle zuerst
in ein unter Luftabschluß stehendes Ölsammel-Vorgelege transportierte Anschließend
werden sie über eine den Abfluß des Öls ermöglichende schräge Förder- und Paketiereinrichtung
zum Schmelzgefäß gebracht und - zuvor noch durch Stromeinwirkung bis an die Grenze
ihrer Formbeständigkeit erhitzt - unterhalb des Badspiegels in die Schmelze eingebracht0
Die ablaufenden und abdestillierenden Bestandteile fließen in das Vorgelege und
können diesem entno-men werden, während die Bestandteile von gasförmigem Aggregatzustand
beispielsweise über einen entsprechend ausgebildeten Stutzen abgesaugt werden können
Gegenüber Rinnenöfen haben Tiegelöfen zum Einschmelzen von Spänen sowohl wirtschaftliche
als auch funktionelle Vorteile: sie weisen ringere Abbrandverluste und keine so
starke Verkrätzung auf Auch ist die beim Tiegelofen auf elektrischem Wege hervorgerufene
Bau bewegung für das Einbringen des spänigen und/oder feinkörnigen Materials hinsichtlich
der unXerwünschten Oxydation geeigneter; die Badoberfläche wird beim elektrischen
Einrühren-der Späne nicht so stark und immer wieder von neuem aufgerissen, so daß
auch die Oxydationsmöglichkeit begrenzt bleibt.
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Es fehlt bisher ein Verfahren der in Rede stehenden Art, das zusammen
mit einer entsprechenden Einrichtung, unter Berückw sichtigung der aufgezeigten
Mängel, die Verwendung eines Tiegelofens vorsieht.
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Nach der Erfindung wird daher vorgeschlagen, daß dem Tiegelofen mittels
einer Beschickungsvorrichtung nicht vorbehandelte Metallabfälle vorzugsweise kontinuierlich
und hinsichtlich Menge von
der Temperatur der Schmelze abhängig,
zugeführt werden, der Schmelzvorgang selbst weitgehend unter Luftabschluß und mit
regelbarem Druck im Überdruckbereich erfolgt und die flüchtigen Bestandteile einer
Nachbehandlungsanlage zugeleitet werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die flüchtigen
Bestandteile einer in ihrem Druckbereich regelbaren Kondensatgewinnungsanlabe zugeleitet,
dort direkt oder indirekt abgekühlt un P,hließena, zumindest die niederschlagbaren
Kondensatanteile, zum Zweck der Weiterverwertung abgelassen werden.Stattdessen könne
die flüchtigen Bestandteile aber auch einer Nachverbrennungsanlage - gegebenenfalls
über eine Kondensatgewinnungsanlage - zugeleitet und dort unter Verwendung von Luft
und einer bedarfsweise einsetzbaren zusätzlichen Heizquelle unter Ausnutzung der
entstehenden Wärmeenergie verbrannt-werden.
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Eine Einrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens besteht aus
einem Tiegelofen, mit einem mit Meßgliedern ausgestatteten Deckel und einer Beschickungseinric1fltung
mit der es einerseits möglich ist, die Metallabrnlle, abhängig von der Metallbadtemperatur,
in den Ofen zu fördern, andererseits einen unerwünschten Lufteintritt in en Tiegelofen
zu verhindern, Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie der zugehörigen Anlage ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
an Hand der Fig. 1 bis 30 Dabei zeigern: Fig. 1 eine komplette, schematische dargestellte
Anlage mit einem geschlossenen Tiegelofen, einem Kühlraum und einer Brennkammer,
Fig.
2a eine Beschickungsvorrichtung mit Einfüllrohr, dessen Durchmesser im Verhältnis
zu seiner Länge relativ klein ist, Fig. 2b eine Beschickungsvorrichtung mit einem
durch Pendelklappen unterteilten Einfüllrohr, Fig. 2c eine Beschickungsvorrichtung
mit einem durch eine Zentralschleuse unterteilten Einfüllrohr, Fig. 2d eine Beschickungsvorrichtung
kombiniert mit einer Nachbehandlungsanlage, Fig. 3a eine Kondensatgewinnungsanlage
mit indirekter Kühlung, Fig. 3b eine Variante der unter 3a angeführten Anlage mit
direkter Kühlung und Fig. 3c eine Nachverbrennungsanlage mit Brennkammer und Wärmetauschen.
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Im linken Teil der Fig. 1 werden mit Schneidöl, Wasser u.a.
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Verunreinigungen behaftete Buntmetallspäne 5 über eine Beschickungsvorrichtung
3, 4 in den die Schmelze 2 fassenden und mit einem Deckel 3 verschlossenen Behälter
1' gebracht, Die nicht vorbehandelten, bedarfsweise mit Suschlagstoffen versetzten
Späne vermengen sich mit der Schmelze durch eine nicht näher dargestellte, auf elektrischem
Weg herbeigeführte Badbewegung. Dabei verbrennen oder verdampfen die erwähnten Verunreinigungen
bei einer die Zufuhr der Späne bestimmenden Temperatur yon etwa 900 bis 9500 C.
Über eine Rohrleitung 7 gelangen die flüchtigen Bestandteile in eine Nachbehandlungsanlage
6, 9, auf die im folgenden noch näher eingegar^n wird. Der gesamte Prozeß geht je
nach Wahl der aus den Fig. 2a bis 2d ersichtlichen Beschickung vorrichtungen unter
Luftabschluß im Überdruckbereich vor s1;?h.
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Der Temperatur-. und Druckmessung dienen Meßgeräte 10 und 101, wobei
der Druckbereich auch von der Nachbehandlungsunlage her
beeinflußt
wird und mittels eines Stellglieds 11 regelbar ist0 Die in igo 2a dargestellte Beschickungsvorrichtung
zeigt ein im Verhältnis zu seinem Durchmesser langes Einfüllrohr 4, das fest mit
dem Deckel 3 verbunden ist0 Durch das Größenverhältnis von Länge und Durchmesser
des Rohres wird eine Absperrwirkung gegenüber der Atmosphäre erzielt. Das Verhältnis
kann durch Rohrabschnitte mit unterschiedlich ausgebildeten Querschnitten beeinflußt
werden, was jedoch in derßeichnung nht näher ausgeführt ist.
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Zwei Variante der beschriebenen Beschickungsvorrichtung, bei denen
eine dosierte Spänezufuhr möglich ist, zeigen die Figuren 2b und 2co Bei der ersten
läßt sich durch eine wechselseitige Betätigung zweier innerhalb des Rohres 4 in
einigem Abstand voneinander angeordnete Pendelklappen 13 und 14 die Verbindung zur
Außenatmosphäre auch und insbesondere während der Beschickung unterbinden. nas Rohr
der anderen Varianten hat in seinem Mittelbereich eine Zellenradschleuse 15 eingebaut
und regelt durch deren einzelne Zellen 15' die Spänezufuhre Es können auch andere
bekannte Förder- bzw. Dosiereinrichtungen wie zO B. Feuerkopfschnecken eingesetzt
werden0 Die oben erwähnte Nachbehandlungsanlage 6, 9 kann aus einer im Mittelteil
der Fig. 1 gezeigten Kondensatgewinnungsanlage 6 bestehen, der die flüchtigen Bestandteile
aus dem Tiegelofen über die Rohrleitung 7 zugeleitet werden0 Das sich niederschlagende
Kondensat 38 kann über einen Siphon 18 abfließen, während der sich absetzende Ölsumpf
mittels einer Förderschnecke 39 aus der
Anlage heraustransportiert
wird0 In den Fig. 3a und Db ist der nun einsetzende Abkü.hlungsprozeß veranschaulicht.
Nach dem Ausführungs-beispiel gemäß Fig. 3a gelangen die flüchtigen Bestandteile
über eine mit einer Explosionssicherheitsblende 8 ausgestattete Rohrleitung 7 in
den Behälter 6', wobei der gewünschte Druckbereich des Behälters mit einem Ventilator
16 und einem zugehörigen Stellglied 11 in der Rohrleitung 22 erreicht wird. Die
Stutzen 17 und 19 dienen der Zu- bzw. Ableitung eines Kühlme@@@@@ und der Siphon
18 dem Abzug des Trondensats. Bei dem Abkühlungs prozeß gemäß Fig. 3b dagegen entströmen
die aus dem Tiegelofen 1 im Behälter 6' ankommenden flüchtigen Bestandteile -4er
Rohrleitung 7 bzw. deren Öffnungen 12 unterhalb des Kondensatspiegels 38 e Das Gas
wird durch das Kondensat 38 hindurchgeführt. Die Kühlschlangen 20 bzw. das darin
zirkulierende Kühlmedium sorgen für eine Abkühlung. Die Druckverhältnisse im Behälter
werden wieder durch ein Stellglied 11 und einen Ventilator 16 geregelt, die heide
in der die Festkörperteilchen bzw das Restgas abführenden Rohrleitung 22 angeordnet
sind, während 8 eine Explosionssicherheitsblende darstellte Anstatt einer Kondensatgewinnuiigsanlage
6 kann die Nachbehandlungsanlage 6, 9 auch eine Nachverbrennungsanlage 9 oder eine
kombinierte Kondensatgewinnungs und Nachverbrennungsanlage vorsehen, wie sie in
Fig. 1 der mittlere und rechte Teil der *eichnunb darstellt.
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Es ist dann zweckmäßig, einen Teil des Kondensats 38 mittels einer
Pumpe 41 über einen Wärmetauscher 37 im Behälter 6' der Kondensatgewinnungsanlage
6 angeordneten Düsen 26 zuzuführenfi so daß die der Rohrleitung 22 zustrebenden
flüchtigen Bestandteile zuvor durch den entstehenden Ölnebel gefiltert werden und
kondensieren. Über eine mit einer Regelklappe 23 versehenen R@@rleitung 24 wird
in Fig. 3c einer Nachverbrennungsanlage die durch
einen Pfeil angedeutete
Verbrennungsluft zugeführt Das voll ständige Verbrennen der durch die Rohrleitung
22 aus dem Tiegelofen zugeführten flüchtigen Bestandteile wird dadurch.
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erreicht. Die Rohrleitung 22 ist mit einer.Explosionssicher heitsblende
21 ausgestattet, wobei sich der DraUckbereich wieder mit einem Ventilator 16 und
einem Stellglied 11 eir tellen läßt. Die durch den Verbrennungsprozeß entstehende
Wärmeenergie wird durch einen mit Trennwänden 34 zwischen einzelnen Rohren versehenen
Wärmetauscher 27 für Wärme- und/oder Warm-Wassergewinnung (Fig. 1 und 3c) genutzt,
wobei die Zeile den Wasservor- und -rüaklauf symbolisieren, und ein regelbarer Saugzug
40 die Rauchgase in ale Atmosphäre abführt. Als dauernde Zündquelle und für Betriebsunterbrechung
ist ein Pilotbrenner 25 angeordnet0 Bei einem anderen aus Figo 2d ersichtlichen
Ausführungsbeispiel ist die Beschickungsvorrichtung mit der Nachbehandlungsanlage
gekoppelt. Die Späne 5 werden hier über einen Trichter 28 in einen Ölsumpf 29 enthaltenden
Behälter 30 und von da über eine schrägstehende Förderschnecke 31 auf einen innerhalb
des Deckels 3 angeordneten Teller 32 befördert. Ein Temperaturmeßgerät 10 wirkt
auf den regelbaren Antrieb 36 der Förderschnecke. Auf dem Teller 32 werden die Späne
vorgewärmt, um sodann mit Hilfe eines Räumgeräts 33, das durch einen Motor 35 angetrieben
wird, in die hier nicht dargestellte Schmelze zu gelangen Durch diese Art der langsamen
Vorerwärmung wird die Neigung der öltriefenden Späne zur Bildung von Spaltprodukten
weitgehend vermieden.
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Der atlas dem Tiegelofen aufsteigende Dampf schlagt sich, im Gegenstrom
zum Spänetransport, in den kalten Spänen nieder und das sich im Behälter 30 sammelnde
Kondensat kann durch den Siphon 18 abflieljen, Nichtkondensierbare Gase können ilber
das Anschlußrohr 37 abgebogen werden0