DE4118365A1

DE4118365A1 - Verfahren zur aufbereitung von giessereialtsanden

Info

Publication number: DE4118365A1
Application number: DE19914118365
Authority: DE
Inventors: Raymund Dr Dobbener
Original assignee: Kuepper August & Co KG GmbH
Current assignee: Kuepper August & Co KG GmbH
Priority date: 1991-06-05
Filing date: 1991-06-05
Publication date: 1992-12-10

Description

In Gießereien wird überwiegend Quarzsand als Formstoff eingesetzt. Beim Naßgußverfahren wird die Bindewirkung von feuchten Tonen zum Herstellen der Formen genutzt; beim Trockengußverfahren und bei der Kernherstellung wird überwiegend Kunstharz als Bindemittel eingesetzt.

In Mischsystemen mit regelmäßigem Einsatz von kunstharzgebundenen Kernen in feuchte, tongebundene Sandformen ergibt sich der Zwang zum Ausschleusen von einer etwa dem Kernsand-Einsatz entsprechenden Menge an Formstoff, weil die durch das eingegossene flüssige Eisen zerfallenen Kerne in den Formsand kreislauf eingehen und Überschußmengen erzeugen. Dieser als "Altsand" bezeichnete Teil besteht aus Quarzsand, der mit festhaftenden, harten Schichten von gebranntem Ton und Koks umhüllt ist, und aus etwa 10% Feinanteilen aus Bentonit, schamottisiertem Bentonit, teilweise verkoktem Kohlenstaub, Kern binderresten und den durch Pyrolyse daraus entstandenen Rückständen, wie Glanzkohlenstoff und Phenol. Die Wiederverwendung dieses Altsandes setzt eine Aufbereitung voraus, die zu einem dem gewaschenen und getrocknetem Quarzsand ähnlichen Produkt führen müßte, mit dem nach dem "cold-box-" oder dem "hot-box-" Verfahren wieder Kerne hergestellt werden könnten. Bei der Aufbereitung müßten die Kokshüllen und die harten Schalen aus gebranntem Ton von den Quarzkörnern entfernt werden; außerdem müßte das Material entstaubt und für die Kernherstellung ent sprechend klassiert werden.

Bekannt sind Verfahren der thermischen und mechanischen Behandlung oder auch Kombinationen davon.

Diese Verfahren konnten sich bisher aus wirtschaft lichen und technischen Gründen nicht durchsetzen oder sind noch nicht industriell einsetzbar. Die Nachteile liegen allgemein im hohen Energieverbrauch für das Aufheizen und Kühlen des Sandes, bei den hohen Anlagekosten, den Verschleiß- und Abluftproblemen und dem deutlich erhöhten Bedarf an Bindemitteln für die Kernherstellung, falls diese überhaupt möglich ist.

Eine andere Möglichkeit der "Altsand"-Verwertung liegt in der Abtrennung von Beimengungen, die bei der Weiterverarbeitung in gießereifrenden Branchen stören. Hierzu gehören hauptsächlich die organischen Bestandteile, die aus den Zuschlagstoffen des Formsandes und den Kernbindemitteln bestehen oder bei der thermischen Beanspruchung durch das flüssige Eisen aus diesen entstehen.

Zur Altsand-Aufbereitung kann nach der Erfindung vorteil haft das Verfahren der Erhitzung mit Mikrowellen in den üblichen Frequenzbereichen von 1800-3000 MHz, vorzugs weise 2500 MHz, eingesetzt werden.

Die Mikrowellen erwärmen die Kohlenstoffteilchen und zahlreiche organische Stoffe sehr intensiv, die Quarzsandkörner praktisch aber nicht. Altsand kann des halb direkt im Bereich der störenden Bestandteile bis zur Verflüchtigung, Zersetzung oder Umsetzung, z. B. durch Oxidation mit Luftsauerstoff, mit gutem Wirkungsgrad und ohne Staubentwicklung erhitzt werden. Die Erhitzung in Gegenwart von Luft kann bis zum vollständigen Verbrennen von organischen Stoffen und Kohlenstoff-Teilchen geführt werden.

Durch die Mikrowellenbehandlung erhält man ein schadstoffarmes Material, das sich in der Baustoff- und Keramikindustrie, bei der Zementherstellung, für den Straßenbau oder als Versatz im Bergbau einsetzen läßt.

Die Altsand-Erwärmung erfolgt vorzugsweise mit hoher spezifischer Leistung im Bereich von mehr als 1 KW/kg Sand während eines Zeitraums bis zu 5 min., vorzugs weise weniger als 3 Minuten, wobei sich die von den Quarzkörnern aufgenommene Wärme in Grenzen hält. Vorteilhaft ist ein Durchlaufofen mit einer geringen Altsand-Schicht dicke zwischen 1 bis 10 cm. Das austretende Gas kann bei geringem Luftzutritt wegen der hohen Anteile organischer Bestandteile nachverbrannt oder gegebenenfalls katalytisch umgesetzt und damit in eine schadlose Form überführt werden. Folgendes Beispiel soll die Wirkungsweise verdeutlichen, ohne daß das Verfahren auf diese Weise beschränkt wird:

In einem industriellen Mikrowellenofen wurde Altsand über eine Fläche von 2 m² und in einer Schicht dicke von ca. 2 cm ausgebreitet und mit Mikrowellen in 3 Minuten auf 330° C aufgeheizt. Danach wurden Proben gezogen und auf Phenol (als Leit substanz) im Eluat nach DIN 38414-94 untersucht. Ge funden wurde ein Phenol-Index (Methode 091602) von 0,05 mg/l gegenüber einem Anfangsgehalt von 0,74 mg/l. Dieser Wert liegt so niedrig, daß der Altsand-Verwendung in der Baustoff/Keramik-Industrie, der Zementherstellung, dem Straßenbau oder der Ablagerung auf nicht abgedichteten Deponien nichts im Wege steht.

Bei der Mikrowellen-Erhitzung entsteht kein Staub; deshalb erübrigt sich bei der Behandlung eine Filteranlage. Der Sand ist nach der Behandlung trocken und kann - falls gewünscht - in bekannter Weise in einzelne Kornfraktionen aufgeteilt werden.

Claims

1. Verfahren zur Aufarbeitung von Gießereialt sänden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alt sände einer Mikrowellenerhitzung aussetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mikrowellenerhitzung im Frequenzbe reich von 1800 bis 3000 MHz, vorzugsweise bei etwa 2000 Mhz, durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mikrowellenerhitzung selektiv für die unerwünschten Altsand-Bestandteile durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die unerwünschten Altsand-Bestandteile durch Mikrowellenerhitzung verdampft, zersetzt und/oder in Gegenwart von Sauerstoff oxidiert.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß man die Mikrowellenerhitzung mit einer hohen spezifischen Leistung im Bereich von mehr als 1 kW/kg Sand durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenerhitzung während eines Zeit raumes bis zu 5 Minuten erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenerhitzung in einem Durchlaufofen mit einer Altsand-Schicht dicke zwischen 1-10 cm erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß man entstehende Gase mit Luft nachverbrennt oder katalytisch umsetzt.