DE3103030A1 - Verfahren und vorrichtung zur regenerierung von gebrauchtem giessereisand - Google Patents

Description

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Anlage zum Patentgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutz
Aktiengesellschaft

vom 27. Januar 1981

Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von gebrauchtem Gießereisand

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Gießereisand aus gebrauchtem Gießereisand. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Gebrauchter Gießereisand stellt bekanntlich ein Gemenge von mehr oder weniger großen Agglomeraten aus Quarzsandkörnern, Staub, Bindemittel sowie metallischen Partikeln dar, welche vom Gießprozeß herrühren. Insbesondere die Bindemittel liegen in diesem Gemenge teils in loser Form vor, haften jedoch teilsweise auch an den Quarzsandkörnern an. Als Bindemittel kommen üblicherweise Bentonit, Kunstharze auf Phenol- bzw. Resolbasis, Wasserglas usw. in Betracht.

Erhöhte Kosten sowohl für die Bereitstellung von Neusand, jedoch auch für den Transport und die geordnete Deponie von Altsand sowie ferner behördliche Auflagen, insbesondere mit Hinblick auf die Reinhaltung des Grundwassers lassen eine Wiedereinführung von gebrauchtem Gießereisand in den

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Gießereiprozeß Wünschenwert erscheinen. Einer Verwertung des Altsandes muß jedoch eine entsprechende Aufbereitung vorgeschaltet werden, welche auf eine Entfernung von störenden Begleitelementen aus dem erwähnten Gemenge und somit die Bereitstellung eines ohne Einschränkungen wieder verwertbaren Sandes gerichtet ist.

Als störende Begleitelemente sind hierbei insbesondere eisenhaltige Partikel zu erwähnen, welche während des Gießereiprozesses mit den Quarzsandkörnern zusammensintern wurden und deshalb unbedingt entfernt werden müssen, sowie Feinkornanteile und Bindemittel. An eine notwendige Zerkleinerungseinrichtung, welche die Auflösung dieser erwähnten Altsandagglomerate bewirkt, muß die Anforderung gestellt werden, daß die Bindemittelkrusten von den Quarzkörnern sauber entfernt werden, wobei gleichzeitig die Quarzkörner selbst nicht zerstört werden dürfen, um einen unerwünschten Feinkornanfall zu verhindern. Es muß ferner beachtet werden, daß die Vermahlung von Quarzsand allgemein einen erheblichen Verschleiß von Mahlwerkzeugen, insbesondere bei Schlagmühlen, jedoch auch bei Schwingmühlen mit sich bringt, wodurch die Wirtschaftlichkeit eines Regenerierungsverfahrens erheblich belastet wird. Ein weiteres, die Wahl eines geeigneten Zerkleinerungsaggregates erschwerendes Moment ist der Umstand, daß der Verschleiß während des Mahlprozesses einen

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unvermeidbaren, für die Verwendung des Sandes im Rahmen eines Gießprozesses jedoch sehr schädlichen Eisenabrieb mit sich bringt, welcher durch eine weitere Verfahrensstufe entfernt werden müßte. Zwar könnten zumindest SchwingmUhlen grundsätzlich mit einer eisenfreien Auskleidung sowie entsprechenden Mahlkörpern versehen werden - dies brächte jedoch verhältnismäßig hohe Investitionskosten mit sich, welche ebenfalls die Wirtschaftlichkeit des Aufbereitungsverfahrens in Frage stellen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Gießereisand aus gebrauchtem Gießereisand zu konzipieren, welches in wirtschaftlicher Weise unter Lösung der oben aufgeführten Probleme zur Bereitstellung eines als Gießereisand wieder verwertbaren Sandes führt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der gebrauchte Gießereisand nacheinander wenigstens eine Magnetscheidezone, eine thermische Behandlungszone und eine Zerkleinerungszone durchläuft. Hierin dient die Magnetscheidezone der Abtrennung von eisenhaltigen Komponenten aus dem gebrauchten Gießereisand, während in der thermischen Behandlungszone neben einer Verbrennung von Kohlenstoff eine chemische Umwandlung von Bindemittelanteilen stattfindet.

Letzteres ist zum Beispiel bei Bentonit der Fall, welches durch die thermische Behandlung totgebrannt, dabei in

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Mullit umgewandelt wird und versprödet. Diese Versprödung ist die Voraussetzung für eine fast vollständige Abtrennung des Mullits von der Quarzsandoberfläche, so daß als Reaktionsprodukt der Zerkleinerungszone schließlich ein Gemenge aus sauberen, von Bindemittelkrusten befreiten Quarzsandkörnern sowie Bindemittelresten in feinkörniger Form ansteht, aus welchem anschließend mittels bekannter Verfahren der Grobkornanteil, nämlich die Quarzsandkörner, als Fertigprodukt des erfindungsgemäßen Regenerierungsverfahrens gewonnen werden können.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der gebrauchte Gießereisand nach Durchlaufen der thermischen Behandlungszone und vor Eintritt in die Zerkleinerungszone gekühlt. Die Kühlung dient der thermischen Entlastung des nachgeordneten Zerkleinerungsprozesses, wobei gleichzeitig die in der thermischen Behandlungszone in den Sand eingebrachte Wärme teilweise zurückgewonnen werden und in beliebiger Weise Verwendung finden kann.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird in der Zerkleinerungszone eine Zerkleinerung des gebrauchten Gießereisandes durch Gegenstromprallung durchgeführt, wobei Luftgeschwindigkeiten von vorzugsweise 30 m see" bis 50 m see eingesetzt werden. Das Zerkleinerungsverfahren der Gegenstromprallung ist mit sehr geringem Verschleiß des

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entsprechenden Zerkleinerungsaggregates verbunden, wobei gleichzeitig durch Einstellung entsprechender Luftgeschwindigkeiten die eingesetzte Zerkleinerungsenergie derart gesteuert werden kann, daß die Quarzsandkörner von anhaftenden Bindemittelresten zwar gereinigt, jedoch nicht zerstört werden.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren ist in der Zeichnung anhand eines Verfahrensstammbaumes schematisch dargestellt.

Gießereialtsand wird je nach Anzahl der verschiedenen Sandsorten gemäß Pfeil 1 einem Mehrkammer si Io 2 aufgegeben und gelangt anschließend über eine Bandwaage 3 dosiert auf einen Magnetscheider 4. Der Magnetscheider 4 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zweckmäßigerweise als Schwachfeldtrommelmagnetscheider ausgestaltet. Die in letzterem abgetrennten magnetisierbaren Anteile des Altsandes gelangen als ein erstes Abfallprodukt gemäß Pfeil 5 in einen Behälter 6.

Die nicht magnetisierbaren Anteile des Altsandes werden anschließend von dem Magnetscheider 4 über einen Ausgleichsbunker 7 mittels eines Rohrförderers. 8 einem Ofen zur thermischen Behandlung von gebrauchtem Gießereisand, hier einem Wirbelschichtofen 9 aufgegeben.

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Der Wirbelschichtofen 9 besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen, vertikal angeordneten, ausgemauerten Brennkammer, in deren unteren Bereich Heißgase entsprechend den Pfeilen 10 eingeführt werden.

Die Heißgase entstammen einer zeichnerisch nicht dargestellten, an sich beliebigen Heißgasquelle und werden in solcher Menge und mit solcher Temperatur in den Wirbelschichtofen 9 eingeführt, daß sich in dessen Brennzone Temperaturen von mindestens 870 C einstellen wobei sich eine Wirbelschicht, bestehend aus einem glühenden Sandbett ausbildet. In dieser Wirbelschicht, in welcher der gebrauchte Gießereisand höchstens 45 Minuten verweilt, findet eine intensive Durchmischung mit heißem Gas statt, wobei der Kohlenstoff verbrennt, während beim Quarz eine Modifikationsänderung in Tridymit eintritt,'die zu einer erhöhten Formbeständigkeit beim Gießprozeß führt.

Die thermische Behandlung im Wirbelschichtofen 9 dient der Abtrennung von organischen bzw. brennbaren Bestandteilen des Altsandes, wobei der Kohlenstoffgehalt verbrennt und ein Bentonitantei1 totgebrannt, in Mullit umgewandelt und auf diese Weise versprödet wird. Gleichzeitig wird ein Feinkornanteil abgetrennt und verläßt den Wirbelschichtofen 9 gemäß Pfeil 11 zusammen mit den heißen Abgasen.

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Der Feinkornanteil wird in einem Staubfilter 12 abgetrennt, und gelangt anschließend gemäß Pfeil 13 in einen Mischer 14. Mit 15 ist ein Abgasgebläse bezeichnet, mittels welchem die entstaubten Abgase anschließend über einen Kamin 16 ins Freie befördert werden.

Aus dem Wirbelschichtofen 9 gelangt der thermisch behandelte Altsand über eine Kühlstufe, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei hintereinandergeschalteten Kühlern 17 und 18 besteht, über einen Rohrförderer 19 in eine Luftstrahlmühle, vorzugsweise eine Gegenstrom-Prallmühle 20. Der Sand hat am Ausgang des Kühlers 17 eine Temperatur von ca, 250 ⁰C und weist nach Verlassen des Kühlers 18 eine Temperatur von ca. 25 °C bis 30 ⁰C auf.

Die Mahlzone der Gegenstrom-Prallmühle 20 besteht aus zwei einander gegenüberliegend angeordneten, mit Druckluft betriebenen Injektoren, die das zu zerkleinernde Gut ansaugen und auf Geschwindigkeiten bis ca. 30 m see" bis 50 m see" beschleunigen.

Die aus diesen Injektoren austretenden, feststofführenden Druckluftstrahlen prallen frontal aufeinander und die Putzarbeit erfolgt allein durch Zusammenprall der Teilchen untereinander. Die Gegenstromprallmühle 20 dient somit dem

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Ablösen fester Krusten, bestehend aus Bindemittelresten von den Quarzsandoberflächen, ohne daß es hierbei zu einer Zerkleinerung der Quarzsandkörner selbst kommt. Das Austragsprodukt der Gegenstromprallmühle 20 ist somit ein Gemenge aus Quarzsandkörnern als Grobkornanteil und Krustenpartikeln als Feinkornanteil.

Das die Gegenstrom-PrallmUhle 20 verlassende Gemenge wird anschließend in einem Sichter 21 in seine beiden Kornfraktionen zerlegt, wobei die Grobkornfraktion als Fertiggut den wiederverwertbaren und von störenden Begleitelementen befreiten Gießereisand darstellt und gemäß Pfeil 22 abgeführt wird. Durch Veränderung der den Sichterbetrieb kennzeichnenden Parameter können hierbei in einfacher Weise unterschiedliche Sandqualitäten, zum Beispiel unterschiedliche Kornklassen hergestellt werden.

Die Feinkornfraktion des Austragsproduktes des Sichters gelangt gemäß Pfeil 23 in ein Staubfilter 24 und wird hier aus dem übrigen Abgasstrom getrennt, welcher über ein Abgasgebläse 25 und den erwähnten Kamin 16 ins Freie befördert wird.

Die im Staubfilter 24 abgetrennte Feingutfraktion wird anschließend im Mischer 14 zusammen mit der Feingutfraktion des Staubfilters 12 unter Zusatz von Wasser oder

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Abfallschlamm einer Gießerei gemäß Pfeil 26 zu einem deponierfähigen, nicht staubenden Abfallprodukt gemischt, welches gemäß Pfeil 27, gegebenenfalls nach einer Granulierung mittels bekannter Verfahren in einem Behälter 28 gesammelt wird.

Als Reaktionsprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens fallen somit drei Komponenten an, nämlich magnetisierbare Anteile in einem Behälter 6 als erstes Abfallprodukt, Feinkorn bzw. Staubanteile als ein zweites Abfallprodukt in einem Behälter 28 sowie wiederverwertbarer Gießereisand.

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Claims (6)

27. Januar 1981 KHD So/Gn H 81/4 Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Gießereisand aus gebrauchtem Gießereisand, dadurch, gekennzeichnet, daß der gebrauchte Gießereisand nacheinander wenigstens eine Magnetscheidezone, eine thermische Behandlungszone und eine Zerkleinerungszone durchläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gebrauchte Gießereisand nach Durchlaufen der thermischen Behandlungszone und vor Eintritt in die Zerkleinerungszone gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gebrauchte Gießereisand höchstens 45 Minuten in der thermischen Behandlungszone verweilt bei Temperaturen von wenigstens 870 C.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zerkleinerungszone eine Behandlung des gebrauchten Gießereisandes durch Gegenstromprallung erfolgt, wobei Luftgeschwindigkeiten von vorzugsweise 30 m see" bis 50 m see" eingesetzt werden.

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5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch die
Hintereinanderschaltung eines Magnetscheiders (4), eines Ofens zur thermischen Behänd lung~~von gebrauchtem
Gießereisand und einer Zerkleinerungseinrichtung,welche als Luftstrahlmühle, vorzugsweise als Gegenstrom-Prallmühle (20) ausgestaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen zur thermischen Behandlung ein
Wirbelschichtofen (9) ist.