DE3517186A1

DE3517186A1 - Verfahren und anlage zur thermischen reinigung mit schneidoelen verunreinigter leichtmetall-spaene

Info

Publication number: DE3517186A1
Application number: DE19853517186
Authority: DE
Inventors: Christoph 5358 Bad Münstereifel Schmitz
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Schmitz Christoph 5358 Bad Muenstereifel De
Priority date: 1985-05-13
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1986-11-13

Description

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Anlage zum Patentgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutζ
Aktiengesellschaft

vom 09. Mai 1985

Verfahren und Anlage zur thermischen Reinigung mit Schneidölen verunreinigter Leichtmetall-Spane

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Reinigung von Leichtmetall-Spänen, vorzugsweise Spänen aus Aluminium und seinen Legierungen, die mit Schneidölen verunreinigt sind, zur Vorbereitung auf das Einschmelzen in einem Schmelzofen zur Rückgewinnung des Leichtmetalls sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der spangebenden Bearbeitung von Leichtmetallen, insbesondere bei der Zerspanung von Aluminium, werden zur Kühlung des Werkstücks und zur besseren Zerspanbarkeit Schneidöle eingesetzt. Die anfallenden Späne sind deshalb mit Schneidölen verunreinigt und können in dieser Form nicht eingeschmolzen werden. Die im Verhältnis zum Volumen große Oberfläche der Späne sowie der Wärmeinhalt der anhaftenden Schneidöle verursachen Deim Einschmelzvorgang hohe Abbrandverluste.

Ein oekanntes Verfahren zur Vorbereitung der Späne auf den Einschmelzvorgang besteht darin, die Späne, die in der Regel als lange Wendeln oder Locken anfallen, zunächst zu zerkleinern, um dann in einem Trommeltrockner die anhaftenden Schneidöle zu verdampfen.

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Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, dab in einem Trommeltrockner der Wärmeübergang auf die Späne schlecht ist und deshalb weiterhin Reste der Schneidöle an den Spanen haftenbleiben können. Außerdem ist der spezifische Wärmeverbrauch, bezogen auf die Spänemenge, hoch. Ein weiterer Nachteil ist die fehlende Abgasbehandlung der anfallenden Schneidöldämpfe.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur thermischen Reinigung von Leichtmetall-Spänen, vorzugsweise von Spänen aus Aluminium und seinen Legierungen, vorzustellen, bei dem eine vollständige Reinigung der Späne mit einer gleichzeitigen Beseitigung der Schneidöldämpfe gewährleistet ist und bei dem die obengenannten Nachteile des bekannten Verfahrens nicht auftreten. Des weiteren wird eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die mit Schneidölen verunreinigten Leichtmetall-Späne zunächst zerkleinert, dann in einer ersten Stufe in einem Stromtrockner mit Heißgas weitgehend getrocknet, von dem mit SchneidÖldämpfen beladenen Heißgas getrennt und in einer, zweiten Stufe bei einer höheren Temperatur als in der ersten Stufe in einem Wirbelkammer-Trockner mit Hilfe weiteren Heißgases vollständig von den Rückständen der Schneidöle befreit werden, bevor sie nach der Trennung von dem Heißgas in dem Schmelzofen eingeschmolzen werden.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das Heißgas aus dem Wirbelkammer-Trockner der zweiten Stufe in den Stromtrockner der ersten Stufe geleitet. Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine optimale Ausnutzung des in dem Heißgas enthaltenden Wärmeinhalts. In der ersten Stufe des Verfahrens wird die Wärmenergie, die aas Heiuyas nocn aus der zweiten Verfahrensstufe mitbringt, dazu benutzt, die

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aufgrund der Schneidöle noch feuchten, zusammenklebenden Späne zu trocknen, voneinander zu trennen und bereits einen Großteil der Bestandteile der Schneidöle zu verdampfen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Heißgas für den Wirbelkammer-Trockner das Abgas aus dem Schmelzofen verwendet. In diesem Fall ist kein separater Heißgaserzeuger erforderlich. Die heißen Abgase, beispielsweise eines brennerbefeuerten Herdofens, reichen aus, um die zwei Verfahrensstufen mit der erforderlichen Wärmenergie zu versorgen. Die im Regelfall sonst ungenutzten heißen Ofenabgase werden damit sinnvoll ausgenutzt.

in einer Abwandlung des Verfahrens kann das Heißgas für den Wirbelkammer-Trockner in einem separaten Heißgaserzeuger erzeugt werden. Diese verfahrensmäßige Vorgehensweise ist dann vorteilhaft, wenn die Späne in Induktionsöfen eingeschmolzen werden, in denen Abgase in einer entsprechend nutzbaren Menge nicht anfallen, oder wenn die erfindungsgemäße Anlage räumlich getrennt von den Schmelzöfen steht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das mit Schneidöldämpfen beladene Heißgas aus dem Stromtrockner nach Abtrennung der Späne in einem Nachverbrenner nachverbrannt. Damit werden die noch brennbaren Rückstände der Schneidöle verbrannt, so daß vorteilhaft die Umwelt nicht durch Schneidöldämpfe belastet wird.

Das im Nachverbrenner wieder aufgeheizte Heißgas wird in einen Rekuperator geleitet und der Wärmeinhalt zur Heißlufterzeugung genutzt. Bevor das noch heiße Gas in den Abgaskamin gelangt, gibt es vorteilhaft den größten Teil seiner Wärmeenergie an Luft ab, die als Verbrennungsluft

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für den Brenner oder die Brenner des Herdofens genutzt werden kann.

Ist die Anlage nicht mit einem Herdofen ausgestattet, sondern beispielsweise mit einem Induktionsofen, kann die Heißluft vorteilhaft in einen Heißgaserzeuger geleitet werden, der das Heißgas für die zwei Verfahrensstufen liefert. Dadurch kann Brennstoff für den Heißgaserzeuger eingespart werden.

Im folgenden wird anhand von zwei zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils eine Anlagenvariante zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit weiteren Vorteilen beschrieben.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Anlage zum Aufschmelzen der Späne in einem Herdofen,

Fig. 2 eine Anlage zum Aufschmelzen der Späne in einem Induktionsofen sowie einen Heißgaserzeuger zur Erzeugung des Heißgases für die zwei Verfahrensstufen.

In Fig. 1 werden auf der linken Seite die mit Schneidölen verunreinigten Leichtmetall-Späne 1 einem Spänebrecher aufgegeben. Die zerkleinerten Späne werden mit einem Schneckenförderer 3 einem Vorratsounker 4 aufgegeben und aus diesem mit einer Dosierschnecke 5 einem Stromtrockner

In dem Stromtrockner 6 werden die durch die Schneidöle noch zusammenbackenden Späne aufgelockert und von dem heißen Gasstrom mitgerissen. Die konstruktive Ausgestaltung des Stromtrockners 6 bewirkt eine Gasgeschwindigkeit, durch die selbst Klumpen zusammenklebender Späne mitgerissen werden.

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Das Heißgas bewirkt ein weitgehendes Verdampfen der Schneidöle und Trocknen der Späne. Alle Späne werden sofort vollständig von dem heißen Gasstrom erfaßt, so daß ein schneller und vollständiger Wärmeübergang stattfindet. Die sich vereinzelnden Späne werden aus dem Stromtrockner 6 ausgetragen und in dem nachgeschalteten Abscheidezyklon von dem mit Schneidöidämpfen beladenen Heißgas getrennt.

Die Spitze 8 des Abscheidezyklons 7 ist über eine Rohrleitung 9 mit einem Wirbelkammer-Trockner 10 verbunden. Durch die Rohrleitung 9 werden die Späne der zweiten Verfahrensstufe zugeführt. In dem Wirbelkammer-Trockner herrscht eine geringere Gasgeschwindigkeit als im Stromtrockner 6. Trotzdem werden die Späne ausgetragen, da sie nicht mehr zusammenkleben, trocken und frei von Rückständen der Schneidöle und damit leicnter sind. Die Temperatur des Heißgases ist im Wirbelkammer-Trockner 10 höher als im Stromtrockner 6, so daß sämtliche Rückstände der Schneidöle verdampfen.

Die nun blanken Späne werden von dem Heißgas aus dem Wirbelkammer-Trockner 10 über dessen Austrag 11 in einen weiteren Abscheidzyklon 12 ausgetragen und dort aus dem Heißgas abgeschieden. Aus der Spitze 13 des Zyklons 12 gelangen die noch heißen Spane über eine Spänezuführung 14, beispielsweise eine Rohrleitung, in eine Aufgabevorrichtung 15, beispielsweise einen Schwingförderer, der sie dem Schmelzofen 16 aufgibt. In vorteilhafter Weise wird im Schmelzofen Energie eingespart, wenn die Späne noch heiß aus dem Wirbelkammer-Trockner aufgegeben werden.

Der Schmelzofen 16 ist ein mit Brennern· 17 befeuerter Herdofen. Seine heißen Abgase sind das Heißgas für die zweite und erste Verfahrensstufe. Zu ,diesem Zweck ist d-er Schmelzofen 16 über eine Abgasleitung 18 mit dem

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Wirbelkammer-Trockner 10 verbunden. In diesem gibt das Gas einen Großteil seiner Wärme ab, bevor es über den Abscheidezyklon 12, dessen Gasaustrittsstutzen 19 mit einer Heißgasleitung 20 verbunden ist, in oen Stromtrockner 6 geführt wird.

In der ersten Verfahrensstufe reichert sich das Heißgas noch weiter mit Schneidöldämpfen an. Nach Abscheiden der Späne im ersten Abscheidezyklon 7 strömt das Gas durch dessen Gasaustrittsstutzen 21 über eine Abgasleitung 22 in einen Nachverbrenner 23. Mit Hilfe eines Brenners 24 werden die Schneidöldämpfe vollständig verbrannt.

Das durch die Nachverbrennung wieder erhitzte Gas strömt durch die Abgasleitung 22 in einen Rekuperator 25. In ihm wird Luft 26 erwärmt, die als Heißluft über eine Heißluftleitung 27 dem Brenner oder den Brennern 17 des Herdofens 16 zugeführt wird.

Das im Rekuperator 25 abgekühlte Gas wird durch ein Gebläse 28 als Abgas 29 in den Abgaskamin 30 gefördert.

Die Anlage in Fig. 2 unterscheidet sich von der Anlage in Fig. 1 nur dadurch, daß die Späne nicht in einem Herdofen aufgeschmolzen werden, sondern in einem induktionsofen 31. Die gereinigten Späne werden also aus dem Abscheidezyklon 12 der zweiten Stufe über eine Spänezuführung 14 einem Induktionsofen 31 aufgegeben. Da kein aus dem Ofen anfallendes Abgas zur Behandlung der Späne anfällt, muß außerdem zusätzlich ein Heißgaserzeuger 32 installiert werden.

Der Heißgaserzeuger 32 ist über eine Heißluftleitung 27 mit dem Rekuperator 25 verbunden. Die Heißluft aus dem Rekuperator wird im Brenner 33 des Heißgaserzeugers 32

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genutzt und als vorerhitzte Luft 24- vom Heißgaserzeuger angesaugt .

Das im Heißgeserzeuger 32 erzeugte Heißgas strömt über die Heißgasleitung 35 in cLen Wirbelkammer-Trockner 10.

Der -weitere Aufbau der Anlage ist mit dem der in Fig. dargestellten Anlage identisch. Ebenso stimmt der weitere Verfahrensablauf mit dem zuvor beschriebenen überein.

Gegenüber herkömmlichen Anlagen mit Trommeltrocknern erfordert die erfindüngsgemäße Anlage geringere Investitionskosten. Außerdem ist aufgrund des einfachen Anlagenaufbaus der Wartungaufwand wesentlich geringer.

Außer zur thermischen Reinigung von Leichtmetall-Spänen ist das erfindungsgemäße Verfahren in der erfindungsgemäßen Anlage grundsätzlich auch auf Späne anderer Metalle und Legierungen, beispielsweise Kupfer und Messing, anwendbar.

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Claims

09. Mai 1985 KHD Sas/Gn H 85/29 Patentansprüche

1. Verfahren zur thermischen Reinigung von Leichtmetall-Spänen, vorzugsweise Spänen aus Aluminium und seinen Legierungen, die mit Schneidölen verunreinigt sind, zur Vorbereitung auf das Einschmelzen in einem Schmelzofen zur Rückgewinnung des Leichtmetalls, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Schneidölen verunreinigten Leichtmetall-Späne zunächst zerkleinert, dann in einer ersten Stufe in einem Stromtrockner mit Heißgas weitgehend getrocknet, von dem mit Schneidöldämpfen belaaenen Heißgas getrennt und in einer zweiten Stufe bei einer höheren Temperatur als in der ersten Stufe in einem Wirbelkammer-Trockner mit Hilfe weiteren Heißgases vollständig von den Rückständen der Schneidöle befreit werden, bevor sie nach der Trennung von dem Heißgas in dem Schmelzofen eingeschmolzen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißgas aus dem Wirbelkammer-Trockner der zweiten Stufe in den Stromtrockner der ersten Stufe geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Heißgas für aen Wirbelkammer-Trockner das Abgas aus dem Schmelzofen verwendet wird.

4. Verfanren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißgas für den Wirbelkammer-Trockner in einem separaten Heißgaserzeuger erzeugt wird.

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5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Schneidöldämpfen beladene Heißgas aus dem Stromtrockner nach Abtrennung der Späne in einem Nachverbrenner nachverbrannt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeinhalt des Heißgases aus dem Nachverbrenner in einem Rekuperator zur Heißlufterzeugung genutzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluft als Verbrennungsluft für den Brenner oder die Brenner eines Herdofens genutzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluft in den separaten Heißgaserzeuger geleitet wird.

9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spänebrecher (2) mit einem Stromtrockner (6) über ein Förderorgan (3, 5) und im Bedarfsfall über einen zwischengeschalteten Vorratsbunker (4) verbunden ist, daß dem Stromtrockner (6) ein Abscheidezyklon (7) nachgeschaltet ist, dessen Spitze (8) über eine Rohrleitung (9) mit einem Wirbelkammer-Trockner (10) verbunden ist, dessen Austrag (11) mit einem anderen Abscheidezyklon (12) und dessen Spitze (13) über eine Spänezuführung (14) mit einem Schmelzofen (16) in Verbindung steht. '

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaustrittsstutzen (19) des dem Wirbelkammer-Trockner (10) nachgeschalteten Abscheidezyklons (12) über eine Heißgasleitung (20) mit dem Stromtrockner (6) verbunden ist.

11. Anlage nach Anspruch 9 oder 1O, dadurcn gexennzeicnnet, daß die Abgasleitung (18) des Schmelzofens (16) in den Wirbelkammer-Trockner (10) geführt ist.

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12. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelkammer-Trockner (10) über eine Heißgasleitung (35) mit einem Heißgaserzeuger (32) verbunden ist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaustrittsstutzen (21) des dem Stromtrockner (6) nachgeschalteten Abscheidezyklons (7) über eine Abgasleitung (22) mit einem Nachverbrenner (23) und einem anschließenden Rekuperator (25) verbunden ist, dem ein Abgaskamin (30) nachgeschaltet ist.

14. Anlage nach den Ansprüchen 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekuperator (25) über eine Heißluftleitung (27) mit dem Brenner oder den Brennern (17) des Schmelzofens (16) verbunden ist.

15. Anlage nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurcn gekennzeichnet, daß der Rekuperator (25) über eine Heißluftleitung (27) mit dem Heißgaserzeuger (32) verbunden ist.

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