DE2656672C2

DE2656672C2 - Verfahren beim Regenerieren von Kernsand

Info

Publication number: DE2656672C2
Application number: DE19762656672
Authority: DE
Inventors: Kurt 7012 Fellbach Espelmann; Rudolf Dipl.-Ing. 7302 Ostfildern Hann; Erich 7000 Stuttgart Oberle; Egbert Dr.-Ing. 7310 Plochingen Paul
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE2656672B1

Description

Quarzsand und Zirkonsandgemischen erzielt In Stahlgießereien fällt außer dem besonders temperaturbeständigen Stahlguß-Formsand auch normaler Formsand an. An den Ausformstellen werden die verschiedenen Formsande vermischt Zur Regenerierung der Formsande und zum Hersteilen neuer verschiedener Formsandmassen müssen die Altsande zunächst in ihre wesentlichen Bestandteile zerlegt werden, damit anschließend definierte Gemische herstellbar sind. Der Grund für das Ausscheiden der Chromerzsande und auch die dabei verwendete besondere Verfahrensweise, nämlich die magnetische Abscheidung unterscheiden sich aber grundsätzlich von der Ursache und der Art der Abscheidung von Metalloxiden gemäß der vorliegenden Erfindung.

In der US-PS 24 09 665 geht es um die Abscheidung eisenhaltiger Verunreinigungen aus Glas-Sanden mittels Flotation. Derartige eisenhaltige Verunreinigungen in Glas-Sanden sind — auch bei sehr geringen Verunreinigungsanteilen — sehr störend für die Glaseigenschaften; die Verunreinigungen müssen daher bis zu sehr hohen Sauberkeitsgraden hin abgeschieden werden. Hierfür ist gemäß der US-PS 24 09 665 ein in ganz spezieller Weise ausgestaltetes Flotationsverfahren vorgesehen. Auch hier sind Ursache und Art der Beseitigung der Verunreinigung grundsätzlich verschieden von Ursache und Art der Ausscheidung bzw. Unschädlichmachung der Metalloxide aus Formsanden gemäß der vorliegenden Erfindung.

In der GB-PS 12 93 187 ist schließlich ein kontaktflächenbeheizter Wirbelbettofen dargestellt zur thermischen Regenerierung von Formsanden. Die thermische Regenerierung ist aber lediglich bei einer Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung als ein vorgeschalteter Verfahrensschritt vorgesehen. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist lediglich ein unbeheiztes Kernsandwirbelbett vorgesehen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Verfahrensschemas noch kurz erläutert

In dem Verfahrensablauf ist ein Wirbelbettofen 1 angeordnet, in dem ein thermisch vorbehandelter Kernsand über den Anschluß 10 zugeführt wird. Der zugeführte Kernsand ist noch genügend stark erhitzt, so daß der Kernsand selber die erforderliche Reaktionswärme aufzubringen vermag. Aus dem Wirbelbettofen tritt das Trägergas über die Leitung 14 aus. In dem Kreislauf ist anschließend eine Kühlstrecke 2 angeordnet, die von außen mit entsprechender Kühlenergie 2 angeordnet, die von außen mit entsprechender Kühlenergie versorgt wird und in der die sublimierbaren Reaktionsprodukte als feste Bestandteile niedergeschlagen werden. Die Rückkühlung des Kreisgasmediums hat außerdem den Zweck, die anschließend im Kreislauf vorgesehenen Aggregate vor der chemischen Aggresivität von Komponenten eines erhitzten Kreislaufmediums zu schützen. Im Anschluß an die Kühlstrecke ist ein Filter 3 vorgesehen, in dem Staub und sublimierte Reaktionsprodukte der Metalloxide abgeschieden und ^r> dem Kreislauf entzogen werden. Danach ist ein Kreislaufgebläse 4 angeordnet, weiches das Trägergas in dea Wirbelbettofen über den Trägergaseintritt 15 zurückdrückt In die Eintrittsleitung 15 können aus einem Vorratsbehälter 5 mittels einer Dosierpumpe 6

tu Reaktionsmittel für die Metalloxide zudosiert werden. Die Steuerung dieser Dosierung erfolgt seitens des austrittsseitig an der Leitung 14 vorgesehenen Analysegerätes 112. Ferner kann an der Eintrittsleitung 15 aus dem Vorratsbehälter 9 Trägergas über das Dosierventil

Ii 8a zudosiert werden. Diese Zudosierung erfolgt über eine Druckmessung 8, die das Kreislaufmedium durch Ausgleich von Verlusten auf einem konstanten Wert hält Die im Kreislauf zirkulierte Menge an Kreislaufmedium kann an der Mengenmessung 7 festgestellt und

2» überwacht werden.

Die Wirkungsweise der dargestellten Anordnung ist nun kurz folgende: Durch Einblasen eines sich inert verhaltenden Trägergasstromes, z. B. Stickstoff oder sauerstofffreie Luft in den Wirbelbettofen bildet sich in dem darin enthaltenen noch erhitzten Kernsand ein Wirbelbett aus. Dem sich inert verhaltenden Trägergasstrom ist in dampfförmiger Form ein Mittel zur Umwandlung der Metalloxide in dem Wirbelbettofen zugesetzt; es handelt sich dabei in diesem Beispiel um

κι halogenieren Kohlenstoff, z. B. um Tetrachlorkohlenstoff. Bei den in dem Wirbelbett des Kernsandes vorliegenden Temperaturen werden durch diese Verbindung die Metalloxide in Metallhalogenide umgewandelt die bei den vorliegenden Temperaturen sofort in

r> die Gasphase sublimieren und mit dem Trägergas aus dem Wirbelbett durch die Leitung 14 hinausgetragen werden. In dem Analysegerät 12 kann festgestellt werden, ob überschüssiger Tetrachlorkohlenstoff noch in dem Kreislaufmedium enthalten ist und ob dementsprechend zu viel an Reaktionsmittel zudosiert wurde; entsprechend dem Analyseergebnis kann die Dosierung korrigiert werden. In der Kühlstrecke 2 wird das Kreislaufmedium auf niedrigere Temperaturen heruntergekühlt, bei denen sich die Metallhalogenide

4Ϊ abscheiden. Sie können dann zusammen mit Sandstaub in dem Filter 3 aus dem Kreislauf abgezogen werden. Der in dem Wirbelbettofen zurückbleibende aufgewirbelte Sand ist frei von Metalloxiden und kann aus dem Ofen 1 durch die Austragsleistung U entfernt und durch

w neuen chemisch noch nicht regenerierten Sand aus der thermischen Vorbehandlung ersetzt werden. Das gereinigte Trägergasmedium kann durch das Gebläse 4 in den Kreislauf zurückgeführt werden; etwaige Verluste an Trägergas werden nach Maßgabe eines

« konstanten Trägergasdruckes laufend ersetzt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren beim Regenerieren von Kernsand wobei Metalloxide abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiederverwendung des regenerierten Kernsandes für katalytisch aushärtbare kunstharzgebundene Kernformen die im Kernsand enthaltenen Metalloxide chemisch derart umgewandelt werden, daß die Umwandlungsprodukte entweder sich inert und/oder nicht-kataly sierend gegenüber den Kernsandbindemitteln verhalten, oder daß die Umwandlungsprodukte löslich oder gasförmig sind und aus dem Kernsand auf flüssigem oder pneumatischem Wege entfernt werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Inertgasstrom getragener gas- oder dampfförmiger mit den Metallcxiden reagierender Reaktionspartner bei gegenüber Raumtemperatur erhöhter Temperatur durch ein Kernsand-Wirbelbett hindurchgeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem zuvor eine thermische Behandlung des Kernsandes durchgeführt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von der thermischen Kemsandbehandlung noch im Sand enthaltene Wärme zur Aufbringung der Reaktionstemperatur ausgenützt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionspartner ein solcher Stoff verwendet wird, der mit den Metalloxiden zu einem bei den Reaktionstemperaturen gasförmig oder dampfförmig vorliegendem Reaktionsprodukt reagiert, welches mit dem Inertgasstrom aus dem Kernsand ausgetragen wird.

& Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionspartner Chlor verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionspartner Chlorwasserstoff verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionspartner ein haiogenierter Kohlenwasserstoff verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionspartner Tetrachlorkohlenstoff verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionspartner ein solcher Stoff verwendet wird, der mit den Metalloxiden zu einem Metallsalz reagiert

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionspartner Schwefeltrioxid verwendet wird, der mit den Metalloxiden zu Metallsulfat reagiert

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet daß die Metallsalze aus dem Kernsand ausgewaschen werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsprodukt durch Kühlen aus dem Inertgasstrom entfernt und das gereinigte Inertgas wiederverwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß der Inertgasstrom vor einer Wiederverwendung entstaubt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren beim Regenerieren von Kernsand, wobei Metalloxide abgeschieden werden.

Die Sandkörner von Sandformkörpern, wie sie zum Auffüllen von Kernhohlräumen von Fußformen verwendet werden, werden durch besondere Bindemittel zusammengehalten. Zur Regenerierung des Kernsandes benutzter Sandformkörper werden diese zunächst mechanisch zerstört und die an den Sandkörnern '- ^l0 haftenden Bindemittelreste, bei denen es sich um organische Verbindungen handelt, in einem thermischen Behandlungsverfahren vergast

Vor der Wiederverwendung des Kernsandes wird dieser mit einem zunächst noch flüssigen Bindemittel versetzt der nach der Ausformung des Sandes zu einem Formkörper ausgehärtet wird. Diese Aushärtung kann thermisch oder katalytisch erfolgen.

Es hat sich nun gezeigt daß Mischungen aus regeneriertem Kernsand mit katalytisch aushärtenden

*> Kunstharzbindemitteln schneller abbinden als gleiche Mischungen aus neuem Kernsand; die Lager· und Verarbeitungszeit von mit Bindemittel versetztem Kernsand ist also bei regeneriertem Kernsand kürzer als bei neuem Kemsand.

-'i Aufgabe der Erfindung ist es, die Kernsandregenerierung so zu verbessern, daß die Aushärtungsbedingungen und die Lager- und Verarbeitungszeit einer angesetzten Kernsandmischung mit den entsprechenden Daten für neuen Sand übereinstimmen. Diese Aufgabe wird

)o erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst

Durch das Gießen und durch das Ausformen des fertigen Gußstückes aus dem Formsand treten kleine Gußperlen mit in den Sand ein, die bei einer

π thermischen Kernsandregenerierung oxydiert werden und in Form von Metalloxiden im Sand enthalten sind. Diese Metalloxide üben einen katalytischen Einfluß auf Kernsandbindemittel aus und verkürzen dadurch die Lager- und Verarbeitungszeit von Kemsandmischungen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Erweiterung der Kernsandregenerierung werden diese Metalloxide beseitigt oder unschädlich gemacht Dieses kann dadurch geschehen, daß die Metalloxide in einem Wirbelbett des Kernsandes in eine sublimierbare Verbindung überführt

^ und aus dem Kernsand ausgetragen werden oder dadurch, daß die Metalloxide in Salze überführt werden; diese Salze können ausgewaschen werden oder — soweit sie sich gegenüber den Bindemitteln inert verhalten — auch in dem Kernsand verbleiben. Die

w Reaktionswärme für das Beseitigen oder Unschädlichmachen der Metalloxide kann dadurch aufgebracht werden, daß der Wärmeinhalt des Sandes aus einer vorausgegangenen thermischen Kernsandregenerierung ausgenützt wird. Bei Oberführung der

^r>-> Metalloxide in eine sublimierbare Verbindung wird diese zweckmäßigerweise aus dem das Wirbelbett des Kernsandes aufwirbelnden Tragergas wieder entfernt damit dieses im Kreis geführt werden kann, ohne sich mit dem sublimierten Gas anzureichern.

w) Aus dem Artikel in der Zeitschrift »Gießerei« (1973, Seiten 681 bis 686, insbesondere Seite 684) geht eine magnetische Abscheidung von Chromerzsand aus Formsandgemischen für Stahlguß als bekannt hervor. Bei Stahlguß ist ein Formsand erforderlich, der

bs wesentlich höhere Temperaturen aushalten kann als Form- oder Kernsande fur Aluminium- oder Grauguß. Die Temperaturbeständigkeit von Stahlguß-Formsanden wird durch Zumengen von Chromerzsand zu