DE4111726C2 - Verfahren zur mechanischen Reinigung von Gießereialtsand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Reinigung von Gießereialtsand mittels thermomechani­ scher Regenerierung, wobei der Gießereialtsand pneumatisch gegen eine Umlenkhaube geblasen wird.

Es ist bekannt, bei Verfahren zur thermomechanischen Regenerierung von Gießereialtsand nach einer thermi­ schen Regenerierungsstufe, etwa im Wirbelschichtofen, eine pneumatisch-mechanische Nachreinigung vorzusehen. Dabei wird der thermisch regenerierte Gießereialtsand in einem der pneumatisch-mechanischen Nachreinigungsstufe zwischengeschalteten Übergabesilo gekühlt und anschließend mittels eines pneumatischen Förderers einem Sichter zugeführt. Der gekühlte Gießereialtsand wird über eine Förderleitung im Sichter gegen eine Prallglocke geblasen, und anschließend erfolgt in diesem eine herkömmliche Sichtung des Gießereialtsandes (DE-OS 36 36 479).

Des weiteren ist nach DE 38 25 361 ein Verfahren bekannt, bei dem der zu regenerierende Altsand gegen Umlenkhauben geblasen wird, umd die an ihm anhaftenden Verunreinigungen mechanisch zu trennen.

Mit beiden kontinuierlich arbeitenden Verfahrensweisen wird ein nur unwesentlich besserer Reinigungseffekt als bei herkömmlichen rein mechanischen Sichtungsverfahren, wie sie z. B. in DE-OS 24 06 834 oder DE-OS 25 19 135 angesprochen sind, erzielt. Die bekanntermaßen nach einer thermischen Regenerierung am Altsand anhaftenden Verunreinigungen können nur beim einmaligen Aufprall auf die Prallglocke bzw. Umlenkhauben abgesprengt werden. Erfahrungsgemäß reicht jedoch eine einmalige mechanische Stoßbeaufschlagung für Gießereialtsand nicht aus, um alle Verunreinigungen von seiner Oberfläche zu entfernen, so daß der nach diesem Verfahren gereinigte Gießereialtsand nicht die erforderliche Qualität bezüglich Neusand erreicht.

Im Sichter ist es nur möglich, die vom Gießereialtsand abgeplatzten Verunreinigungen auszutragen. Die Verunreinigungen, die durch den Aufprall auf die Prallglocke nicht entfernt wurden, bleiben nach wie vor als Totsubstanzen am Gießereialtsand und ver- bzw. behindern seinen Wiedereinsatz als hochqualitativer Kernsand. Dies ist besonders kritisch bei Gießereialtsandgemischen aus Kern- und Grünsand. Die organischen Bindemittel des Kernsandanteiles werden normalerweise mittels einer thermischen Regenerierung zufriedenstelle verbrannt, während der aktive anorganische Bentonit des Grünsandes in eine passive tote Phase überführt wird (Totbrennen). Dieser totgebrannte Bentonit ist äußerst schwierig und meist nur unvollständig von den Quarzkörnern des Gießereialtsandes entfernbar, da er durch die thermische Behandlung auf den Quarzkörnern des Gießereialtsandes aufgesintert ist. Gerade diese aufgesinterten Bentonite bewirken, daß der thermisch-mechanisch regenerierte Gießereialtsand für die Kernherstellung so gut wie nicht verwendbar ist und der Grünsandformherstellung zugeführt werden kann.

Trotz der relativ aufwendigen thermisch-mechanischen Regenerierung verbleibt somit noch ein großer Anteil an Gießereialtsand, der der Form- bzw. Kernherstellung nicht zugeführt werden kann und den bisher üblichen Weg auf eine Deponie gehen muß. Eine weitgehend vollständige Wiederverwendung des Gießereialtsandes für die Form- bzw. Kernherstellung ist nicht möglich.

Des weiteren ist ein Verfahren zur Regenerierung von Gießereischuttsanden, die Altsandgemische mit organi­ schen und anorganischen Bindemitteln, aktive und totgebrannte Bentonite und Kunstharze sowie gegebenenfalls weitere Schlämmstoffe enthalten, bekannt. Bei diesem Verfahren erfolgt zum einen eine trockene Vorregenerierung, eine anschließende thermische Regenerierung und eine Nachreinigung. Bei der trockenen Vorregenerierung werden die Körner des Gießereialtsandes vorzugsweise horizontal radial beschleunigt und gegen stillstehende Prallbleche geschleudert. Der Gießereialtsand wird während der Vorregenerierung durch im Gegenstrom über ihn strömendes warmes Abgas aus der thermischen Regenerierung getrocknet und vorgewärmt (EP 0 149 595).

Bei dieser Verfahrensweise kommt es durch die mecha­ nisch bewegten Teile und den bei der Reinigung freigesetzten Staub zu erhöhtem Verschleiß, so daß die erforderliche Zuverlässigkeit nur mit entsprechendem Wartungsaufwand zu sichern ist. Für das verwendete Trocknungsprinzip mit dem im Gegenstrom über den Gießereisand strömenden warmen Abgas aus der thermischen Regenerierung ist ein entsprechend hoher Zeitaufwand erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, Gießereialtsand ther­ misch-mechanisch so zu reinigen, daß er eine gleich­ bleibende Qualität aufweist, die der von Neusand nahekommt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verfahrensweise gelöst, wie sie in den Patentansprüchen 1 bis 6 beschrieben ist. Dabei wird der Gießereialtsand vor und/oder nach einer thermischen Regenerierung chargenweise in einem gesonderten Behälter einer mechanisch-pneumatischen Reinigung unterzogen. Nach ausreichender Füllung des Behälters wird der Gießereialtsand oberhalb eines in einem Abstand von seinem Boden angebrachten, mit Düsenöffnungen (vorzugsweise Düsenschrauben) zur Luftdurchströmung versehenen Bodenbleches fluidisiert. Dabei beschleunigt ein Teil der Luftströmung gleichzeitig durch ein senkrechtes Blasrohr, beabstandet zum Behälterboden, den Sand aus dem Bereich des Behälterbodens mitsaugend, so daß der Sand durch das Blasrohr zu einer oberhalb desselben angebrachten Umlenkhaube gelangt und gegen deren Innenfläche geschleudert wird. Dadurch platzen die am Gießereialtsand anhaftenden Verunreinigungen ab und können als Staub mittels des Luftstromes im Behälter durch einen an dessen Oberseite befindlichen Staubabzug ausgetragen werden. Der relativ schwere Gießereialtsand fällt dagegen wieder auf das mit Öffnungen versehene Bodenblech des Behälters und gelangt wieder mit Hilfe des Luftstromes durch das Blasrohr zur Umlenkhaube, so daß der Reinigungsvorgang so oft wiederholt werden kann, bis der gewünschte Reinigungseffekt erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt kann ein am Behälter befindliches Ventil geöffnet werden, und der nunmehr gereinigte Gießereialtsand kann entweder einer nachfolgenden Regenerierung in einem Fließbettofen oder einer erneuten Form- bzw. Kernherstellung zugeführt werden, je nachdem, ob die mechanisch-pneumatische Reinigung als Vorreinigungs- oder Nachreinigungsstufe vorgesehen ist. Für den Fall, daß die mechanisch-pneumatische Reinigung als Vorreinigungsstufe vorgesehen ist, wird Heißluft in den Behälter eingebracht, und im Falle der Verwendung als Nachreinigungsstufe Kaltluft, die den heißen Sand abkühlt. Durch diese Verfahrensweise ist gesichert, daß der den Behälter verlassende Gießereialtsand eine gleichbleibende Qualität aufweist, daß alle Körner des Gießereialtsandes einer nahezu gleichen Anzahl von Reinigungszyklen im Behälter unterzogen wurden.

Durch die Parallelschaltung von mindestens zwei sol­ cher Reinigungsbehälter ist ein quasi kontinuierlicher Betrieb einer Gießereialtsandreinigungsanlage gewährleistet.

Bei der pneumatisch-mechanischen Reinigung tritt bei entsprechender Werkstoffwahl von Düse, Blasrohr und Umlenkhaube fast kein mechanischer Verschleiß auf. Des weiteren ist der Reinigungseffekt des Gießereialtsandes einfach regelbar durch die Variation des Luftförderdruckes, die Änderung des Abstandes am Blasrohrende und an der Umlenkhaube sowie eine entsprechende Einstellung des Auftreffwinkels des Gießereialtsandes auf die Umlenkhaube und die Dauer des Reinigungsvorganges. Die am Oberteil des Behälters befestigte Umlenkhaube kann durch einfache mechanische Mittel in verschiedenen Abständen zum Blasrohrende fixiert und eventuell um bestimmte Winkel geschwenkt werden. Dadurch ist es möglich, am Anfang des Reinigungsprozesses größere Reinigungseffekte zu erzielen und gegen Ende des Zyklus eine schonendere Behandlung der Körner zu erreichen.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn zu Beginn des Reinigungsprozesses der Luftstrom so geregelt wird, daß er lediglich durch Öffnungen eines Bodenbleches strömt und den Gießereialtsand fluidisiert und ihn dabei vortrocknet und erwärmt bzw. kühlt, ohne daß er in das Blasrohr gesaugt wird. Wird die pneumatisch- mechanische Reinigung als Vorreinigungsstufe eingesetzt, so kann günstigerweise die heiße Luft zur Förderung und Fluidisierung des Altsandes genutzt werden. Diese Luft wird vorteilhafterweise unter Nutzung der Abwärme aus der thermischen Regenerierung erwärmt. Bei Temperaturen der heißen Luft oberhalb 350°C ist ein sicheres und schnelles Abtrocknen besonders der anorganischen Verunreinigungen möglich. Die mechanische Vorreinigung von bentonitgebundenem Altsand wird durch die zwangsweise vorhandene Restfeuchtigkeit erschwert. Der noch aktive Bentonit nimmt viel Wasser auf und wirkt wie ein "Schmiermittel". Dadurch wird die durch Kornreibung entstehende Reinigungswirkung reduziert. Durch die den Altsand allseitig umströmende heiße Förder- und Fluidisie­ rungsluft wird die an diesem anhaftende Bentonit- Schicht sehr schnell getrocknet und versprödet, so daß sie sich leichter mechanisch entfernen läßt. Nach ausreichender Vorreinigung und Trocknung wird das Ventil am Behälter geöffnet und der nunmehr vorgewärmte und vorgereinigte Altsand einer thermischen Regenerierungsstufe, etwa einem Fließbettofen zugeführt. In dieser erfolgt dann die Reinigung das Altsandes von den an ihm haftenden organischen Bindemitteln und das "Totbrennen" der ebenfalls noch anhaftenden Bentonite.

Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn bei mechanischer Vorreinigung von deren Beginn bis zum Erreichen des Zeitpunktes, da der Anteil an Quarzunterkorn im Staub einen gewissen Wert erreicht hat, der Anteil an Bentonit und Glanzkohlenstoff über die im oberen Bereich vorgesehene Öffnung und einen nachgeschalteten Zyklon abgezogen und sofort der Grünsandaufbereitung zugeführt wird. Nach Erreichen des Zeitpunktes, da der Anteil des Quarzunterkorns im Staub zunimmt, sollte der ausgeschiedene Staub vorteilhafterweise dem Fließbettofen zur Verbrennung der organischen Bestandteile und Inertisierung der Reststoffe zugeführt werden.

An die thermische Regenerierungsstufe kann sich eine gleichartige pneumatisch-mechanische Reinigung an­ schließen. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, im Behälterinneren oberhalb des mit Löchern versehenen Bleches einen Wärmetauscher vorzusehen, der den von der Umlenkhaube herabfallenden Altsand kühlt. Der thermisch regenerierte Altsand gelangt mit einer Tem­ peratur von ca. 650°C in den Behälter. Die Schamott­ hüllen der Quarzkörner sind in diesem Zustand weicher als nach einer Abkühlung auf ca. 50°C. Dadurch ist eine schonendere Abreinigung der Schamotthüllen als bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen gegeben, so daß mit einer niedrigeren Kornzerstörung zu rechnen ist. Durch die im Behälter vorzunehmende Kühlung ver­ spröden die Bentonite, und es entstehen Wärmespannun­ gen, was die einfachere Trennung ermöglicht. Nachfol­ gend soll die Erfindung anhand zweier Ausführungsbei­ spiele erläutert werden.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine pneumatisch-mechanische Reinigung von Gießereialtsand mit anschließender thermi­ scher Regenerierung in einem Fließbettofen;

Fig. 2 eine pneumatisch-mechanische Nachreinigung im Anschluß an eine thermische Regenerierung in einem Fließbettofen.

Bei einer Vorreinigung gemäß Fig. 1 gelangt der Gie­ ßereialtsand aus einem Vorbehälter 1 in den Reini­ gungsbehälter 2. Von einem Gebläse 6 wird ein Luft­ strom erzeugt, der den Wärmetauscher 7 durchläuft und in diesem durch die Wärme des Fließbettofens 10 er­ hitzt wird. Die Luft erwärmt sich im Wärmetauscher 7 auf Werte von 400-500°C (mindestens 350°C). Durch die Luftführung 3 gelangt die nunmehr heiße Luft in den Reinigungsbehälter 2 und fördert den Altsand durch das Blasrohr 4. Der mit dem Luftstrom beschleunigte Altsand prallt gegen die Umlenkhaube 5 und an ihm haftende Verunreinigungen, besonders anorganische Bindemittel platzen dabei ab. Durch das sehr heiße Fördermedium Luft, das den Altsand allseitig umströmt, erfolgt eine sehr schnelle Trocknung des Bentonites. Dieses versprödet und läßt sich dadurch leichter vom Altsand entfernen.

Nach dem Aufprall auf die Umlenkhaube 5 fällt der Alt­ sand auf ein mit Löchern versehenes Blech 19, das oberhalb des Reinigungsbehälterbodens angebracht ist. In den Öffnungen des Bleches 19 befinden sich Düsen­ schrauben, vorzugsweise quergebohrte Hohlschrauben, durch die die Luft in den Reinigungsbehälter 2 strömt und den Gießereialtsand fluidisiert. Der auf dem Bo­ denblech 19 des Reinigungsbehälters befindliche Gieße­ reialtsand gelangt wiederum zum Blasrohr 4 und wird mittels der Luftströmung in dieses gesaugt. Der Alt­ sand durchläuft diesen Kreislauf so oft, bis ein be­ stimmter Trocknungs- und Reinigungseffekt bzw. eine bestimmte Vorwärmtemperatur erreicht ist, um dann über die Leitung 17 aus dem Reinigungsbehälter 2 entfernt zu werden. Am Reinigungsbehälter 2 befindet sich eine nicht dargestellte Absperreinrichtung, die die Leitung 17 öffnet bzw. schließt. Aus der Leitung 17 gelangt der vorgereinigte Altsand in einen Zwischenbehälter 8 und wird über einen Vibrationsförderer 9 einem Fließ­ bettofen 10 zugeführt, in dem der Altsand einer ther­ mischen Regenerierung unterzogen wird.

Es ist möglich, die Luftführung mittels bekannter, nicht dargestellter Einrichtungen, wie z. B. Klappen so zu regeln, daß keine Luft zum Blasrohr 4 gelangt und die Luftströmung nur durch die Öffnungen im Bodenblech 19 gelangt und im Reinigungsbehälter 2 der Gießerei­ altsand fluidisiert und vorgetrocknet wird. Die Zufüh­ rung der Blasluft zum Blasrohr 4 erfolgt dann erst nach einer gewissen Vortrocknung. Die über das Boden­ blech 19 gleichmäßig verteilten Öffnungen, vorzugs­ weise quergebohrte Hohlschrauben oder Düsen, verteilen die Luftströmung über die gesamte Fläche gleichmäßig und verhindern ein Herunterfallen des Altsandes. Der gesamte Sandinhalt wird dadurch fluidisiert, so daß ein rascher Wärmeübergang zwischen Luft und Sand er­ folgt und günstige Verhältnisse für eine Fließbettsich­ tung vorhanden sind.

Durch die im Reinigungsbehälter 2 herrschenden Druck- und Strömungsverhältnisse ist es möglich, abgeplatzte leichte Rest- und Wertstoffe über einen am Oberteil des Reinigungsbehälters 2 angebrachten Abzug 16 ohne großen zusätzlichen Aufwand abzuziehen.

Zu Beginn der Vorreinigung weisen die abgezogenen in einem nicht dargestellten Zyklon abgeschiedenen Rest- und Wertstoffe eine hohe Konzentration an Bentonit und Ganzkohlenstoff auf, die sofort wieder der Grünsand­ aufbereitung zugeführt werden. Nimmt jedoch der An­ teil an Quarzunterkorn im Staub zu, wird der im Zyklon abgeschiedene Staub dem Fließbettofen 10 zur Verbren­ nung der organischen Bestandteile und Inertisierung der Reststoffe zugeführt.

In Fig. 2 ist der prinzipiell gleichartig aufgebaute Reinigungsbehälter 2 im Anschluß an eine thermische Regenerierungsstufe, in Form eines Fließbettofens 10, dargestellt. Der heiße Altsand gelangt über einen Zwi­ schenbehälter 11 in den Reinigungsbehälter 2, in die­ sem befindet sich oberhalb des mit Löchern versehenen Bleches 19 ein Wärmetauscher 12 zur Kühlung des heißen Altsandes. Prinzipiell arbeitet die pneumatisch-mecha­ nische Nachreinigung wie die entsprechende Vorreini­ gung. Es wird jedoch über ein Gebläse 14 durch die Luftführung 3 kalte Luft in den Reinigungsbehälter 2 gefördert. Dadurch ist im Zusammenwirken mit dem Wär­ metauscher 12 eine schnelle Kühlung des bis dahin heißen Altsandes gesichert. Durch die mehrmalige Be­ schleunigung des Altsandes im Blasrohr 4 und das nach­ folgende Aufprallen auf die Umlenkhaube 5 wird gewähr­ leistet, daß sich die noch an den Sandkörnern anhaf­ tenden totgebrannten Bentonite ablösen. Nach einer vorgegebenen Zeit, also einer entsprechend definierten Anzahl von Zyklen, wird der Reinigungsvorgang beendet, dadurch wird erreicht, daß alle Quarzkörner in etwa der gleichen Reibbehandlung unterzogen worden sind. Ab diesem Moment kann nach Öffnung eines nicht darge­ stellten Ventiles der nunmehr vollständig gereinigte Gießereisand durch die Leitung 18 einem weiteren Zwi­ schenbehälter 13 zugeführt werden und über einen pneu­ matischen Förderer 15 zur neuerlichen Form- bzw. Kern­ herstellung gelangen.

Da fast keine mechanisch beweglichen Teile vorhanden sind, tritt auch kein mechanischer Verschleiß auf, so daß nur ein geringer Wartungsaufwand zum Betreiben dieser Anlage erforderlich ist.

Durch die günstigen Regelungsmöglichkeiten und die Möglichkeit der Vorbestimmung der Reinigungszeit (An­ zahl der Zyklen) ist gesichert, daß ein geringerer Anteil an Kornzerstörung auftritt. Der so gereinigte Gießereialtsand kann größtenfalls wiederum der Form- bzw. Kernherstellung, wie Neusand zugeführt werden.

Durch die Kombination mehrerer Arbeitsgänge in einem Anlagenteil ist ein ökonomischer Betrieb einer Gieße­ reialtsandreinigungsanlage gewährleistet. So kann der Gießereialtsand in einer Vorreinigungsstufe gleichzei­ tig getrocknet, vorgewärmt, vorgereinigt und bei der pneumatisch-mechanischen Nachreinigung gleichzeitig gekühlt, nachgereinigt und gesichtet werden. Dadurch entfallen zusätzliche Einrichtungen, wie z. B. Zwi­ schenförderanlagen, die bei anderen Anlagentypen er­ forderlich sind.

Für den kontinuierlichen Betrieb einer Gießereialt­ sandreinigungsanlage bietet es sich an, mindestens zwei entsprechende pneumatisch-mechanische Vor- und/ oder Nachreinigungsanlagen in paralleler Anordnung vorzusehen, deren Kapazität entsprechend ausgelegt ist. Je nach erforderlicher Kapazität können entweder ein oder mehrere Blasrohre in den Reinigungsbehältern vorgesehen werden, durch die der Luftstrom den Altsand gegen eine oder mehrere Umlenkhaube bläst.

Claims (6)

1. Verfahren zum Reinigen von Gießereialtsand, bei dem der Altsand vor und/oder nach einer thermischen Regenerierung chargenweise in einem gesonderten Behälter (2) einer mechanisch-pneumatischen Reinigung unterzogen wird, derart, daß nach ausreichender Füllung des Behälters (2) der Altsand oberhalb eines im Abstand vom Behälterboden angebrachten, mit Düsenöffnungen zur Luftdurchströmung versehenen Bodenbleches (19) fluidisiert wird, wobei ein Teil der Luftströmung gleichzeitig durch ein senkrechtes Blasrohr (4), beabstandet zum Behälterboden, den Sand aus dem Bereich des Behälterbodens mitsaugend beschleunigt, so daß der Sand durch das Blasrohr (4) zu einer oberhalb desselben angebrachten Umlenkhaube (5) gegen deren Innenfläche geschleudert wird, wodurch die am Altsand anhaftenden Verunreinigungen abplatzen und als Staub mittels des Luftstromes im Behälter (2) durch einen an dessen Oberseite befindlichen Staubabzug (16) ausgetragen werden, während der relativ schwere Sand im Gegenstrom wieder auf das Bodenblech (19) des Behälters zurückfällt, um von hier erneut mit dem Luftstrom durch das Blasrohr (4) zur Umlenkhaube, den Reinigungsvorgang wiederholend, mitgenommen zu werden, wobei diese Umläufe so oft wiederholt werden, bis ein gewünschter Reinigungsgrad erreicht ist und danach ein am Behälter befindliches Ventil (17) geöffnet wird, über das der ausreichend gereinigte Sand entweder einer nachfolgenden thermischen Regenerierung in einem Fließbettofen (10) oder einer erneuten Form- bzw. Kernherstellung zugeführt wird, wobei schließlich für den Fall, daß die mechanisch-pneumatische Reinigung als Vorreinigungsstufe vorgesehen ist, Heißluft in den Behälterboden eingebracht wird und im Falle der Verwendung als Nachreinigungsstufe Kaltluft, die den heißen Sand abkühlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Blasrohrende und Umlenkhaube geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufprallwinkel des Gießereialtsandes auf die Umlenkhaube geregelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Förderdruck geregelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Luftstrom so geregelt wird, daß er lediglich durch Öffnungen eines Bodenbleches strömt und den Gießereialtsand fluidisiert und ihn dabei vortrocknet und erwärmt bzw. kühlt, ohne daß er in das Blasrohr gesaugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießereialtsand mit heißer Luft aus der thermischen Regenerierung mit einer Temperatur von mindestens 350°C gegen die Umlenkhaube geblasen wird.