DE4111643A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen regenerierung kunstharzgebundener giessereialtsande - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Regenerierung von kunstharzgebundenen Gießereialtsanden mit einer mechanischen und einer anschließenden thermischen Aufbe­ reitung in einem Kaskadenofen mit übereinander in einzelnen Etagen liegenden Wirbelschichten mit Luftzuführungen und einem von der Abwärme des Ofens gespeisten Sandvorwärmer und einem dem Ofen nachgeschalteten Sandkühler.

Dem in der Gießerei eingesetzten Kernsand wird zur Gewähr­ leistung der Formstabilität Kunstharz beigegeben. Die Kerne wer­ den ausgehärtet und dann in die Gußform entsprechend eingesetzt. Nach dem Gießvorgang werden die Kerne bzw. deren Bruchstücke meist auf der Halde entsorgt. Auch kunststoffgebundener Form­ sand aus dem Formkasten wird in gleicher Weise ausgeschieden. Im Hinblick auf die hohen Anschaffungskosten des speziellen Gießereisandes und infolge der zunehmenden Umweltprobleme bei der Endlagerung in dem großen Umfang hat man ein Verfahren zur Regenerierung der kunstharzgebundenen Gießereialtsande entwickelt, das auf einem Verbrennen des Kunstharzanteiles des Altsandes beruht. Es werden die Kerne bzw. Formbruchstücke vorerst mecha­ nisch zerkleinert und von Fremdkörpern grob gereinigt. Sodann wurde ein Ofen chargenweise beschickt und die Charge auf eine hohe Temperatur gebracht, bis der Kunstharzanteil verbrannte. Die Charge wurde dem Ofen entnommen und nach Abkühlung des Alt­ sandes war die Regenerierung abgeschlossen. Als Nachteil hat sich die bei den üblichen Ofen erforderliche diskontinuierliche Arbeitsweise erwiesen. Ferner kommt es in den Ofen infolge des Einbringens der Charge etwa während der Aufheizperiode unter den Einfluß der Feuerung zu einer unvollständigen Verbrennung und daher zu einer Überschreitung der Emissionsgrenzwerte in den Rauchgasen.

Die DE-A1-36 36 479 betrifft eine Anlage zum Regenerieren von Altsand, insbesondere Formsand, von Gießereibetrieben und hat zum Ziel, den Sand von Binderresten zu befreien, sodaß der Sand wie ein Neusand eingesetzt werden kann. Dazu wird der Sand in einem Wirbelschichtofen hoch erhitzt, wodurch die Bin­ deranteile zerstört werden. Ein nachgeschalteter Sandkühler führt Wärme in den Wirbelschichtofen zurück. Von der Abwärme des Ofens wird ferner ein Sandvorwärmer geheizt.

Die DE-Al-30 32 560 zeigt ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Aufbereiten harzgebundener Gießereisande, bei der das Schüttgut zuerst vorgewärmt und in weiteren Schritten kon­ tinuierlich durch übereinander angeordnete Prozeßräume eines Kaskadenofens fließt. Den einzelnen Etagen des Ofens wird Gas über Anschlußleitungen zugeführt, wobei eine Verbrennung un­ mittelbar durch die brennbaren Anteile des Sandes, ergänzt durch das brennbare Gas, erfolgt.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei kontinuierlicher und vollautomatischer Arbeitsweise ein Minimum von Primärenergie benötigt, die kostengünstig in der Errichtung ist und darüber hinaus eine Reduktion der Ab­ gase ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, daß der Kaskaden­ ofen mit einem Brenner in Bodennähe ausgebildet ist, daß die Kühlluftkanäle oder -Rohrleitungen des Sandkühlers vorzugsweise Wirbelschicht-Sandkühlers an die Luftzuführungsleitungen für die Ofenluft, insbesondere für die Verwirbelung in den einzel­ nen Kaskaden sowie für die Brennerluft, angeschlossen sind und die heiße Abluft aus dem Innenraum des Kühlers dem dem Kaskaden­ ofen vorgeschalteten Sandvorwärmer zur Erhitzung des Sandes auf eine Eintrittstemperatur in den Kaskadenofen, die eine vollstän­ dige Verbrennung der Kunstharzanteile gewährleistet, zuführbar ist. Der vorgenannten Vorrichtung zur thermischen Regenerierung wird ein mechanischer aufbereiteter Altsand zugeführt. Zur mechanischen Aufbereitung zieht eine Vibrorinne den Altsand aus einem Sammelbehälter ab und führt ihn dosiert einem Eisenab­ schneider zu. Anschließend wird der Altsand in einem Vibrations­ knollenbrecher geraspelt und durch Siebung von Aluminiumteilchen sowie unzerstörten Sandknollen befreit. Der Altsand gelangt dann in einen Vorratssilo und wird der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt. Der besondere Aufbau des Ofens, der kontinuierlich beschickt wird und bezüglich der Feuerung im Gegenstromprinzip mit einer Verwirbelung des Altsandes in den einzelnen Etagen der Kaskade arbeitet, zusammen mit der Energierückführung aus dem Kühler einerseits als heiße Ofen- und Verwirbelungsluft und anderseits zu dem Sandvorwärmer, führen zu dem kompakten, ener­ giesparenden Aufbau der Anlage und ergeben den hervorragenden Wirkungsgrad bzw. gewährleisten die Einhaltung der strengen Ab­ gasbestimmungen.

Es sind die Kühlluftkanäle des nachgeschalteten Sandkühlers an die Luftzuführungsleitungen für die Ofenluft, insbesondere für die Verwirbelung in den einzelnen Kaskaden sowie für die Brennerluft angeschlossen. Die heiße Abluft aus dem Innenraum des Sandkühlers ist dem Sandvorwärmer zuführbar, damit der Sand in den Kaskadenofen bereits mit jener Eintrittstemperatur kommt, die eine vollständige Verbrennung der Kunstharzanteile gewährleisten.

Es ist zweckmäßig, wenn in den einzelnen Etagen des Kaska­ denofens wannenförmige Einsätze übereinander vorgesehen sind, in die Luftzuführungsleitungen hineinragen und wenn die Luft­ zuführungsleitungen gegen den Boden der wannenförmigen Einsätze gerichtete Luftaustrittsbohrungen bzw. Düsen zur Verwirbelung des zu regenerierenden Sandes aufweisen. Dadurch wird eine gleichmäßige Verwirbelung erreicht. Die Gefahr eines Verstopfens wird hintangehalten. Es ist vorteilhaft, wenn zwischen dem Sand­ vorwärmer und dem Kaskadenofen eine Dosiereinrichtung wie bei­ spielsweise eine Dosierschnecke oder ein Vibrorohr bzw. Vibro­ rinne oder ein Zellenrad zur kontinuierlichen Beschickung des Kaskadenofens vorgesehen ist. Bei einer besonderen Ausführungsform ist eine Abwärmleitung aus einer dem Ofen nach­ geschalteten Rauchgasreinigungsanlage vorzugsweise katalytisch an den Sandvorwärmer zur Energiezuführung angeschlossen.

Aus dem Sandkühler, dem noch eine Kühlstufe mit Wasserkühl­ schlangen nachgeschaltet sein kann, gelangt der Sand in einen Silo. Eine Siebeinrichtung sorgt für gleichbleibende Korngrößen in den einzelnen Silokammern.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Die von einer Gießerei anfallenden Kerne oder Formteile aus kunstharzgebundenem Gießereisand werden in Bruchstücken in ei­ nem Sammelbehälter 1 gelagert und über eine dosierende Förder­ vorrichtung 2, wie etwa eine Förderschnecke, vorerst einem auf magnetischer Basis arbeitenden Eisenabscheider 3 zugeführt.

Ein Vibrationsknollenbrecher 4 scheidet in weiterer Folge Alu­ miniumteile und bisher unzerstörte Sandknollen aus. Der auf die­ se Weise mechanisch aufbereitete kunstharzgebundene Sand gelangt in einen Silo 5, der einen Sandvorwärmer 6 versorgt. Eine dosie­ rende Fördereinrichtung 7, wie etwa ein mit vorwählbarer Um­ drehungszahl antreibbares Zellenrad oder eine Förderschnecke, oder eine Vibrorinne bzw. Vibrorohr führt den heißen Sand einem Ofen 8 zu, der über eine Rauchgasreinigungsanlage 9 verfügt. Vom Ofen 8 gelangt der hocherhitzte Sand in einen Sandkühler 10.

Der Sandvorwärmer 6 wird durch die heiße Abluft aus dem Innen­ raum des Sandkühlers 10 mit Wärmeenergie versorgt. Ferner kann ein Wärmetauscher mit der Rauchgasreinigungsanlage 9 verbunden sein, der Wärmeenergie dem Sandvorwärmer 6 zusätzlich zuführt.

Der Ofen 8 ist als Kaskadenofen mit kontinuierlicher Arbeits­ weise im Gegenstromprinzip ausgebildet. Der Brenner 11 liegt in dem der Beschickungsöffnung 12 diametral gegenüberliegenden Bereich des Ofens. In mehreren Etagen sind im Inneren des Ofens wannenförmige Einsätze 13 vorgesehen, die zueinander in der Weise versetzt sind, daß sich eine labyrinthartige Heißluft­ bzw. Flammenführung im Ofen ergibt. In die Einsätze 13 ragen Luftzuführungsleitungen 14 hinein, die zum Boden der Einsätze 13 gerichtete Bohrungen 15 bzw. Düsen aufweisen. Die Luft wird von einem Gebläse 16 angesaugt und in den Kühlschlangen des Sandkühlers 10 erhitzt. Somit entweicht Heißluft unter Über­ druck aus den Düsen 15, die die Verwirbelung des Sandes im Ofen 8 hervorruft und gleichzeitig die nötige Verbrennungsluft dar­ stellt. Die besondere Anordnung der Bohrungen 15 sowie der wannenförmige Boden der Einsätze, gegen welchen die Bohrungen 15 gerichtet sind, bewirken eine Luftführung, die zu einer äußerst intensiven Verwirbelung führt. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß die Bohrungen 15 vor einem Verstopfen ge­ schützt sind.

In ähnlicher Weise wird die Luft für den Brenner 11 im Band­ kühler vorgewärmt.

Die gesamte Vorrichtung arbeitet kontinuierlich und abge­ sehen von der Brennerenergie (z. B. Erdgas) ohne zusätzliche Primärenergie für die einzelnen Komponenten.

Der Sandkühler 10 umfaßt gemäß dem Ausführungsbeispiel noch einen zweistufigen Nachkühler 17 mit Kühlwasser in einem ge­ schlossenen oder offenen Kühlkreislauf. Der auf Raumtemperatur abgekühlte thermisch regenerierte Sand gelangt in einen Silo 18 und über eine dosierende Fördereinrichtung 19 in einen Sand­ sichter 20, z. B. einem Windsichter 20 mit Klassiereinrichtung. Der Sand steht dann der Gießerei 21 zur Kernfertigung zur Verfügung.

Der im Windsichter 20 auftretende Staub wird zur Ent­ staubungsanlage 22 geführt, die der Rauchgasreinigungseinrich­ tung 9 nachgeschaltet ist. Ein Staubsilo 23 und eine Befeuchti­ gungsschnecke 24 gewährleisten eine umweltschonende Entsor­ gung auf einer Deponie 25.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Regenerierung von kunstharz­ gebundenen Gießereialtsanden mit einer mechanischen und einer anschließenden thermischen Aufbereitung in einem Kaskadenofen mit übereinander in einzelnen Etagen liegenden Wirbelschich­ ten mit Luftzuführungen und einem von der Abwärme des Ofens gespeisten Sandvorwärmer und einem dem Ofen nachgeschalteten Sandkühler, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaskadenofen (8) mit einem Brenner (11) in Bodennähe ausgebildet ist, daß die Kühlluftkanäle oder -Rohrleitungen des Sandkühlers (10) vor­ zugsweise Wirbelschicht-Sandkühlers an die Luftzuführungslei­ tungen für die Ofenluft, insbesondere für die Verwirbelung in den einzelnen Kaskaden sowie für die Brennerluft, angeschlossen sind und die heiße Abluft aus dem Innenraum des Kühlers (10) dem dem Kaskadenofen (8) vorgeschalteten Sandvorwärmer (6) zur Erhitzung des Sandes auf eine Eintrittstemperatur in den Kas­ kadenofen, die eine vollständige Verbrennung der Kunstharzan­ teile gewährleistet, zuführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Etagen des Kaskadenofens (8) wannenförmige Ein­ sätze (13) übereinander vorgesehen sind, in die Luftzufüh­ rungsleitungen (14) hineinragen und daß die Luftzuführungs­ leitungen (14) gegen den Boden der wannenartigen Einsätze (13) gerichtete Luftaustrittsbohrungen (15) bzw. Düsen zur Ver­ wirbelung des zu regenerierenden Sandes aufweisen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Sandvorwärmer (6) und dem Kaskadenofen (8) eine Dosiereinrichtung (7), wie beispielsweise eine Dosierschnecke oder ein Zellenrad oder ein Vibrorohr bzw. Vibrorinne zur kontinuierlichen Beschickung des Kaskadenofens vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Abwärmeleitung aus einer dem Ofen (8) nachgeschalteten Rauchgasreinigungsanlage (9) vorzugsweise katalytisch an den Sandvorwärmer (6) zur Energierückführung angeschlossen ist.