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Die Erfindung betrifft ein Abrasivmittel,
ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung. Beim Wasserabrasivstrahlschneiden
harter Werkstücke
wird dem Wasserstrahl üblicherweise
ein Abrasivmittel zugeführt,
beispielsweise Quarzsand, Granatsand, Korund, Eisenschrot, Aluminiumoxid und
dgl., wobei das Bedürfnis
besteht, dieses Abrasivmittel nach dem Schneiden aus einem Gemisch mit
dem abgetragenen Werkstoff zurückzugewinnen. Während bei
nichtferromagnetischen Abrasivmitteln Trennverfahren nach dem Flotationsprinzip
Anwendung finden, werden ferromagnetische Stoffe in Magnetfeldern
getrennt. Da letzteres eine besonders gute Ausbeute liefert, werden
Abrasivmittel nicht nur nach ihren Schneideigenschaften, sondern
auch nach ihren magnetischen Eigenschaften ausgewählt. Gemäß
DE 195 35 397 A1 hat
es sich als vorteilhaft herausgestellt, als Abrasivmittel Minerale
der Gruppe der Eisenoxide oder synthetisch herstellbare Misch-Eisensilikate zu
verwenden. Auch ist es gemäß
DD 298 751 A5 bekannt,
ferromagnetische Abrasivmittel zu benutzen, um die Effektivität des Trennens
beim Wasserabrasivstrahlschneiden zu erhöhen. Allen diesen Abrasivmitteln
ist gemeinsam, daß sie,
wenn auch in unterschiedlichem Maße, teuer sind und/oder bei
ihrer Herstellung die natürlichen Ressourcen
belasten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
preiswertes und mit hoher Ausbeute zurückgewinnbares Abrasivmittel,
ein die natürlichen
Ressourcen schonendes Verfahren zu dessen Herstellung und eine Verwendung
des Abrasivmittels anzugeben.
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Die stoffbezogene Aufgabe wird dadurch
gelöst,
daß das
Abrasivmittel aus in Industrieschlämmen enthaltenen Partikeln
mit einer Korngröße im Bereich
von 50 bis 600 μm
und einem Restölgehalt von
höchstens
0,1 Gewichtsprozent besteht. Die Mikrohärte dieser Partikel beträgt wenigstens
300 HV (Vickershärte).
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Gemäß einer ersten Ausbildung besteht
das Abrasivmittel aus in Walz- und/oder Schmiedeschlamm enthaltenen
Partikeln, insbesondere aus Walz- und/oder Schmiedezunder, der im
Walzwerk neben der zu entölenden
und zu trocknenden Form auch in einer dort weiterverarbeitbaren
Pulverform anfällt.
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Gemäß einer zweiten Ausbildung
besteht das Abrasivmittel aus in Schleifschlamm enthaltenen Partikeln,
wobei diese insbesondere aus dem Werkstoff der bearbeiteten Werkstücke und/oder
dem Werkstoff der bearbeitenden Werkzeuge besteht.
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Gemäß einer dritten Ausbildung
besteht das Abrasivmittel aus in Bohrschlamm enthaltenen Partikeln.
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Außerdem sind alle Kombinationen
der obengenannten Partikel vorgesehen.
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Die Partikel weisen vorzugsweise
eine Korngröße im Bereich
von 100 bis 400 μm
auf. Ihr Restölgehalt
beträgt
vorzugsweise höchstens
0,01 Gewichtsprozent.
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Gemäß weiterer Ausbildungen sind
den in Industrieschlämmen
enthaltenen Partikeln Partikel anderer Abrasivmittel zugemischt,
vorzugsweise Granatsand. Erfolgt diese Zumischung zu Walz- und/oder
Schmiedezunder, steigt dessen abrasive Wirkung. Bei etwa gleichen
Teilen Walzund/oder Schmiedezunder und Granatsand ist eine abrasive Wirkung
erzielbar, die etwa der mit purem Granatsand erzielbaren abrasiven
Wirkung entspricht. Im Schleifschlamm enthaltene Partikel können bei
ausgewählten
Schlämmen
eine solche abrasive Wirkung bereits bei einer Zumischung von 10
bis 15 Gewichtsprozent aufweisen. Je nach Werkstoff der im Schleifschlamm
enthaltenen Partikel kann die erforderliche Zumischung auch bis
zu 50 Gewichtsprozent betragen.
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Mit den in Industrieschlämmen enthaltenen Partikeln
steht ein Abrasivmittel zur Verfügung,
das aus einem einfachen und dadurch preiswerten ersten Wiederverwendungsprozeß (Erfassen
sowie Trocknen und/oder Entölen)
stammt und einem zweiten Wiederverwendungsprozeß mit großer Ausbeute (Trennen im Magnetfeld)
zuführbar
ist.
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Die verfahrensbezogene Aufgabe wird
dadurch gelöst,
daß beim
Umformen und/oder Trennen metallischer Werkstücke anfallender Industrieschlamm
erfaßt,
auf einen Restölgehalt
von höchstens
0,1 Gewichtsprozent entölt
und/oder getrocknet sowie entstaubt und auf eine Korngröße im Bereich
von 50 bis 600 μm
gesiebt wird, wobei im einzelnen beim Walzen, Schmieden, Schleifen
und Bohren anfallender Walz-, Schmiede-, Schleif- und Bohrschlamm
erfaßt,
entölt
und/oder getrocknet sowie entstaubt und gesiebt wird. Dabei werden
vorzugsweise Korngrößen im Bereich
von 100 bis 400 μm ausgesiebt.
Außerdem
wird vorzugsweise bis auf einen Restölgehalt von höchstens
0,01 Gewichtsprozent entölt.
Schließlich
werden bedarfsweise Partikel anderer Abrasivmittel, vorzugsweise
Granatsand zugesetzt.
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Die verwendungsbezogene Aufgabe wird dadurch
gelöst,
daß in
Industrieschlämmen,
insbesondere in Walz-, Schmiede-, Schleif- und Bohrschlämmen enthaltene
Partikel mit einer Korngröße im Bereich
von 50 bis 600 μm
und einem Restölgehalt
von wenigstens 0,1 Gewichtsprozent, denen gegebenenfalls Partikel
anderer Abrasivmittel zugesetzt sind, als Abrasivmittel zum Wasserabrasivstrahlschneiden
und/oder -abtragen verwendet werden, wobei die Korngrößen der
Partikel vorzugsweise im Bereich von 100 bis 400 μm, der Restölgehalt vorzugsweise
höchstens
0,01 Gewichtsprozent und die Mikrohärte wenigstens 300 HV beträgt.
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Liegen die Partikel bereits in Form
von Pulver vor, werden diese in einer Siebeinrichtung, beispielsweise
einem Sichter, gesiebt und gegebenenfalls einer Mischeinrichtung
und einer Abfülleinrichtung
zugeführt.
Für die
in den Industrieschlämmen enthaltenen
Partikel und die Partikel anderer Abrasivmittel können darüber hinaus
Silos verwendet werden. In einem zweiten Falle, in dem statt des
Pulvers die Industrieschlämme
selbst vorliegen, werden diese zusätzlich in einer Einrichtung
Entölt,
Entstaubt und gegebenenfalls Abgekühlt, wobei die für diese Verfahrensschritte
verwendete Einrichtung beispielsweise einen Reaktor, einen Zyklon
und einen Wärmetauscher
umfassen kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier
Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Die
zugehörige
Zeichnung zeigt die Durchführung
des Verfahrens zur Herstellung von Abrasivmitteln.
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Beispiel 1:
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Natürlich vorkommende Eisenoxide
sind in ihrer Zusammensetzung sehr uneinheitlich. Dagegen besteht Walzzunder
neben Stahllegierungsspuren aus Partikeln von vorwiegend Fe3O4 und etwas Fe2O3, die aufgrund
ihrer Struktur leckbedingte oder als Hilfsstoff verwendete Schmieröle der Walzwerke binden
und ohne diese Schmieröle
ein stabiles, leicht zurückgewinnbares
und preiswertes Abrasivmittel bilden, sofern die Korngröße im Bereich
von 50 bis 600 μm,
vorzugsweise im Bereich von 100 bis 400 μm, liegt und der Ölgehalt
höchstens
0,1 Gewichtsprozent, vorzugsweise höchstens 0,01 Gewichtsprozent
beträgt.
Die Mikrohärte
der Walzzunderpartikel liegt etwa bei 30-50 der Mikrohärte der
zehn- bis zwanzigmal kostenintensiveren Granatpartikel gleicher
Korngröße. Mischt
man diese Granatpartikel den Walzzunderpartikeln bei, steigt die
abrasive Wirkung, bis das Gemisch bei etwa gleichen Gewichtsanteilen
von Walzzunder und Granatsand etwa dessen abrasive Wirkung erreichen
kann.
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Beispiel 2:
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Anders als im Walzschlamm, in dem
als Partikel Oxidationsprodukte des Werkstückes enthalten sind, sind im
Schleifschlamm zum einen Partikel des Werkstückes selbst und zum anderen
Partikel des Schleifmittels enthalten, so daß die abrasive Wirkung je nach
Werkstück
und Schleifmittel zwar unterschiedlich, insgesamt aber höher als
die von Walzzunder ist.
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Das Verfahren zur Herstellung des
Abrasivmittels wird nachfolgend anhand der Blockdarstellung erläutert. Der
beim Walzen beispielsweise in Form eines ölhaltigen Schlammes anfallende
Walzzunder (bzw. der beim Schleifen anfallende Schleifschlamm) wird
in einer Einrichtung
2, die bekannte Reaktoren (beispielsweise
gemäß
DE 196 14 689 A1 ),
Zyklone und Wärmetauscher
umfassen kann, zunächst
entölt,
entstaubt und abgekühlt
und anschließend
auf direktem Wege oder unter Zwischenschaltung eines Silos
4 einer
Siebeinrichtung
6 zugeführt,
in der Korngrößen zwischen
50 und 600 μm
in vorbestimmten Stufungen ausgesiebt werden. Für das Aussieben dieser Korngrößen kommen
beispielsweise Siebklassierer wie Windsichter zum Einsatz. Nach
dem Sieben wird der bereits als Abrasivmittel nutzbare Walzzunder
(bzw. das als Abrasivmittel nutzbare Schleifpartikelgemisch) in
einer Mischeinrichtung
8 gegebenenfalls mit Granatsand
der gleichen Korngröße gemischt,
der in einem der Mischeinrichtung zugeordneten Granatsandsilo
10 bereitsteht.
Abschließend
wird das Abrasivmittel in einer Abfülleinrichtung
12,
die eine Wägeeinrichtung enthalten
kann, abgefüllt.
Selbstverständlich
ist es auch möglich,
ungesiebten Granatsand vor seinem Mischen in der Mischeinrichtung
8 erst über die
Siebeinrichtung
6 zu führen.
Im Walzwerk ebenfalls anfallender ölfreier Walzzunder, der im
Gegensatz zum Walzzschlamm nur bedingt als Prozeßrückstand betrachtet werden kann,
da er im Walzwerk üblicherweise
eine Weiterverarbeitung erfährt,
wird zur Herstellung des Abrasivmittels in das Walzzundersilo
4 oder die
Siebeinrichtung
6 gegeben. Das erläuterte Verfahren zur Herstellung
des Abrasivmittels nutzt, von der zugeführten Energie abgesehen, statt
natürlicher Ressourcen
in hohem Maße
Prozeßrückstände.
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Dieser so hergestellte ölfreie Walzzunder
der gewünschten
Korngröße im Bereich
von 50 bis 600 μm,
dem gegebenenfalls Granatsand zugesetzt ist, wird erfindungsgemäß als Abrasivmittel
zum Wasserabrasivstrahlschneiden verwendet. Beim Wasserabrasivstrahlschneiden
von Glaskeramik bewirkt die Beigabe des erfindungsgemäßen Abrasivmittels
zum Hochdruckwasserstrahl eine um 20 Prozent geringere Schnittbreite
als bei Verwendung von purem Granat. Besteht das erfindungsgemäße Abrasivmittel darüber hinaus
zu gleichen Gewichtsteilen aus Walzzunder- und Granatpartikeln,
läßt sich
beim Wasserabrasivstrahlschneiden von Glaskeramik ein fast so großer Vorschub
wie mit purem Granat erzielen. Die Biegefestigkeiten der wasserabrasivstrahlgeschnittenen
Glaskeramik sind bei Verwendung von Zunder-Granat-Gemisch mit 47
Mpa etwa so groß und bei
Verwendung von purem Zunder mit 48 Mpa sogar etwas größer als
bei Verwendung von purem Granat HP 120 (47 Mpa). Obwohl anhand des
Walzzunders näher
erläutert,
trifft das oben Gesagte entsprechend auch auf Schmiede- und anderen
Zunder zu. Auch können
dem Walz- und/oder Schmiedezunder statt Granatsand Partikel anderer
Abrasivmittel zugemischt sein.
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Statt des Zunders wird auch das verfahrensgemäß hergestellte
Gemisch aus den im Schleifschlamm enthaltenen Partikeln als Abrasivmittel
zum Wasserabrasivstrahlschneiden und/oder -abtragen verwendet. Hier
können
je nach Werkstoff der im Schleifschlamm enthaltenen Partikel Zumischungen zwischen
10 und 50 Gewichtsprozent Granatsand zu einer mit purem Granatsand
erzielbaren Wirkung führen.
Darüber
hinaus ist es auch möglich
die in Bohrschlämmen
enthaltenen Partikel als Abrasivmittel zum Wasserabrasivstrahlschneiden
zu verwenden.