DE4032516A1 - Verfahren und vorrichtung zum trennen von formsandgemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Formsandgemischen, insbesondere von Gemischen aus Quarz- und Chromerzsand, in ihre Einzelkomponenten nach einer Fluidisierung des Sandgemisches sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bspw. beim Gießen von Stahl wird zur Erstellung der Formen Formsand verwendet, der durch Binder verfestigt ist. Üblicherweise wird hierzu Quarzsand verwendet. Es gibt jedoch Gußstücke oder Bereiche von Gußstücken, bei denen nach dem Gießen die Wärme besonders schnell abzu­ führen ist. In den entsprechenden Formbereichen wird hierfür des besseren Wärmeleitvermögens wegen Chromerz­ sand benutzt. Da bereits die Beschaffung der Sande aufwendig ist und insbesondere die des verwendeten Binders wegen erforderliche Entsorgung gebrauchten Altsandes sich als kostspielig erweist, ist man be­ strebt, gebrauchten Formsand zum Zwecke des Wiederver­ wendens aufzuarbeiten und zu regenerieren. Hierbei ist es jedoch erforderlich, die beiden Sandtypen, nämlich Quarzsand und Chromerzsand, wieder voneinander zu tren­ nen, da sonst einerseits der für das Gießen kritischer Teile erforderliche, besonders aufwendige Chromerzsand neu zu beschaffen wäre, während andererseits der aufbe­ reitete zyklisch verwendete Sand durch die ständige Zufuhr von Chromerzsand einen mit der Anzahl der Zyklen wachsenden unerwünschten Anteil von Chromerzsand auf­ wiese.

Es wurde daher schon versucht, mit einer Vielzahl von Sieben die beiden sich durch unterschiedliche spezifi­ sche Gewichte sowie unterschiedliche mittlere Korngrößen unterscheidenden Sandstufen des beim Regenerieren ge­ brauchten Formsandes entstehenden Gemisches wieder voneinander zu trennen. Als nachteilig hat sich hierbei der erhebliche Verschleiß der Siebe gezeigt, der sowohl durch die hohe Anzahl der erforderlichen Siebe als auch durch die Härte des Sandes bedingt finanziell untragbare Ausmaße annimmt.

In der EP-A2 02 94 801 wird eine im wesentlichen hori­ zontale Fluidisierungskammer gezeigt, die, mit dem Antrieb eines Vibrationsförderers verbunden, eine Entmi­ schung aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Gewichte vornimmt, und bei der die im Bodenbereiche sich sammelnde spezifisch schwerere Komponente durch den Fördereffekt einer einseitig in Bodennähe angeordneten Auslaufrutsche zugeführt wird, während die spezifisch leichteren Komponenten nach oben aufschwimmen und, dem Fördereffekt nicht unterliegend, auf der gegenüberlie­ genden Seite abziehbar sind. Um eine ausreichende Tren­ nung zu sichern, müssen relativ große Vibrationskanmern eingesetzt werden, und zur Erreichung hoher Trennungs­ grade kann es erforderlich werden, derartig vibrierende Fluidisierungskammern in Kaskade anzuordnen.

Nach der FR-A-25 61 554 sind auch schon klassierende Siebe in Verbindung mit auf das spezifische Gewicht reagierenden vibrierenden schrägen Flächen benutzt wor­ den, wobei sich der sowohl für die Siebe als auch die Prallflächen zu treibende Aufwand als nachteilig erwies.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, ein Ver­ fahren sowie eine Anordnung zu schaffen, die mit ver­ tretbarem wirtschaftlichem Aufwand auch bei großen Durchsatzmengen eine verläßliche und weitgehende Auf­ trennung von Formsandgemischen zulassen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprü­ che 1 und 3. Mit ihrer Hilfe werden ein Verfahren bzw. eine Anordnung geschaffen, bei welchen durch die Flui­ disierung ein fließfähiges, aufgelockertes Gemisch geschaffen wird, das anschließend der Mantelfläche einer Magnettrommel zugeführt wird, so daß die magnetisierba­ ren Chromerzsande zunächst vom Mantel der Trommel wäh­ rend dessen Umlauf mitgenommen werden, während die Quarzsande, nur kurzzeitig vom Mantel unterstützt und mitgenommen, dann von diesem abfallen und von einem Auffangtrichter aufgenommen werden. Die magnetisierbaren Chromerzsande dagegen haften am Mantel der Magnettrom­ mel, auch wenn die entsprechenden Mantelbereiche nach dem Durchlauf von 90° nach ihrer Scheitellinie nach unten wegzulaufen beginnen. In diesem rückläufigen Mantelbereich und/oder dem nach Durchlaufen der unter­ sten Linie ansteigenden Mantelbereich kann dann der an der Mantelfläche noch magnetisch gehaltene Chromerzsand durch Saugdüsen und/oder Schaber entnommen und einem zweiten Sammelbehälter zugeführt werden. Hierbei genügen relativ kleine Fluidisierungskanmern, und mit relativ geringem Aufwand wird auch bei größeren Durchsatzmengen eine weitgehende Aufteilung erreicht.

Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit einer dieses darstellenden Zeichnung zu entnehmen.

Zur Trennung eines Quarzsand und Chromerzsand enthalten­ den Sandgemisches, das bspw. durch die Aufbereitung von gebrauchtem Altsand erhalten wurde, wird dieses Sandge­ misch in Richtung des Pfeiles 1 in eine Fluidisierungs­ kammer 2 eingegeben, deren poröser Zwischenboden 3 unter sich einen Freiraum 4 schafft, dem über ein Rohr 5 Druckluft zugeführt wird. Diese Druckluft durchdringt den porösen oder fein perforierten Zwischenboden 3 und tritt, dieses auflockernd, in das in der nach oben offenen Fluidisierungskammer 2 gebildete Sandbett 6 ein.

Der durch die durch ihn hindurchgeführte Druckluft fluidisierte Sand fließt durch den im unteren Bereich der Fluidisierungskammer 2 dicht über dem unteren Ende des schräggestellten Zwischenbodens 3 vorgesehenen Austrageschlitz 7 aus und erreicht in Richtung des Pfeiles 8 über ein Leitblech 9 den Scheitelbereich des Mantels einer Magnettrommel 10. Bei der ausreichenden Zufuhr des Sandgemisches vermag aus dem oberen Bereich des Sandbettes 6 weiterhin ein Sandgemisch über eine Übergabekante 11 hinwegzufließen und in Pfeilrichtung 12 ebenfalls das Leitblech 9 oder den Mantel der Magnet­ trommel 10 zu erreichen.

Die hier dargestellten Pfeile sind so ausgelegt, daß sie gleichzeitig auch den Status des Sandes aufzeigen. Die Pfeile 1, 8 und 12 sind halb schwarz/halb weiß angelegt und stellen das Gemisch dar, wobei schwarz für die Chromerzsandkomponente und weiß für die Quarzsandkompo­ nente steht.

Beim Erreichen des Mantels der Magnettrommel werden die magnetisierbaren Chromerzsandpartikel magnetisch fest an der Manteloberfläche gehalten. Die Quarzsandkörnchen dagegen stützen sich zwar beim Auffließen auf den Mantel der Magnettrommel 10 auf diesen lose ab, können aber jederzeit von diesem Mantel herabfließen.

Durch nicht dargestellte Antriebsmittel wird die Magnet­ trommel 10, in Richtung des Pfeiles 13 rotierend, kon­ tinuierlich angetrieben. Hierbei wandert der im Schei­ telbereich aufgegebene Sand zunächst nach vorne-unten, und bereits vor dem Erreichen der 90°-Stellung fällt der Quarzsand in Richtung des Pfeiles 14 vom Mantel der Trommel ab. Aufgefangen wird er von einem Auffangtrich­ ter 15, aus dem er dann in einen Sammelbehälter 16 bzw. Silo abfällt.

Der Chromerzsand dagegen wird beim weiteren Rotieren der Magnettrommel 10 magnetisch auf deren Mantel gehalten und umläuft somit die Achse der Magnettrommel, bis er eine Saugdüse 17 erreicht. Diese Saugdüse weist einen schmalen, rechteckigen Querschnitt auf und ist, wie dargestellt, mit trapezförmiger Grundfläche, oder aber dreieckiger Grundfläche, ausgeführt, so daß von der Mantelfläche abgesaugter Quarzsand über ein Rohr 18 in Pfeilrichtung 19 in einen zweiten Sammelbehälter 20 einzutreten vermag. Die Wirkung der Saugdüse 17 kann noch unterstützt werden, indem die in der Zeichnung oben dargstellte Wandung schaberartig bis an den Mantel der Trommel geführt ist und auf diesem aufliegt oder ihm in sehr geringem Abstande gegenübersteht.

Unterstützt wird das Sortieren noch durch die zweifache Entnahme des Sandgemisches aus der Fluidisierungskammer 2. Unter Einwirkung der Fluidisierung beginnt innerhalb des Sandbettes 6 bereits eine Entmischung, bei der die spezifisch schwereren Komponenten des Gemisches nach unten ausfallen, während sich die spezifisch leichteren in den oberen Bereichen des Sandbettes 6 ansammeln. Damit wird bereits eine Vorentmischung eingeleitet, derzufolge das dem Austrageschlitz 7 entströmende Ge­ misch bereits einen gegenüber dem Ausgangsgehalt erhöh­ ten Gehalt an Chromerzsand enthält, während das gemäß Pfeil 12 über die Überkante 11 fließende Gemisch einen gegenüber der ursprünglichen Zusammensetzung bereits verminderten Gehalt an Chromerzsand aufweist. Die Anord­ nung ist hierbei so getroffen, daß das dem Übergabe­ schlitz 7 entstammende Sandgemisch zunächst in Kontakt mit der Magnettrommel gebracht wird, während das an Chromerzsand ärmere, die Übergabekante 11 übersteigende Gemisch erst später und nicht direkt auf den Mantel der Magnettrommel, sondern auf die bereits auf diesem auf­ liegende Schicht aufgebracht wird.

Die Magnettrommel kann aus einem unmagnetischen Grund­ körper bestehen, in den Permanentmagnete eingesetzt, eingearbeitet bzw. eingebettet sind. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Magnettrommel aus einem magne­ tisierbaren Werkstoff hoher Koerzitivkraft zu bilden und sie nachträglich so zu magnetisieren, daß ein entspre­ chendes, magnetisierbare Bestandteile haltendes Magnet­ feld entsteht. Darüber hinaus besteht aber auch die Möglichkeit, eine Magnettrommel zu verwenden, die bspw. nach Art von Ankern von Elektromotoren magnetisierende Wicklungen aufweist, so daß von Elektromagneten gespro­ chen werden kann. Hierbei bieten sich die Möglichkeiten einer kontinuierlichen Erregung, bspw. über Schleifrin­ ge, oder aber einer mit dem Umlaufzyklus wechselnden Magnetisierung. So können bspw. Kollektoren bzw. Schleifringe so ausgelegt werden, daß die durch sie gespeisten Magnetwicklungen erregt werden, wenn die von ihnen beeinflußten Mantelbereiche die Scheitellinie bzw. die der Basis des Leitbleches 9 gegenüberliegende Linie erreichen oder erreichen werden. Die Ausschaltung kann dann bspw. beim Erreichen der Saugdüse 17 und/oder eines Schabers erfolgen, so daß die magnetisch gehaltenen Chromerzsandkörnchen sich von der Magnettrommel leicht lösen bzw. von dieser abfallen. Es kann sich auch als zweckmäßig erweisen, eine infolge ihrer Herstellung eine nicht kontinuierliche Oberfläche aufweisende Magnettrom­ mel mit einem dünnen Rohr zu überziehen, welches der Mantelfläche der Magnettrommel die entsprechende Härte und Kontinuität verleiht, magnetisch selbst aber nicht in Erscheinung treten muß.

In allen diesen Fällen wird eine Auftrennung im wesent­ lichen rein magnetisch erreicht. Unterstützt werden kann jedoch die Auftrennung des Gemisches durch eine mehr oder weniger starke Vorentmischung in der Fluidisie­ rungskammer.

Claims (11)

1. Verfahren zum Trennen von Formsandgemischen, insbe­ sondere von Gemischen aus Quarz- und Chromerzsand, in ihre Einzelkomponenten nach einer Fluidisierung des Sandgemisches, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sandgemisch in an sich bekannter Art in eine seine Fluidisierung bewirkende Kammer eingegeben wird,
daß das fluidisierte Gemisch auf die Oberseite einer rotierenden Magnettrommel geleitet wird,
daß das über die Magnettrommel abfließende Material als erste Komponente aufgefangen und einem ersten Sammelbehälter (16) zugeführt wird, und
daß mittels einer Saug- und/oder Schabevorrichtung das im unteren bzw. aufsteigenden Bereiche des Umfan­ ges der Magnettrommel an deren Mantel haftende Mate­ rial von diesem gelöst und als zweite Komponente einem zweiten Sammelbehälter (20) zugeführt wird.

2. Trennverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bodenbereich der Fluidisierungskammer (2) entnommenes Gemisch dem Scheitelbereich der Magnet­ trommel (10) zugeführt wird, und daß in einem höheren Bereich der Fluidisierungskammer dieser entnommenes Gemisch dem zunächst auf den Mantel der Trommel aufgebrachtem überlagert wird.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
eine Fluidisierungskammer (2) mit einem porösen oder perforierten, mit Preßluft beaufschlagten, vorzugs­ weise geneigten Zwischenboden (3) und mit einem sich über deren Breite erstreckenden Austrageschlitz (7), über der eine Aufgabevorrichtung (1) für Sandgemische vorgesehen ist, und deren Austrageschlitz (7) von einem zu einer rotierenden Magnettrommel (10) führen­ den Leitblech (9) unterfangen ist, durch eine die Magnettrommel mindestens bereichsweise unterfangende und zu einem ersten Sammelbehälter (16) führende Rutsche (Fangtrichter 15),
sowie durch eine auf die rücklaufenden Mantelbereiche der Magnettrommel einwirkende Schab- und/oder Saug­ vorrichtung (Saugdüse 15), deren Ausgang zu einem zweiten Sammelbehälter (20) geführt ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnettrommel (10) in einen angetriebenen unmagnetischen Rotationskörper eingebettete, einge­ brachte und/oder von diesem umschlossene Permanent­ magnete aufweist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnettrommel ein angetriebener zylindrischer und magnetisierbarer Körper vorgesehen ist, der völlig oder dessen starkwandiger Mantelbereich aus magnetisiertem Stahl oder einem anderen magnetisier­ ten Werkstoff hoher Koerzitivkraft besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnettrommel einen angetriebenen Körper zylindrischer Kontur aufweist, der mit Elektromagne­ ten ausgestattet ist, deren Wicklungen über Kollekto­ ren oder über Schleifringe erregt werden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Elektromagnete nur beim Durch­ laufen eines vorgegebenen Umfangsbereiches erregt werden, der vor Erreichen des Leitbleches beginnt und vor Erreichen des Schabers bzw. der rückseitigen Kante der Saugdüse endet.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse bzw. perforierte Zwischenboden (3) der Fluidisierungskammer (2) in Richtung auf den Austra­ geschlitz (6) geneigt ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Austrageschlitzes (7) im oberen Bereiche des in der Fluidisierungskammer (2) gebilde­ ten Sandbettes (6) ein zweiter Auslaß (Übergabekante 11) vorgesehen ist, der vorzugsweise nach oben offen ist oder mit größerer Breite als der Austrageschlitz (6) ausgeführt ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Sanmelbehälter (20) speisende Saugvorrichtung eine schmale, sich über die Länge der Magnettrommel (10) erstreckende Saugdüse (15) mit trapez- oder dreieckförmiger Grundfläche aufweist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Saugdüse (15) als auf dem Mantel der Magnettrommel (11) aufliegender oder ihren Mantel in geringer Distanz gegenüberstehender Schaber ausgeführt ist.