DE3719774C2

DE3719774C2 -

Info

Publication number: DE3719774C2
Application number: DE19873719774
Authority: DE
Inventors: Gino 6680 Neunkirchen De Senni
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-13
Filing date: 1987-06-13
Publication date: 1989-03-30
Also published as: DE3719774A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Gießerei-Schuttsanden, bestehend aus Quarzsand, organischen und anorganischen Bindemitteln, insbesondere Harzen, oder Polystyrolen, Kohlenstäuben oder Bentoniten.

Zur Herstellung von Gießformen in Gießereien werden Gemische aus Quarzsand, organischen und anorganischen Bindemitteln, wie Harzen, Polystrolen, Bentoniten, Kohlenstäuben etc. verwendet, die mechanisch oder durch Aushärtung verfestigt werden. Diese Sandformen brechen teilweise während des Abkühlens der Gußstücke auseinander oder werden nach dem Erkalten zerstört. Dadurch fallen große Mengen sogenannter Gießerei-Alt- oder Schuttsande an, deren kostengünstige Wiederaufbereitung für eine Neuverwendung das Deponieren mit den damit verbundenen Problemen überflüssig macht und einer Rohstoffverschwendung vorbeugt.

Die Regeneration von Gießerei-Schuttsanden zielt darauf ab, die an den Quarzsandkörnern anhaftenden Bindemittelreste durch geeignete Verfahren abzutrennen und den reinen Quarzsand zur Herstellung von Sandformen wieder zu verwenden.

Es sind Verfahren bekannt, die die Schuttsande in einem Luftstrom unter hoher Geschwindigkeit gegen Prallwände schleudern und dadurch die Bindemittel absprengen. Durch das Aufprallen unterliegt die Prallwand einem hohen Verschleiß, die Quarzkörner werden teilweise zerkleinert, so daß der auszusondernde Feinstaubanteil sich erhöht, und außerdem erfordert die Erzeugung des Preßluftstroms erhebliche Energiemengen.

Andererseits ist ein Verfahren bekannt, (DE-OS 34 00 656), das nach einer mechanischen Vorreinigung eine thermische Behandlung des Schuttsandes in einem Fließbettofen bei ca. 800 Grad Celsius durchführt und das aus dem Fließbettofen austretende Gemisch einer Nachreinigung unterzieht. Zur thermischen Behandlung ist es nötig, daß dem Ofen hohe Energiemengen zugeführt werden, um die den Fließbettofen durchfließenden Schuttsande aufzuheizen und die chemischen Zusätze wie Härter und Bindemittel zu verbrennen. Die Durchsatzleistung im Fließbettofen ist infolge der erforderlichen Aufheizdauer des durchfließenden Sandes und der begrenzten Energieeinbringung in den Ofen begrenzt.

Weiterhin ist bekannt, zum Regenerieren von gebrauchten, brennbare Bindemittel enthaltenden Formsand einen Schachtofen vorzusehen (DE-AS 12 87 748). Mit den dabei verwendeten Gasbrennern ist nur ein relativ langsames und damit unwirtschaftliches Arbeiten möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Aufbereitung von Gießerei-Schuttsanden eine hohe Durchsatzleistung zu erzielen und mit einem niedrigen Energieverbrauch auszukommen.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Schuttsande nach Trocknung, Zerkleinerung und Aussortierung von Gußresten als rieselfähiges Pulver im freien Fall durch die heiße Zone eines Plasmastrahlofens geführt werden und nach Entfernung von Verbrennungsrückständen als reiner Quarzsand wieder verwendungsfähig sind.

Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß zur Erzeugung des Plasmas direkte oder indirekte Plasmageneratoren eingesetzt werden.

Die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer aus einem hitzebeständigen Stahlrohr oder Keramikrohr besteht oder aus Feuerfestmaterialien gemauert ist.

Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, daß die Plasmadüsen über den Umfang der Brennkammer verteilt sind, und die Einspeisung des Plasmas senkrecht, radial oder tangential zu den Ofenwänden erfolgt.

Des weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Plasmadüsen sich stufenförmig gegenüberstehen.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, wenn die Strömungsrichtung des Plasmas senkrecht zum Stofftransport steht oder schräg in Richtung oder schräg gegen Richtung des Stofftransports geneigt ist.

Nach der Erfindung wird entgegen der bisherigen konventionellen Ofenheizung der Brennraum mit einem oder mehreren Plasmabrennern beheizt; außerdem wird der zu regenerierende Schuttsand nicht auf einem Fließbett durch den Brennraum geleitet, sondern als rieselfähiges Pulver im freien Fall durch die heiße Zone des Plasmastrahlofens geführt. Dabei kommen vorteilhaft folgende Eigenschaften des Plasmas zur Anwendung:

a) hohe Temperaturen:
sie betragen je nach Ausführungsform des Plasmagenerators 1500-50 000 K und sind so hoch, daß nahezu alle Stoffe geschmolzen und verdampft werden können.
b) hohe Energieinhalte:
auf Grund der hohen Energiedichten können in das Plasma eingebrachte Teilchen in sehr kurzen Zeiten geschmolzen oder verdampft werden.
c) hohe Wärmeübergangszahlen:
sie bestimmen den raschen Wärmeübergang auf in das Plasma eingebrachten Substanzen für Aufheizzwecke.

Als Werkstoffe für den Plasmaofen können hitzebeständiger Stahl, Keramik oder Feuerfestmaterialien verwendet werden.

Der Ofen ist vorteilhaft als Rohr oder Schacht ausgebildet, auf dessen Umfang die Brennerdüsen der Plasmageneratoren in einer oder mehreren Ebenen übereinander angebracht sind.

Die Einspeisung des Plasmas 1 kann senkrecht, radial oder tangential zu den Ofenwänden 2 erfolgen, wie das Fig. 1 zeigt.

Die Strömungsrichtung des Plasmas 1 kann senkrecht zur Richtung 3 des Stofftransports stehen oder schräg in Richtung oder schräg gegen die Richtung des frei fallenden Schuttsandes geneigt sein, wie das schematisch in Fig. 2 dargestellt ist.

Durch die Anordnung der Düsen wird eine sehr gute Durchwirbelung des eingebrachten Schuttsandes erreicht. Damit ist ein besserer Wärmetransport zu den einzelnen Stoffteilchen möglich und damit verbunden eine raschere Aufheizgeschwindigkeit und bessere Energienutzung.

Die Plasmadüsen 4 können ringförmig auf gleicher oder unterschiedlicher Höhe über dem Umfang der Brennkammer 2 angeordnet sein (Fig. 3).

Bei der Anordnung der Plasmadüsen 4 gemäß Fig. 4 diametral gegenüberliegend in unterschiedlichen Höhen werden die eingebrachten Stoffe durch das Plasma 1 jeweils gegen die gegenüberliegenden Ofenwände 2 geschleudert und das Ablösen aufgeschmolzener Verbrennungsrückstände von den Quarzsandkörnern wird gefördert. Vor Einbringen der Schuttsande in den Plasmastrahlofen 2 werden sie in einer Brechermühle zerkleinert, durch die Abluft des Ofens getrocknet und vorgewärmt, sowie in einem Magnetabscheider oder durch ein Sieb von Gußresten befreit.

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von Gießerei-Schuttsanden, bestehend aus Quarzsand, organischen und anorganischen Bindemitteln, insbesondere Harzen oder Polystyrol, Kohlenstäuben oder Bentoniten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schuttsande nach Trocknung, Zerkleinerung und Aussortierung von Gußresten als rieselfähiges Pulver im freien Fall durch die heiße Zone eines Plasmastrahlofens geführt werden und nach Entfernung von Verbrennungsrückständen als reiner Quarzsand wieder verwendungsfähig sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Plasmas direkte oder indirekte Plasmageneratoren eingesetzt werden.

3. Vorrichtung mit einer Brennkammer zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer aus einem hitzebeständigen Stahlrohr oder Keramikrohr besteht oder aus Feuerfestmaterialien gemauert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmadüsen über den Umfang der Brennkammer verteilt sind, und die Einspeisung des Plasmas senkrecht, radial oder tangential zu den Ofenwänden erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmadüsen sich stufenförmig gegenüberstehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des Plasmas senkrecht zum Stofftransport steht oder schräg gegen die Richtung des Stofftransportes geneigt ist.