DE3815877C1

DE3815877C1 - A process for separating off inorganic binder systems in the regeneration of used foundry sands

Info

Publication number: DE3815877C1
Application number: DE19883815877
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kurt Dipl.-Ing. Dr. 6100 Darmstadt De Ballhorn; Bernd Dr.-Ing. 6382 Friedrichsdorf De Schneider
Original assignee: Uraphos Chemie 6370 Oberursel De GmbH
Current assignee: B.U.S CHEMIE GMBH, 6000 FRANKFURT, DE
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1988-05-09
Publication date: 1989-08-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von anorganischen Bindemittelsystemen, wie Bentonit, Wasserglas oder Zement, bei der Regenerierung von Gießerei- Altsanden.

In der Bundesrepublik Deutschland werden gegenwärtig ca. 2,2 Mio Tonnen Gießerei-Altsande deponiert. Es handelt sich dabei um mit anorganischen und organischen Bindemitteln verunreinigte Abfallsande, die in den Formereien der Eisen-, der Stahl- und der Leichtmetallguß-Industrie anfallen.

Aus wirtschaftlichen Überlegungen werden in den Gießereien die Altsande zum Teil rezirkuliert und einer mechanischen Aufbereitungsstufe unterzogen. Diese Sande bezeichnet man als Umlaufsande. Da der Erfolg dieser Aufbereitungsstufe ungenügend ist, können diese Umlaufsande nicht für alle in der Gießerei zum Einsatz kommenden Formverfahren bzw. Kernverfahren eingesetzt werden. Damit besteht ein ständiger Bedarf an Neusand. Im Durchschnitt werden im Bereich der Eisen- und Stahlgießereien 1.2 Tonnen Neusand pro Tonne Guß benötigt.

In den letzten fünf Jahren wurden verstärkte Anstrengungen unternommen, um Verfahren zu entwickeln, die das Ziel haben, die Abfallsande so zu behandeln, daß sie solche Eigenschaften haben wie Neusande. Damit können sie in den Gießereien universell eingesetzt werden und müßten nicht deponiert werden. Diese Verfahren werden als Regenierungsverfahren bezeichnet.

Die Regenerierung von Gießereiabfall- bzw. altsanden mit einem organischen Bindersystem ist technisch gelöst. Anwendung findet eine thermische Verfahrensstufe, bei der die Sande soweit erhitzt werden, daß die organischen Bindersysteme verbrennen. Die Regenerierung von Gießereiabfall- bzw. altsanden mit einem organischen Bindersystem ist technisch unbefriedigend gelöst.

Bei einem Verfahrenskonzept werden die Altsande einem nassen Waschprozeß unterzogen, wobei die oberflächlich anhaftenden Bindersysteme von dem Sand abgerieben werden (Läutern). Das Verfahren hat den Nachteil, daß einerseits dieser Reinigungsprozeß unvollständig ist, da ein Teil des Binders während des Gießvorganges auf den Sand aufgesintert wurde und durch die Behandlung nicht entfernt werden kann und andererseits der von der Oberfläche entfernte Binder abgetrennt, entwässert, getrocknet und nachverbrannt werden muß, da sich speziell bei der Verwendung von Bentonit als anorganischer Binder in dem Bentonit selbst polyaromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in solchen Konzentrationen anreichern, daß nur nach einer thermischen Nachbehandlung dieser Reststoff gefahrlos deponiert werden kann.

Bei einem anderen Verfahrenskonzept werden die Altsande einem trockenen Verfahrensgang unterzogen. Nach der Vorbereitung der Sande (Zerkleinerung und Eisenentfernung) werden sie einer mechanischen Reinigungsstufe, einer thermischen Stufe und einer zweiten, mechanischen Reinigungsstufe unterzogen. Die erste Reinigungsstufe ist nicht zwingend erforderlich. Durch die thermische Stufe wird der Sand so weit erhitzt, daß bei dem Bindersystem Bentonit/- Kohlenstoff der letztgenannte vollständig verbrennt. Die im Bentonit angereicherten polyaromatischen Kohlenwasserstoffe werden gecrackt und verbrennen zu Kohlendioxid und Wasser. Durch die thermische Behandlung wird der Bentonit totgebrannt und wandelt sich partiell in Mullit um. Der totgebrannte Bentonit/Mullit wird in der nachfolgenden zweiten mechanischen Reinigungsstufe, die ebenfalls, wie die erste Stufe, nach dem Prallprinzip arbeitet, von dem Quarzkopf abgerieben und anschließend durch eine Sichtung bzw./ und Siebung voneinander getrennt. Durch die Prallbeanspruchung wird jedoch nicht nur der Mullit abgerieben, sondern auch in erheblichem Umfang das Sandkorn zerstört. Je intensiver die Prallbeanspruchung ist (Verweilzeit und Druck) desto reiner wird das Sandprodukt und umso mehr Sandkorn wird zerkleinert: Dieser Feinstsandanteil, in der Regel unter 125 µm, kann in der Gießerei nicht verwendet werden. Von dem eingesetzten Altsand können somit nur 60 bis 70% als Regenerat gewonnen werden.

Die DE-OS 24 35 943 beschreibt bereits ein Verfahren zur Abtrennung von anorganischen Bindemittelsystemen bei der Regenerierung von Gießerei-Altsanden, wobei die zu regenerierenden Altsande niederfrequenten Schwingungen unterworfen werden derart, daß sie freitragend in einem Wirbelbett gehalten werden. Es wird aber vermutet, daß die hierbei angewendete Energie nicht ausreicht, die Bindemittel von den Altsanden zuverlässig abzutrennen, insbesondere wenn die Bindemittel verhältnismäßig fest an den Altsanden anhaften.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges Verfahren zu finden, das einerseits die oberflächlich anhaftenden Bindemittelsysteme entfernt und andererseits nicht zu einer Zerkleinerung der Altsande (Quarzsande) führt.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

In den Unteransprüchen 2 bis 9 sind bevorzugte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Untersuchungen haben gezeigt, daß sich durch die Anwendung der Ultraschallbehandlung die oberflächlich anhaftenden Binder von dem Altsand entfernen lassen. Der Reinigungseffekt kann deutlich verbessert werden, wenn diese Ultraschallbehandlung nach einer thermischen Behandlung der Altsande durchgeführt wird. Die Oberfläche des so behandelten Sandes ist praktisch frei von Verunreinigungen. Damit hat der Sand einen neutralen pH-Wert und kann somit für alle Form- und Kernsandsysteme in der Gießerei eingesetzt werden. Mit diesem Verfahren können 85-90% der Altsande als Regenerat gewonnen werden.

Beispiel 1

100 g anorganisch gebundener Altsand (Bentonit/Kohlenstoff) nach thermischer und mechanischer Behandlung wurden bei 125 µm abgesiebt.

Beispiel 2

100 g anorganisch gebundener Altsand (Bentonit/Kohlenstoff) wurden nach einer thermischen Behandlung mit 100 g Wasser versetzt und einer Ultraschallbehandlung ausgesetzt. Es folgte eine Siebklassierung bei 125 µm.

Versuchsergebnisse

Claims

1. Verfahren zur Abtrennung von anorganischen Bindemittelsystemen, wie Bentonit, Wasserglas oder Zement, bei der Regenerierung von Gießerei-Altsanden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießerei-Altsande über eine flüssige Kopplungsschicht einer Schallbehandlung mit einer Frequenz von 10 000 bis 50 000 Hz ausgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießerei-Altsande einer Schallbehandlung mit einer Frequenz von 20 000 bis 30 000 Hz ausgesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Wasser mit oder ohne einem oberflächenspannungsvermindernden Zusatz verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießerei-Altsande direkt oder nach einer mechanischen Aufbereitungsstufe der Schallbehandlung unterzogen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießerei-Altsande direkt oder nach einer thermischen Aufbereitungsstufe der Schallbehandlung unterzogen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Aufbereitung bei 400 bis 1200°C durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Aufbereitung bei 600 bis 950°C durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile nach der Schallbehandlung einer mechanischen Siebklassierung unterworfen werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile nach der Schallbehandlung einer Stromklassierung unterworfen werden.