EP0125384B1 - Verfahren zur Regenerierung von Giessereialtsand und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP0125384B1
EP0125384B1 EP84101090A EP84101090A EP0125384B1 EP 0125384 B1 EP0125384 B1 EP 0125384B1 EP 84101090 A EP84101090 A EP 84101090A EP 84101090 A EP84101090 A EP 84101090A EP 0125384 B1 EP0125384 B1 EP 0125384B1
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EP
European Patent Office
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sand
container
thermal
working
burner
Prior art date
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Expired
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EP84101090A
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English (en)
French (fr)
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EP0125384A1 (de
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Dieter S. Leidel
Hubert Eirich
Paul Eirich
Walter Eirich
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0125384B1 publication Critical patent/EP0125384B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/08—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose by sprinkling, cooling, or drying
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S241/00—Solid material comminution or disintegration
    • Y10S241/10—Foundry sand treatment

Definitions

  • the invention relates to a method for regenerating foundry sand by thermal and mechanical processing according to the preamble of claim 1 and also relates to a device for carrying out such a method according to the preamble of claim 7.
  • molding sand systems in the foundry, namely those in which inorganic binders, e.g. B. clay, the other, in which organic binder, for. As synthetic resin, and including those in which binders containing a volatile solvent are used.
  • the latter sand system mainly serves the mask molding process; that with synthetic resin as a binder mainly serves for core molding; and for the areas outside the core, prefabricated sand with clay is mainly used as a binding agent.
  • a molding sand system with clay is the cycle in which the finished sand is put into the mold, does its actual molding work during casting, is emitted as waste sand after emptying and is at least partially mixed with new sand, bentonite, water and coal dust, so that at correct dosage and mixing the finished sand is created again.
  • the aim of the experts and also of the present invention is to process the waste sand as well as possible in order to obtain a new sand with such good quality that the core can also be formed therewith, and there is obviously great economic interest in the treatment of the waste sand because of this Transport and storage incur additional costs.
  • DE-OS-31 03 030 describes such a method in which used sand is metered into a fluidized bed furnace and is thermally treated and heated by hot gases in such a way that the fine grain can already be separated. All of the old sand is dried in this fluidized bed oven, and the clay or bentonite is stripped of its binding capacity and plasticity. The embrittled bentonite crusts lying around the quartz grains are fed to an impact mill with a downstream sifter after cooling the thermally treated sand mixture in accordance with the known method. The solid binder residues or crusts are removed in this impact mill and the quartz grains are, so to speak, rubbed bright, whereby the rubbed-off fine material is separated from the heavier quartz grains in the classifier.
  • the disadvantage is the high energy consumption of the known system, which essentially results from tests in that the entire amount of sand in the fluidized bed furnace has to be heated to about 870 ° C. In other words, each quartz grain is heated up to the core. This is understandable because the thermal conductivity of the quartz is higher than that of the bentonite shell. In order to ensure that all binder constituents or bentonite casings around the quartz grains have the required temperature even during the mechanical processing, it is necessary in the separate, previous heating stage with its entire mass (through and through) to the required final temperature bring. But this means the supply of a disadvantageously large amount of heat.
  • a process is known from DE-A-23 07 773, which forms the preamble of claims 1 and 7 and a device is known in which castings and molding sand are placed together in a rotating drum.
  • the mechanical energy acting on the sand which is supposed to cause the abrasion of the binder layers on the grain of sand, comes exclusively from the rolling movements of the castings.
  • foundry sand binders e.g. B. synthetic resins for the mask molding process, which have an ignition temperature of 800 ° C.
  • To remove the binder layer it is necessary to heat the sand to this temperature. Depending on whether this temperature is generated by the hot castings themselves or whether this temperature is generated by a burner, this automatically leads to the castings also adopting a correspondingly high temperature or not falling below them.
  • the strength of the castings is extremely low in this state.
  • the forms often consist of a combination of molding masks with synthetic resin binding and filling material with clay binding.
  • the clay contained in the sand burns or chamottes at temperatures above 600 ° C. In order to rub this fired clay from the grain of the sand surface, extremely high impact and rubbing effects are necessary. To do this, the sand must be processed with high-speed tools.
  • the present invention has for its object to provide a method and an apparatus for generating foundry sand, in which not only a sand of very good quality is obtained, but also less energy is consumed than in known methods.
  • This object is achieved in that essentially only the binder casings are heated and, during this heating, the material to be treated is comminuted with abrasion of the binder casings by a high-speed comminution tool, the very fine fraction being separated off during this processing.
  • thermal treatment is not carried out separately and mechanical treatment is carried out separately, which was previously considered indispensable in most cases, but instead, while the material to be treated is being heated, it is distributed and rubbed off at the same time.
  • the comminution takes place during the heating, so that the heating of a strongly moving mass is carried out, with all the advantages which result from this.
  • the energy saving with the method according to the invention can be explained by the fact that not the entire grain of sand, including the binder casing, but only the casing is heated, so that obviously a smaller amount of heat is sufficient for the required minimum treatment of the used sand.
  • the mechanical processing or reprocessing of the used sand is preferably carried out in the event of a stormy movement while achieving friction and impact effects.
  • freshly embrittled shell parts or binder parts are chipped off by the heating and are ready for removal. Even before the heat can penetrate the grain of sand, as it were during the supply of heat, the abrasion effect occurs through the simultaneous shredding.
  • the sand end product only has a temperature of 100 ° to 400 ° C., preferably 250 ° to 300 ° C. Obviously, it is on average a much smaller amount of heat that must be supplied for thermal treatment in the sense of the invention compared to that of the known method.
  • the very fine fractions are separated off during the thermal and mechanical processing. Since with this simultaneous separation, for. B. by suction, the fines continuously prepare only the remaining parts and are to be thermally treated, the mass to be heated is becoming less and less while increasing the efficiency.
  • the sludge the grain diameter of which is generally less than 20 j.1.m, is considered to be a very fine fraction.
  • the temperature and / or the degree of purity of the sand mixture being processed is or are measured during the thermal and mechanical treatment, and the measurement result is used as a control signal for setting the intensity of the thermal and / or mechanical action on the sand mixture used.
  • the moisture and temperature measurement can be carried out contactlessly or by means of sensors and the measurement signal can be used to draw conclusions for the generation of control signals which are used, for example, to increase the performance of the burner or increase the speed of the comminution tool, but on the other hand a change in the dwell time can also be expedient .
  • the degree of purity of the sand mixture being processed is measured by removing a portion of the sand mixture being processed and testing it separately during the processing operation.
  • the clay content can be determined with great accuracy in a very short time. If these measurement or test results are converted into control signals, the performance of the heat supply devices or the mechanical preparation tools can be changed as well as the dwell time or processing time of the material to be treated. Such sampling can be carried out at short intervals so that optimal preparation is achieved.
  • the efficiency of the regeneration method according to the invention can be when processing Old sand containing lumps can be further improved by pre-grinding prior to thermal and mechanical processing for crushing large lumps in the sand mixture at a lower temperature than the temperature reached during thermal processing. Then you get better access to the heat supply to the individual bentonite shells of the grains of sand, to which a thermal shock is supplied by the process according to the invention, so that the sheath jumps off and is immediately sucked off as a fine fraction, preferably during processing.
  • the sand mixture is mixed with a volatile solvent or a low-melting binder in the final stage of the thermal treatment.
  • This type of coating of the grains of sand is already known, for example for the mask molding process.
  • the solvent must be heated by subsequently introduced hot air or by hot gases and brought to evaporation.
  • the heat still available from the regeneration can be used immediately to evaporate the solvent in an accelerated manner.
  • binders in powder form with a low melting point preferably below 400 ° C.
  • the device for carrying out the method according to the invention has a comminution tool rotating in a container at high speed and devices for supplying heat, preferably a burner or a gas line, and for separating the fine particles, preferably blowers, and is characterized in that at least one Burner or a gas line is provided on the same container in which the comminution tool is also arranged.
  • the economical regeneration method according to the invention described above can be carried out in this way with a very simple device. As a result, capital expenditure and maintenance are advantageously ensured even when the process is carried out with high efficiency.
  • the use of the high-speed or high-speed comminution tool enables great turbulence to be created in the material to be treated, which is not only advantageous for suction after the embrittled binder casings have been knocked off.
  • the burner gas flame or the hot gases generated by an oil burner can act on a turbulently moving material to be processed, so that it is ensured with great certainty that the heat used acts primarily on the binder casing and ensures embrittlement, so that the heat of the sand grain which has been thermally prepared shortly thereafter opens up the comminution tool allows the desired mechanical processing, after which the very fine fraction is separated and is expediently removed immediately.
  • the regeneration process can be carried out continuously or in batches.
  • the processing or dwell time is only very short and is usually only a few seconds.
  • the dwell time can be set much higher; it is a few minutes even in continuous operation if this is desired. Batch operation can be particularly cheap because machines with high turbulence generation can then be used, high mechanical energy can be introduced with intensity and the residence time can nevertheless be set more precisely.
  • the quality (degree of purity) of the end product in the manner described above allows the possibility of control and precise adjustability of the residence time.
  • the burner and / or the comminution tool are attached such that they can be folded out of the container.
  • simple, easy-to-use and maintainable machines can be used.
  • the axis of the tube introducing the fuel or hot gas into the container is parallel to the axis of rotation of the comminution tool and the gas introduction tube is fastened to the closure lid of the container at a distance from the comminution tool.
  • the axial direction of the burner flame is parallel to The axis of rotation of the shredding tool lies. It is favorable to use cylindrical containers in which the processing takes place, the container axis then also lying parallel to the axis of rotation of the comminution tool and to the burner flame.
  • the gas introduction tube is fastened in the lower edge region of the container in the case of a container rotatably driven about an axis set at an angle to the perpendicular.
  • a container rotatably driven about an axis set at an angle to the perpendicular are already known in processing and mixing machines. Its axis of rotation is set at an angle to the plumb line, for example 10 ° to 60 °, preferably 20 to 50 ° -30 °, is an advantage that has been tried and tested in many machines, resulting in a lower area and an upper area when the container is viewed from above .
  • wall wipers are used, they are usually arranged in the upper region, while according to the invention the burner or a hot gas pipe is fastened in the lower edge region of the container.
  • the burner gas outflow pipe or the oil burner hot gas pipe ends at a distance from the bottom of the container, and the container has charging and emptying openings, preferably in the lid and bottom.
  • the burner or the gas line is arranged in front of the comminution tool as seen in the direction of rotation of the container. This ensures that the sand grain is rubbed off before the heat can penetrate into the interior of the sand grain, because after heating, the sand grain reaches the engagement area of the comminution tool in the shortest possible time. This also improves efficiency further.
  • the comminution tool can be driven at an adjustable speed, so that it can be adapted to the respective task (e.g. recovery of different old sands or recovery for different reuse).
  • the suction can take place through at least one tube which projects into the container of the comminution machine.
  • the tube can be designed to be pivotable and the immersion depth can be adjusted in order to carry out the suction at the most favorable point with the desired turbulence.
  • the device for regenerating or reprocessing foundry sand has a machine frame 6 fastened to a base frame 15, which carries a rotatable container 3, the axis of rotation 16 of which is set against the solder 17 at an angle of 25 °.
  • This container is cylindrical with a cylinder-wall-shaped side wall, which is closed at the bottom by a fixed base 18 and at the top by a cover 19 fixed to the machine frame 6.
  • the container 3 is driven by a motor 13, which can only be partially seen in FIGS. 1, 3 and 4.
  • the angular inclination of the container axis of rotation 16 results in an upper region inside the container 3, which is located on the right in the figures, and an opposite lower region.
  • a wall scraper with deflector 14 is fastened to the cover 19, the guide plate of which can be arranged in an L-shape (and extending over the container bottom 18 in an arc) along the walls.
  • Eccentric to the axis of rotation 16 of the container 3 is the axis of rotation 20 of the comminution tool 4, which is as parallel to the axis 16 as the axis 21 of the burner flame 2 or axis 21 'of the hot gases 2'.
  • These axes 21 and 21 ' are also those of the gas introduction pipes 22 and 22' of the burner 1 on the one hand and the hot gas line 12 on the other hand.
  • the bottom 18 of the container 3 can be closed by a closure lid 5 or can be opened by pivoting the bottom closure lid 5 about the axis of rotation 23 in the direction of the dash-dotted, curved line 24.
  • the comminution tool 4 is driven by the electric motor 7.
  • the bottom closure cover 5 is driven by a hydraulic unit 8.
  • the axis 21 of the burner hot gas introduction tube 22 is arranged in the lower edge region of the container 3 at a distance from the comminution tool 4.
  • a hot gas line 12 with the hot gas introduction pipe 22 ′ is provided instead of the burner, the hot gases being generated by the combustion chamber 11 will. This in turn is connected to the oil burner 10. This achieves a full. more constant combustion of the oil.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung von Gießereialtsand durch thermische und mechanische Aufbereitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
  • In der Gießerei gibt es verschiedene Formsandsysteme, nämlich die, bei welchen anorganische Binder, z. B. Ton, die anderen, bei welchen organische Binder, z. B. Kunstharz, und darunter solche, bei welchen ein flüchtiges Lösungsmittel enthaltende Bindemittel verwendet werden. Das letztgenannte Sandsystem dient hauptsächlich dem Maskenformverfahren ; das mit Kunstharz als Binder dient vorwiegend dem Kernformen ; und für die Bereiche außerhalb des Kernes verwendet man vorwiegend Fertigsand mit Ton als Bindemittel.
  • Als Formsandsystem mit Ton bezeichnet man den Kreislauf, bei welchem der Fertigsand in die Form gegeben wird, beim Gießen seine eigentliche Formarbeit leistet, nach dem Ausleeren als Altsand abgegeben und wenigstens teilweise wieder mit Neusand, Bentonit, Wasser und Kohlenstaub versetzt wird, so daß bei richtiger Dosierung und Mischen wieder der ausgangsseitige Fertigsand erstellt wird.
  • Bei einem solchen Formsandsystem mit Ton, das in der heutigen Technik vielerorts verwendet wird, besteht ein laufender Bedarf an Neusand. U. a. soll dieser Verluste ausgleichen, zerstörten Sand ersetzen und dient auch der Herstellung von Kernen, die Kunstharz als Binder enthalten. Die Verluste entstehen beim Ausleeren der Formen nach dem Gießen, z. B. beim Putzen, Ausschlagen usw. Die Sandqualität für die Erstellung der Kerne ist in der Regel höher als die für die Erstellung des anderen Fertigsandes in den äußeren Formteilen, so daß häufig nach dem Gießen durch den Zerfall der eingelegten Kerne bereits ein guter Ausgleich für die Verlustmenge an Sand im Formsandsystem mit Ton gewährleistet ist.
  • Bei den bekannten Formsandsystemen mit Ton konzentriert sich daher der Bedarf an Neusand immer mehr auf den Sand für die Kerne, d. h. Neusand mit hoher Qualität.
  • Bei den Gießereien werden erfahrungsgemäß heutzutage große Mengen Altsand als Abfall nach dem Ausleeren der Formen auf Halde genommen, um einerseits den Überschuß durch die Kernzufuhr auszugleichen und andererseits die Durchschnittsqualität des umlaufenden Altsandes auf einem konstanten Wert zu halten.
  • Ziel der Fachleute und auch der vorliegenden Erfindung ist eine möglichst gute Aufbereitung des Abfallsandes, um einen Neusand mit derart guter Qualität zu erhalten, daß damit auch der Kern geformt werden kann, und es besteht ersichtlich ein großes wirtschaftliches Interesse zur Aufbereitung des Abfallsandes, weil dessen Transport und Lagerung zusätzliche Kosten erbringen.
  • Infolge der bekannten Wiederaufbereitungsanlage für Altsand und insbesondere der laufenden Kernzufuhr im Formsandsystem wird die hierfür erforderliche Sandqualität laufend ausreichend erreicht, so daß etwa eine Verbesserung oder Vergrößerung von Wiederaufbereitungsanlagen für Sand mit der geringeren Qualität nicht mehr benötigt werden. Wohl aber besteht Bedarf nach Neusand oder aufbereitetem Altsand mit der höheren Qualität zur Erstellung der Kerne. Um diesen Sand mit der höheren Qualität zu erreichen, genügt weder die mechanische noch die thermische Regenerierung von Altsand für sich, sondern es wird eine Kombination von thermischer und mechanischer Aufbereitung von Altsand erforderlich.
  • Solche Verfahren zur Regenerierung von Altsand durch thermische und mechanische Aufbereitung sind an sich schon bekannt. So beschreibt beispielsweise die DE-OS-31 03 030 ein solches Verfahren, bei welchem Altsand dosiert in einen Wirbelschichtofen gegeben und durch Heißgase thermisch derart behandelt und erwärmt wird, daß das Feinkorn bereits abgetrennt werden kann. In diesem Wirbelschichtofen wird der gesamte Altsand getrocknet, und dem Ton bzw. Bentonit werden die Bindefähigkeit und Plastizität genommen. Die versprödeten, um die Quarzkörner herumliegenden Bentonitkrusten werden nach Kühlung des thermisch behandelten Sandgemisches gemäß dem bekannten Verfahren einer Prallmühle mit nachgeschaltetem Sichter zugeführt. In dieser Prallmühle werden die festen Bindemittelreste oder Krusten abgelöst und die Quarzkörner sozusagen blankgerieben, wobei im Sichter der abgeriebene Feinstoff von den schwereren Quarzkörnern getrennt wird.
  • Bei hinreichend intensiver thermischer und nachgeschalteter mechanischer Behandlung des Altsandes kann man mit diesem bekannten Verfahren tatsächlich eine dem Neusand ähnliche höhere Qualität erhalten.
  • Nachteilig ist aber der hohe Energieaufwand der bekannten Anlage, der sich bei Untersuchungen dadurch im wesentlichen ergibt, daß die gesamte Sandmenge im Wirbelschichtofen auf bis etwa 870 °C erwärmt werden muß. Mit anderen Worten wird jedes Quarzkorn bis zum Kern hin erwärmt. Dies ist auch schon deshalb verständlich, weil die Wärmeleitfähigkeit des Quarzes höher als die der Bentonithülle ist. Um sicherzustellen, daß alle Binderbestandteile bzw. Bentonithüllen um die Quarzkörner herum auch noch während der mechanischen Bearbeitung die erforderliche Temperatur aufweisen, ist es notwendig, die Sandkörner in der getrennten, vorherigen Aufheizstufe mit ihrer gesamten Masse (durch und durch) auf die erforderliche Endtemperatur zu bringen. Dies aber bedeutet die Zufuhr einer nachteilig großen Wärmemenge.
  • Aus der, den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7 bildenden DE-A-23 07 773 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei welchen Gußstücke und Formsand gemeinsam in eine rotierende Trommel gegeben werden. Die auf den Sand einwirkende mechanische Energie, die das Abreiben der Binderschichten am Sandkorn bewirken soll, rührt dabei ausschließlich von den Rollbewegungen der Gußstücke her. Es gibt beispielsweise eine Reihe von Gießereisandbindern, z. B. Kunstharze für das Maskenformverfahren, die eine Entzündungstemperatur von 800 °C aufweisen. Zum Entfernen der Binderschicht ist es erforderlich, den Sand auf diese Temperatur aufzuheizen. Umabhängig davon, ob diese Temperatur durch die heißen Gußstücke selbst erzeugt wird, oder ob diese Temperatur durch einen Brenner erzeugt wird, führt dies automatisch dazu, daß auch die Gußstücke eine entsprechend hohe Temperatur annehmen bzw. nicht unterschreiten. Die Festigkeit der Gußstücke ist in diesem Zustand außerordentlich gering.
  • Häufig bestehen die Formen aus einer Kombination von Formmasken mit Kunstharzbindung und Füllmaterial mit Tonbindung. Der in dem Sand enthaltene Ton brennt bzw. schamottiert bei Temperaturen über 600 °C. Um diesen schamottierten Ton von der Körnung der Sandoberfläche abzureiben, sind außerordentlich hohe Prall-und Reibeffekte notwendig. Dazu muß der Sand mit schnellaufenden Werkzeugen bearbeitet werden.
  • Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung von Gießereialtsand zu schaffen, bei welchem nicht nur ein Sand mit sehr guter Qualität erhalten wird, sondern darüberhinaus auch noch weniger Energie verbraucht wird als bei bekannten Verfahren. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im wesentlichen nur die Binderhüllen erhitzt werden und während dieser Erhitzung das Behandlungsgut unter Abrieb der Binderhüllen durch ein schnellaufendes Zerkleinerungswerkzeug zerkleinert wird, wobei der Feinstanteil während dieser Aufbereitung abgetrennt wird.
  • Im Gegensatz zu einigen bekannten Verfahren wird nicht getrennt eine thermische und separat davon eine mechanische Behandlung vorgenommen, die man bis dahin in den meisten Fällen für unabdingbar hielt, sondern während des Erhitzens des Behandlungsgutes wird dieses zugleich verteilt und abgerieben. In anderer Betrachtungsweise erfolgt die Zerkleinerung während der Erhitzung, so daß die Erhitzung einer stark bewegten Masse durchgeführt wird, mit allen sich hieraus ergebenden Vorteilen.
  • Mikroskopisch betrachtet erklärt sich die Energieeinsparung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß nicht das gesamte Sandkorn einschließlich Binderhülle sondern nur die Hülle erhitzt wird, so daß ersichtlich eine geringere Wärmemenge für die erforderliche Mindestbehandlung des Altsandes ausreicht.
  • Vorzugsweise erfolgt die mechanische Aufbereitung bzw. Wiederaufbereitung des Altsandes bei stürmischer Bewegung unter Erreichen von Reib- und Pralleffekten. In jedem Fall der mechanischen Behandlung werden durch die Erwärmung frisch versprödete Hüllenteile oder Binderanteile abgeschlagen und sind zum Entfernen bereit. Noch bevor die Wärme in das Sandkorn eindringen kann, sozusagen schon während der Wärmezufuhr, erfolgt der Abriebeffekt durch die gleichzeitige Zerkleinerung.
  • Geht man nach der Lehre der Erfindung gemäß der vorstehenden Merkmale vor, so hat das Sandendprodukt erfahrungsgemäß nur eine Temperatur von 100° bis 400 °C, vorzugsweise 250° bis 300 °C. Ersichtlich handelt es sich im Mittel um eine wesentlich geringere Wärmemenge, die zur thermischen Behandlung im Sinne der Erfindung zugeführt werden muß im Vergleich zu der des bekannten Verfahrens.
  • Um den Wirkungsgrad des erfinderischen Verfahrens weiter zu steigern, werden während der thermischen und mechanischen Aufbereitung die Feinstanteile abgetrennt. Da bei diesem gleichzeitigen Abtrennen, z. B. durch Absaugen, der Feinststoffe laufend nur noch die verbleibenden Teile aufzubereiten und thermisch zu behandeln sind, wird die zu erwärmende Masse ersichtlich immer geringer unter Erhöhung des Wirkungsgrades. Als Feinstanteil betrachtet man die Schlämmstoffe, deren Korndurchmesser in der Regel geringer als 20 j.1.m ist.
  • Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bzw. werden während der thermischen und mechanischen Aufbereitung die Temperatur und/oder der Reinheitsgrad des in Aufbereitung befindlichen Sandgemisches gemessen, und das Meßergebnis wird als Steuersignal zur Einstellung der Intensität des thermischen und/ oder mechanischen Einwirkens auf das Sandgemisch verwendet. Die Feuchtigkeits- und Temperaturmessung kann man berührungslos oder durch Fühler vornehmen und aus dem Meßsignal Schlüsse für die Erstellung von Steuersignalen ziehen, die beispielsweise zur Leistungssteigerung des Brenners oder Erhöhung der Drehzahl des Zerkleinerungswerkzeuges verwendet werden, wobei andererseits aber auch eine Veränderung der Verweilzeit zweckmäßig sein kann.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn der Reinheitsgrad des in Aufbereitung befindlichen Sandgemisches dadurch gemessen wird, daß eine Teilmenge des in Aufbereitung befindlichen Sandgemisches entnommen und während des Aufbereitungsvorganges getrennt geprüft wird. Bei der Probeentnahme kann man beispielsweise den Tongehalt in sehr kurzer Zeit mit großer Genauigkeit feststellen. Wenn man diese Meß- bzw. Prüfergebnisse in Steuersignale unwandelt, kann man die Leistung der Wärmezuführeinrichtungen oder der mechanischen Aufbereitungswerkzeuge ebenso verändern wie die Verweilzeit bzw. Bearbeitungsdauer des Behandlungsgutes. Solche Probenahmen können in kurzen Intervallen durchgeführt werden, so daß man eine optimale Aufbereitung erreicht.
  • Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Regenerierverfahrens kann bei der Bearbeitung von Klumpen enthaltendem Altsand noch weiter dadurch verbessert werden, daß vor dem thermischen und mechanischen Aufbereiten zum Zerkleinern großer Klumpen im Sandgemisch bei geringerer als bei der bei der thermischen Aufbereitung erreichten Temperatur eine Vorzerkleinerung erfolgt. Dann erhält man einen besseren Zugang der Wärmezufuhr zu den einzelnen Bentonithüllen der Sandkörner, denen durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Thermoschock zugeführt wird, so daß die Hülle abspringt und als Feinanteil vorzugsweise während der Aufbereitung sogleich abgesaugt wird.
  • Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung auch, wenn das Sandgemisch im Endstadium der thermischen Aufbereitung mit einem ein flüchtiges Lösungsmittel enthaltenden oder einem niedrig schmelzenden Bindemittel versetzt wird. Zwar ist diese Art der Umhüllung der Sandkörner bereits bekannt, beispielsweise für das Maskenformverfahren. Bei den bekannten Verfahren muß aber nach dem Aufbringen der das flüchtige Lösungsmittel enthaltenden Bindemittel das Lösungsmittel durch nachträglich eingeführte Heißluft oder durch heiße Gase erwärmt und zum Verdampfen gebracht werden. Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung kann die von der Regenerierung noch vorhandene Wärme gleich dazu ausgenutzt werden, um das Lösungsmittel beschleunigt zu verdampfen. Neben Binder mit Lösungsmittel werden auch Binder in Pulverform mit niedrigem Schmelzpunkt, vorzugsweise unter 400 °C, eingesetzt. Bei diesen Bindern wird bei herkömmlichen Verfahren ebenfalls Wärme zum Schmelzen z. B. in Form von Heißluft zugeführt, während erfindungsgemäß die zum Schmelzen erforderliche Wärme bereits in dem zu umhüllenden Sand enthalten ist. Beide Verfahren stellen eine besonders gute Ausnutzung der vorhandenen Energie sicher. Im Gegensatz zu konventionellen Anlagen, wo Erhitzen, Abreiben und Umhüllen in getrennten Maschinen erfolgt, kann man erfindungsgemäß diese Bearbeitungen in ein und derselben Maschine durchführen, wodurch Temperatur-und Zeitverluste, z. B. durch Transportwege, vermieden werden. Der wärmetechnische Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens wird unter diesen Bedingungen zusätzlich noch dadurch verbessert, daß die Wärme nicht erst von außen mit den bekannten Verlusten einer Wärmeübertragung in das Sandkorn eingeleitet werden muß, sondern bereits in diesem enthalten ist.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung weist ein in einem Behälter mit hoher Drehzahl umlaufendes Zerkleinerungswerkzeug und Einrichtungen für die Wärmezufuhr, vorzugsweise Brenner oder eine Gasleitung, und für das Abtrennen der Feinstanteile, vorzugsweise Gebläse, auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Brenner oder eine Gasleitung an dem gleichen Behälter vorgesehen ist, in welchem auch das Zerkleinerungswerkzeug angeordnet ist. Das vorstehend beschriebene, sparsame Regenerierverfahren gemäß der Erfindung läßt sich auf diese Weise mit einer sehr einfachen Vorrichtung durchführen. Dadurch sind mit Vorteil Investitionsaufwand und Wartung auch bei mit hohem Wirkungsgrad leistungsstark durchgeführtem Verfahren sichergestellt. Der Einsatz des schnellaufenden bzw. mit hoher Drehzahl umlaufenden Zerkleinerungswerkzeuges erlaubt die Schaffung einer großen Turbulenz im Behandlungsgut, die nicht nur für die Absaugung nach dem Abschlagen der versprödeten Binderhüllen vorteilhaft ist. Die Brennergasflamme oder die durch einen Ölbrenner erzeugten Heißgase können ein turbulent bewegtes Aufbereitungsgut beaufschlagen, so daß mit großer Sicherheit gewährleistet ist, daß die eingesetzte Wärme vornehmlich die Binderhülle beaufschlagt und für die Versprödung sorgt, so daß der kurz danach folgende Aufschlag des thermisch vorbereiteten Sandkornes auf das Zerkleinerungswerkzeug die gewünschte mechanische Bearbeitung erlaubt, wonach der Feinstanteil abgetrennt ist und in zweckmäßiger Weise sogleich entfernt wird.
  • Der oben erwähnte Thermoschock erfolgt dort, wo der Sand an der Brennerflamme bzw. den heißen Gasen vorbeiläuft, und die versprödete Tonhülle kann kurzzeitig danach in gewünschter Weise abgeschlagen werden.
  • Bei Verwendung eines allseitig mehr oder weniger dicht verschließbaren Behälters, in welchem das Einwirken auf den Altsand eine gewisse Zeit lang erfolgt, kann das Regenerierverfahren kontinuierlich oder chargenweise erfolgen. Bei Einsatz der bekannten Prallmühlen ist die Bearbeitungs-oder Verweilzeit nur sehr kurz und beträgt in der Regel nur wenige Sekunden. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Verweilzeit weit höher einstellbar, sie beträgt auch bei kontinuierlichem Betrieb einige Minuten, wenn dies erwünscht ist. Der Chargenbetrieb kann besonders günstig sein, weil dann Maschinen mit hoher Turbulenzerzeugung einsetzbar sind, eine hohe mechanische Energie mit Intensität eingeleitet werden kann und dennoch die Verweilzeit genauer einstellbar ist. Beispielsweise erlaubt die Qualität (der Reinheitsgrad) des Endproduktes in der oben beschriebenen Weise die Steuermöglichkeit und genaue Einstellbarkeit der Verweilzeit.
  • Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß ferner, wenn der Brenner und/oder das Zerkleinerungswerkzeug aus dem Behälter herausklappbar angebracht sind. Trotz der gleichzeitigen thermischen und mechanischen Aufbereitung in ein und demselben Behälter können damit einfache, gut zu handhabende und zu wartende Maschinen verwendet werden.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß die Achse des das Brenn- bzw. Heißgas in den Behälter einführenden Rohres parallel zur Drehachse des Zerkleinerungswerkzeuges liegt und das Gaseinführrohr im Abstand vom Zerkleinerungswerkzeug am Verschlußdeckel des Behälters befestigt ist. Bei Verwendung eines Brenners ist es zweckmäßig, wenn die Achsrichtung der Brennerflamme parallel zur Drehachse des Zerkleinerungswerkzeuges liegt. Günstig ist die Verwendung von zylinderförmigen Behältern, in welchen die Aufbereitung erfolgt, wobei die Behälterachse dann ebenfalls parallel zur Drehachse des Zerkleinerungswerkzeuges und zur Brennerflamme liegt. An Stelle der Achsrichtung der Brennerflamme kann man auch die Achsrichtung der strömenden Heißgase betrachten, weil es zweckmäßig ist, die thermische Behandlung des Altsandes an einer Stelle im Behälter und die mechanische Behandlung in gewissem Abstand davon an der anderen Stelle im Behälter vorzunehmen.
  • Besonders günstig ist es dabei, wenn erfindungsgemäß bei einem um eine winkelig zum Lot angestellte Achse drehbar angetriebenen Behälter das Gaseinführrohr im unteren Randbereich des Behälters befestigt ist. Es sind solche zylinderförmigen, drehbar angetriebenen Behälter bei Aufbereitungs- und Mischmaschinen schon bekannt. Ihre Drehachse ist unter einem Winkel zum Lot angestellt, beispielsweise 10° bis 60°, vorzugsweise 20 bis 50°-30° ist eine bei vielen Maschinen vorteilhaft und bewährte Neigung, wodurch sich bei Draufsicht auf den Behälter ein unterer Bereich und ein oberer Bereich ergeben. Im Falle der Benutzung von Wandabstreifern werden diese meistens im oberen Bereich angeordnet, während erfindungsgemäß der Brenner oder ein Heißgasrohr im unteren Randbereich des Behälters befestigt werden. Selbstverständlich endet das Brennergasausströmrohr oder das Ölbrennerheißgasrohr im Abstand vom Behälterboden, und der Behälter hat Beschickungs- und Entleerungsöffnungen, vorzugsweise im Deckel und Boden.
  • Zweckmäßig ist es erfindungsgemäß, wenn der Brenner oder die Gasleitung in Drehrichtung des Behälters gesehen vor dem Zerkleinerungswerkzeug angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß das Abreiben des Sandkornes stattfindet, bevor die Wärme in das Innere des Sandkornes eindringen kann, denn nach der Erwärmung gelangt das Sandkorn auf kürzestem Weg in kürzester Zeit in Eingriffsbereich des Zerkleinerungswerkzeuges. Damit wird auch der Wirkungsgrad weiter verbessert.
  • Der Antrieb des Zerkleinerungswerkzeuges kann mit einer regelbaren Drehzahl erfolgen, so daß eine Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung (z. B. Rückgewinnung verschiedener Altsande oder Rückgewinnung für unterschiedliche Wiederverwendung) möglich ist. Die Absaugung kann durch mindestens ein Rohr erfolgen, das in den Behälter der Zerkleinerungsmaschine hineinragt. Das Rohr kann schwenkbar ausgebildet und in der Eintauchtiefe einstellbar sein, um auf diese Weise die Absaugung an der günstigsten Stelle mit der gewünschten Turbulenz durchzuführen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen :
    • Figur 1 teilweise schematisiert und im Schnitt die Seitenansicht einer Aufbereitungsmaschine gemäß der Erfindung mit angesetztem Brenner,
    • Figur 2 eine Draufsicht auf die Maschine der Figur 1 in Richtung der Drehachse des Zerkleinerungswerkzeuges,
    • Figur 3 eine ähnliche Ansicht wie Figur 1, jedoch mit der Ausführungsform mit herausklappbarem Brenner und Zerkleinerungswerkzeug und
    • Figur 4 in ähnlicher Darstellung wie Figur 1 eine weitere andere Ausführungsform für die Verwendung eines Ölbrenners.
  • Die Vorrichtung zum Regenerieren oder Wiederaufbereiten von Gießereialtsand weist einen auf einem Bodengestell 15 befestigten Maschinenrahmen 6 auf, der einen drehbaren Behälter 3 trägt, dessen Drehachse 16 unter einem Winkel von 25° gegen das Lot 17 angestellt ist. Dieser Behälter ist zylinderförmig mit zylindermantelförmiger Seitenwand, die unten durch einen festen Boden 18 und oben durch einen stationär am Maschinenrahmen 6 befestigten Deckel 19 verschlossen ist. Angetrieben wird der Behälter 3 durch einen Motor 13, der nur noch teilweise in den Figuren 1, 3 und 4 zu sehen ist.
  • Durch die winkelige Anstellung der Behälterdrehachse 16 ergibt sich ein oberer Bereich im Inneren des Behälters 3, der sich in den Figuren jeweils rechts befindet, sowie ein gegenüberliegend befindlicher unterer Bereich. Im oberen Bereich ist ein Wandabstreifer mit Umlenker 14 am Deckel 19 befestigt, dessen Leitblech L-förmig (und über den Behälterboden 18 bogenförmig verlaufend) längs der Wandungen angeordnet werden kann. Außermittig zur Drehachse 16 des Behälters 3 liegt die Drehachse 20 des Zerkleinerungswerkzeuges 4, die ebenso parallel zur Achse 16 liegt wie die Achse 21 der Brennerflamme 2 bzw. Achse 21' der Heißgase 2'. Diese Achsen 21 bzw. 21' sind auch die der Gaseinführrohre 22 bzw. 22' des Brenners 1 einerseits bzw. der Heißgasleitung 12 andererseits.
  • Der Boden 18 des Behälters 3 ist durch einen Verschlußdeckel 5 verschließbar bzw. dadurch zu öffnen, daß der Bodenverschlußdeckel 5 um die Drehachse 23 in Richtung der strichpunktierten, gebogenen Linie 24 verschwenkt wird. Der Antrieb des Zerkleinerungswerkzeuges 4 erfolgt durch den Elektromotor 7. Der Antrieb des Bodenverschlußdeckels 5 ist ein Hydraulikaggregat 8.
  • In Figur 2 sieht man von oben die Verschlußklappe 25 der darunter befindlichen und nicht dargestellten Eingabeöffnung wobei die gebogene, gestrichelte Linie 14 den Wandabstreifer und Materialumlenker veranschaulicht. An den Flansch 27 kann eine Feinstanteilabsaugeinrichtung angeschlossen werden.
  • Man erkennt für die Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3, daß die Achse 21 des Brennerheißgaseinführrohres 22 im unteren Randbereich des Behälters 3 im Abstand vom Zerkleinerungswerkzeug 4 angeordnet ist.
  • Im Falle der Ausführungsform der Figur 4 ist an Stelle des Brenners eine Heißgasleitung 12 mit dem Heißgaseinführrohr 22' vorgesehen, wobei die Heißgase durch die Brennkammer 11 erzeugt werden. Diese wiederum ist dem Ölbrenner 10 nachgeschaltet. Dadurch erreicht man eine voll- . ständigere Verbrennung des Öls.
  • Wenn die Maschine aus der Funktionsstellung der Figuren 1 und 2 in die Wartungsstellung bewegt werden soll, erfolgt die Schwenkung um das Schwenklager 9. Bei der Ausführungsform der Figur 4 ist vorher die Heißgasleitung 12 vom Deckel 19 zu entfernen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Regenerieren von Gießereialtsand durch thermische und mechanische Aufbereitung in ein und demselben Behälter (3) wobei das Behandlungsgut unter Erwärmung mechanisch bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen nur die Binderhüllen der Sandkörner erhitzt werden, indem das Behandlungsgut gleichzeitig erhitzt und unter Abrieb der Binderhüllen durch ein schnellaufendes Zerkleinerungswerkzeug (4) zerkleinert werden, wobei der Feinstanteil während dieser Aufbereitung abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der thermischen und mechanischen Aufbereitung die Feinstanteile abgesaugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der thermischen und mechanischen Aufbereitung die Temperatur und/oder der Reinheitsgrad des in Aufbereitung befindlichen Sandgemisches gemessen wird/werden und das Meßergebnis als Steuersignal zur Einstellung der Intensität des thermischen und/oder mechanischen Einwirkens auf das Sandgemisch verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinheitsgrad des in Aufbereitung befindlichen Sandgemisches dadurch gemessen wird, daß eine Teilmenge des in Aufbereitung befindlichen Sandgemisches entnommen und während des Aufbereitungsvorganges getrennt geprüft wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem thermischen und mechanischen Aufbereiten zum Zerkleinern großer Klumpen im Sandgemisch bei geringerer als der bei der thermischen Aufbereitung erreichten Temperatur eine Vorzerkleinerung erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sandgemisch im Endstadium der thermischen Aufbereitung mit einem ein flüchtiges Lösungsmittel enthalten oder einem niedrig schmelzenden Bindemittel versetzt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Behälter (3) und mit Einrichtungen (1, 12) für die Wärmezufuhr, vorzugsweise ein Brenner (1) oder eine Heißgasleitung (12), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (3) ein mit hoher Drehzahl um eine Drehachse umlaufendes Zerkleinerungswerkzeug (4) und Einrichtungen für das Abtrennen der Feinstanteile, vorzugsweise Gebläse, vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (1) und/oder das Zerkleinerungswerkzeug (4) aus dem Behälter (3) herausklappbar angebracht sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (21, 21') des in das Brenn- (2) bzw. Heißgas (2') in den Behälter (3) einführenden Rohres (22, 22') parallel zur Drehachse (20) des Zerkleinerungswerkzeuges (4) liegt und ein Gaseinführrohr (22, 22') im Abstand vom Zerkleinerungswerkzeug (4) am Verschlußdeckel (19) des Behälters befestigt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem, um eine winkelig zu einem Lot (17) angestellte Achse (16) drehbar angetriebenen Behälter (3) ein Gaseinführrohr (22, 22') im unteren Randbereich des Behälters (3) befestigt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (1) oder die Gasleitung (12) in Drehrichtung des Behälters (3) gesehen vor dem Zerkleinerungswerkzeug (4) angeordnet ist.
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