EP0149595A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Giessereischuttsanden - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Giessereischuttsanden Download PDF

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EP0149595A2
EP0149595A2 EP85890004A EP85890004A EP0149595A2 EP 0149595 A2 EP0149595 A2 EP 0149595A2 EP 85890004 A EP85890004 A EP 85890004A EP 85890004 A EP85890004 A EP 85890004A EP 0149595 A2 EP0149595 A2 EP 0149595A2
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EP
European Patent Office
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sand
cleaning
containers
container
rotary drum
Prior art date
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EP85890004A
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English (en)
French (fr)
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EP0149595B1 (de
EP0149595A3 (en
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Volker Dipl.-Ing. Godderidge
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kgt Giessereitechnik GmbH
Original Assignee
GSR SANDREGENERIERUNGSGESELLSCHAFT MBH
Kgt Giessereitechnik GmbH
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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
    • B22C5/18—Plants for preparing mould materials

Definitions

  • the invention relates to a process for the regeneration of foundry rubble sands which contain old sand mixtures with organic and inorganic binders, such as active and still burned bentonite and synthetic resins and optionally further sludge materials, such as hard coal dust, polystyrene, fine quartz dust, etc., in which process the crushed and optionally sieved foundry sand is used Removal of organic binders is subjected to thermal regeneration by heating and then to post-cleaning, in which binder residues adhering to the sand grains are mechanically removed from the grain surfaces.
  • organic and inorganic binders such as active and still burned bentonite and synthetic resins and optionally further sludge materials, such as hard coal dust, polystyrene, fine quartz dust, etc.
  • green sand molds with green sand being a quartz sand with inorganic binders, e.g. Bentonite (clay) is understood.
  • the green sand is mechanically solidified with the addition of water by shaking to the required dimensional stability.
  • core pieces are inserted into the green sand molds, which are formed from quartz sand with the addition of organic binders, such as furan resins or phenolic resins.
  • the core gets its strength through chemical hardening of the binders.
  • the core pieces disintegrate due to the thermal load during the casting process, as a result of which a mixture of green sand and core sand (“rubble sand”) is formed which, if it is to be used again, has to be processed.
  • HW Zimnawoda and H. Jansen point out the possibility of regenerating foundry sands in a two-stage process, whereby the main part of the clay residues is to be removed by wet regeneration in a first stage and the organic binder parts by annealing in a subsequent thermal stage (750 - 820 ° C) should be removed completely (Zimnawoda loc. Cit. Page 597 and Jansen loc. Cit. Page 604).
  • wet regeneration (“water purification") is expensive, whereas Jansen doubts the practical application of the combined regeneration process.
  • this prior art two step procedure can only be satisfactorily applicable b ar when the clay content of the so-called rubble sand is less than 4%.
  • Slurries are understood to mean the components of active bentonite (swellable bentonite), still burned bentonite (non-swellable bentonite), hard coal dust or so-called lignite carbon fractions, such as polystyrene, resins and quartz fine dust.
  • Rubble sands but especially those with a sludge content of approx. 10% and more, are therefore regularly deposited in landfills. Due to the ever decreasing number of suitable landfills and the large amount of rubble sands, there are considerable space problems. This waste of raw materials is economically unjustifiable due to the transport costs and landfill fees incurred and the expensive new sand that is only available to a limited extent. In addition, there are environmental problems due to the chemical components in the rubble sands, since these components can be washed out under the influence of the weather when it rains and there is a risk of contamination of the groundwater.
  • the invention has for its object to provide a method with which a complete regeneration of foundry rubble sands with a high sludge content is possible down to the quality level of new sand, so that the regenerate can be processed like new sand during core production.
  • the foundry sand is subjected to a dry pre-cleaning prior to thermal regeneration, in which sludge adhering to the sand grains, in particular inorganic binders, are removed from the sand grains by mixing and circulating the same in the foundry sand, preferably around a horizontal one Axis is a grain-to-grain rubbing and / or in which the grains of sand are radially accelerated and hurled against a stationary, ring-shaped baffle surface and that the removed slag materials are then separated from the foundry sand that has been pre-cleaned, preferably by a gas-air stream.
  • the three-stage process according to the invention - mechanical pre-cleaning, thermal treatment, mechanical post-cleaning - surprisingly achieves a high-quality regenerated quartz sand which can be used indefinitely for all of the core manufacturing processes that occur.
  • up to 75% recovery of high-quality regenerated quartz sand is possible.
  • the intensive mechanical pre-cleaning advantageously reduces the sludge content of the debris sand to be regenerated to 2 to 4%. This is preferably done by intensive grain-to-grain friction and / or by allowing the sand grains to impact, so that impurities adhering to quartz sand grain are rubbed off, ground off and / or blasted off.
  • the foundry sand is dried and preheated during the pre-cleaning by warm exhaust gas originating from the thermal regeneration. Since the exhaust gas from the furnace is used as the gas flow to separate the sludge, the rubble sand is dried and preheated in the pre-cleaning phase. This ensures low energy consumption for carrying out the method.
  • the foundry sand is preferably dried to a water content of 0.5% in the pre-cleaning phase.
  • the invention also relates to a device for the thermal regeneration of foundry rubble sands, which contains old sand mixtures with organic and inorganic binder parts, such as active and still burned bentonite and synthetic resins, and optionally further sludge materials, such as hard coal dust, polystyrene, quartz fine dust, etc., with an oven, preferably one.
  • Fluid bed furnace in which the foundry sand is heated for the purpose of annealing and a cleaning device downstream of the furnace for mechanical cleaning supply, which is preferably designed as a rotating drum with a substantially horizontal axis and / or as a centrifugal wheel cleaner.
  • the invention is further based on the object of developing a device of this type in such a way that, particularly using the method according to the invention, rubble sands with high sludge contents can be regenerated down to the quality level of new sand, so that the regenerate, like new sand, can also be processed in the core production .
  • the device according to the invention for the regeneration of foundry rubble sands should be largely prefabricated and easily transportable and should be able to be put into operation easily and in a short time at the place of use.
  • the furnace is preceded by a rotary drum which can be rotated about an essentially horizontal axis and / or a waterless mechanical pre-cleaning device which is designed as a centrifugal wheel cleaner, baffle internals preferably being arranged in the rotary drum and / or grinding media, like balls or the like, are included, and that the device is arranged in several transportable containers, whereby in the area of the ceilings and / or the floors of the congruent containers that can be set up one on top of the other, connecting flanges, intermediate pieces, couplings or plug connections for connecting the individual units of Device are provided.
  • the dry-working pre-cleaning device is a centrifugal wheel cleaner and / or a cylindrical drum rotating about a horizontal axis, in which baffle internals in the form of sheets or grinding media, such as balls or the like, are preferably arranged or accommodated.
  • baffle internals in the form of sheets or grinding media, such as balls or the like are preferably arranged or accommodated.
  • intensive rubble sand comminution is achieved in the course of pre-cleaning, which results in a high level of efficiency degree of thermal regeneration in the downstream furnace.
  • this mechanical pre-cleaning which is also possible for pure green sand, has the var part that the wear of the machine is less and the self-stressing of the sand in the rotating drum does not lead to increased fine dust proportions or to the destruction of the sand grain structure.
  • the necessary connections between the containers can be formed by intermediate pieces, quick couplings, plug connections and / or connecting flanges, the connections of which are congruent with one another.
  • the arrangement in containers creates a mobile system that can be easily brought on site and that can be installed and removed with little effort. In this way, it is possible for the first time to regenerate rubble sand that has been generated cost-effectively in the service process.
  • Such a system is also particularly suitable for carrying out experiments, since as a rule the suitable conditions for a regeneration process must be examined on site for practical testing in a pilot process.
  • the line for the supply air for the fluid bed furnace is connected to the rotary drum for subsequent cleaning, the supply air being supplied through this rotary drum.
  • the container sea containers have corresponding dimensions.
  • the units in particular the machines in the respective container, are mounted in a vibration-damped manner.
  • an elevator for feeding the rubble sand to be regenerated to the loading point provided in the upper container is arranged next to the stacked containers.
  • the device according to the invention can be accommodated in (used) sea containers. However, it is also possible to arrange the units in container-like containers. It is recommended according to the invention to provide that some of the units arranged in the containers, in particular the containers, the support structure for the rollers and the drives of the rotary drums and / or the fluidized bed furnace, at least partially in the frame, wall, floor and / or Ceiling construction of the affected containers are integrated.
  • the device according to FIG. 1 is essentially arranged in three transportable containers I to III, which are congruent with one another.
  • Quick connections and connecting flanges are provided in the connection levels between the containers in order to connect the units provided in the individual containers to one another.
  • the connections are preferably congruent.
  • the containers used in the exemplary embodiment have the dimensions standardized for sea containers. For example, they are 12.19 m long, 2.44 m wide and 2.59 m high on the outside.
  • a feed silo 2 with a vibrator channel 3 arranged below it is arranged in the upper container III.
  • a filter system 22 is installed, which filters the exhaust air of the device before being discharged into the open.
  • a fluidized bed furnace 9 is provided in container III, in which the thermal treatment (second stage of the method according to the invention) of the rubble sand is carried out.
  • a buffer 12 and an output silo 18 are provided in container III.
  • a magnetic separator 4 In the middle container II, a magnetic separator 4, two cylindrical rotary drums 5 and 10, each with a horizontal axis of rotation 24, and a mechanical screening system 13 are arranged side by side.
  • Each rotary drum 5 and 10 is assigned a blower 6 or 23.
  • the rubble sand is pretreated for pre-cleaning before being placed in the fluidized bed furnace 9, in which the rubble sand is annealed for thermal regeneration.
  • the rotating drum 10 arranged in the longitudinal direction behind the rotating drum 5 serves for the subsequent cleaning of the rubble sand flowing out of the fluidized bed furnace 9.
  • a gas system 20 In the lower container I, a gas system 20, a compressed air system 21, a buffer store 7 with a pneumatic conveyor 8 arranged underneath, a controller 19, a further pneumatic conveyor 11 and several containers 14 for quartz sand, each with a grain size, are arranged side by side, the one in the containers 14 located sand is drawn off via a metering system 15 and a downstream mixing screw 16 is fed, which feeds the mixture to a further pneumatic conveyor 17.
  • the feed silo 2 in the upper container III is conveyed by a conveyor 1, e.g. feeds an elevator, the hopper 25 is provided at the level of the lower container I near the ground.
  • a conveyor 1 e.g. feeds an elevator
  • the hopper 25 is provided at the level of the lower container I near the ground.
  • a down pipe 26 leads downwards from the discharge silo 18, which ends approximately in the area of the bottom of the middle container II and to which further transport devices can be connected in order to recycle the regrind to be able to get to the site.
  • the device accommodated in the three containers I, II and III only requires an electrical power connection in order to be ready for operation. After loosening the quick-release connections provided between the containers, the containers - each individually - are portable and can be brought to any location. This has the advantage, for example, that the regeneration of different rubble sands can be tested on site under practical conditions.
  • the containers can advantageously be provided such that the individual units, in particular the machines (vibrator trough 3, magnetic separator 4, the blowers, the pneumatic conveyors, the screening system 13, the metering system 14, etc.) are mounted in a vibration-damped manner within the respective container will.
  • the machines vibrator trough 3, magnetic separator 4, the blowers, the pneumatic conveyors, the screening system 13, the metering system 14, etc.
  • any remaining pieces of the cast found in the rubble sand are separated off and discharged via a down pipe 27.
  • the first phase of the regeneration takes place in the form of a dry pre-cleaning in the first rotating drum 5.
  • conventional baffles are provided in the form of sheets, which determine the path of the incoming rubble sand and ensure further comminution.
  • 5 grinding elements in the form of balls or the like can be provided in the rotary drum, whereby a good comminution of the rubble sand is achieved.
  • the exhaust gas emitted by the fluidized bed furnace 9 is cleaned of dust particles etc. by the filter system 22 and fed to the hot air blower 6 in the line 29 symbolized by arrows, which blows the hot exhaust gases horizontally into the rotary drum 5, preferably coaxially with the axis of rotation 24.
  • the heat content of the exhaust gas from the fluidized bed furnace 9 can be used and the energy requirement of the overall system can be kept low.
  • the horizontally entering gas stream dries the rubble sand, for example, up to a water content of 0.5% and takes abrasion and floating particles with it, which are separated by the filter system 22 in the upper container III before the gas stream exits.
  • the binders in the green sand in particular namely the bentonites, being separated from the quartz grain by grain-to-grain friction and discharged.
  • the crushed, pre-cleaned and preheated rubble sand falls into the buffer store 7 in the lower container I, from which it is drawn off via the pneumatic conveyor 8 via a pipeline 28 and fed to the fluidized bed furnace 9 in the container III.
  • the rubble sand is heated to a temperature of approximately 800 ° C., as a result of which the organic additives such as hardener and binder of the core sand burn. Bentonites that are still active are burned to death and lose their ability to swell. The combustion residues are discharged by air supplied by the fan 30 and filtered out in the filter system 22. The preferably cleaned exhaust gas from the fluidized bed furnace 9 is then fed via line 29 to the intake port of the hot air blower 6 assigned to the rotary drum 5 in the middle container II.
  • the rotary drum 10 corresponds to the structure of the drum 5, also rotates about the horizontal axis 24 and preferably also has baffles and / or grinding elements in the interior like bullets or the like.
  • Cooling air is fed to the rotary drum 10 horizontally and preferably coaxially to the axis of rotation 24 via a blower 23, which cools the sand in the drum 10 and at the same time discharges the combustion residues of the hardener and binder which have been abraded and ground by grain-to-grain friction.
  • the post-cleaning and the cooling of the regenerate take place simultaneously, so that voluminous cooling units for the regenerate can be dispensed with.
  • regenerate falls through a down pipe 31 into the pneumatic conveyor 11 and is conveyed through a pipeline 32 into the intermediate storage silo 12 in the upper container III.
  • the regrind is then classified by the sieve system 13 according to grain sizes and the grain fractions are temporarily stored in containers 14 in the lower container I.
  • the undersize (quartz sand dust etc.) is discharged directly via a downpipe 33 into containers (not shown) or other collection or transport devices.
  • Quartz sand is drawn off from the containers 14 via the metering system 15 by means of sliders in the ratio corresponding to the desired grain composition of the regrind, mixed in the mixing screw 16 and conveyed by the pneumatic conveyor 17 via a line 34 into the discharge silo 18 in the upper container III.
  • the regrind corresponding to the quality of new sand can be withdrawn from the discharge silo 18 via a down pipe 26.
  • the rubble sand processed in this three-stage regeneration device corresponds to new sand in all quality characteristics, so that the regenerate can be used for all common core manufacturing processes.
  • the original beta quartz of the new sand has been converted into alpha quartz due to the thermal treatment in the fluidized bed furnace 9, which is associated with an increase in volume of 0.86 to 1.30%.
  • new sand such a transformation will occur, so that the stresses and cracks that occur in the sand surfaces of the mold and core areas are imaged in the casting surface and require an increased amount of cleaning.
  • the binders separated from the quartz sand granules are mainly excreted by flowing air or gas at several points in the device, namely in the magnetic separator 4, the rotating drums 5 and 10, the fluidized bed oven 9, the screening plant 13 and in the discharge silo 18.
  • the exhaust air carrying the binders or the exhaust gas of the individual units is conducted to a filter system 22 via a line-dotted line 36 and filtered there, so that largely dust-free exhaust air leaves the device.
  • the pilot plant shown in FIG. 2 can be used to carry out regeneration tests with old sands or old sand mixtures.
  • This system is mobile so that it can be transported to the centers of selected supply areas. In terms of workflow and process engineering, it corresponds to a large system according to the invention.
  • the pilot plant shown in FIG. 2 has enough Appropriate procedural safeguards so that the diversity of the existing used sand mixtures can be managed.
  • the pilot plant offers the possibility of further optimizing the design of large plants.
  • the pilot plant shown in FIG. 2 is installed in three containers with internal dimensions of 12020 x 2350 x 2390 mm. All pipelines and electrical supply and control cables are permanently installed within the individual containers, with the containers being connected to one another by means of removable intermediate pieces, quick couplings or plugs. Like the system shown in FIG. 1, the system according to FIG. 2 only requires a power connection, since a gas and compressed air supply is installed in the system itself.
  • the elevator 41 mounted on the side of the containers IV, V and VI has a feed hopper 42 and at its upper end an inlet pipe 43 leading into the upper container VI from above.
  • an old sand container 44 In the upper container VI an old sand container 44, a screw conveyor 45, a rotating drum 46 with a horizontal axis and four sand containers 47 (only two are visible) are accommodated.
  • a fan 48 In the middle container V, a fan 48, a cyclone separator 49, a further fan 50, a fluidized bed furnace 51 with an inlet pipe 52 attached laterally, a fan 53, a grain classifier 54 (Mogensensor), a blast wheel cleaner 55 with an outlet pipe 56 and a riser 57 are accommodated.
  • a grain classifier 54 Mogensensor
  • a gas tank 90 In the lower container IV there is a gas tank 90, a screw conveyor 58 connected to the lower end of the cyclone 49, a rotary drum 59, pneumatic conveyors 60, 61 and 62, storage containers 63 for the various grain fractions, which are connected to a screw conveyor 64 on the outlet side, and another sand tank 65.
  • the rotary drum 46 is divided into three sections by internals arranged perpendicular to the drum axis.
  • the sand tubers are primarily crushed, which is supported by the use of rod-shaped grinding media.
  • This section is separated from the following section of the rotary drum 46 by a perforated plate, so that only free-flowing sand can get into the next section of the drum.
  • the old sand to be regenerated (rubble sand) is pre-selected by grain-to-grain friction, which is supported by a variable grinding media component cleans.
  • the third section of the rotary drum 46 works without grinding media and is used primarily for dedusting the sand.
  • the sand contained in the rotary drum 46 is dried, dedusted and preheated by exhaust air from the fluidized bed furnace 51 which is conducted in countercurrent.
  • the fluidized bed furnace 51 is connected via a line 66 with a throttle valve 67.
  • the rotary drum 59 has the same structure as the rotary drum 46 in the upper container VI and causes the sand to cool to approximately 120 ° C., the combustion residues and the deactivated bentonite to be cleaned, and the sand to be dedusted.
  • Both the rotary drum 46 and the rotary drum 59 are designed so that the sand has a dwell time of approx. 60 min at an output of 0.50 t / h.
  • the sand emerging from the rotary drum 59 is brought by the pneumatic conveyor 60 via a line 71 into the sand container 47 having four chambers.
  • the pneumatic pinch valves 72 arranged on the container 47 it can be selected in which of the chambers of the container 47 the sand supplied via the line 71 is released.
  • This makes it possible to fill one of the chambers of the container 47, while sand is fed to the centrifugal wheel cleaner 55 from another of the chambers via one of the sliders 73 and the downpipe 74.
  • the centrifugal wheel cleaner 55 is designed so that the cleaning process can be repeated four times during the filling time of one of the chambers of the container 47.
  • the sand passes through the container 65 and the pneumatic conveyor 62 and a sand conveying line 75 into another of the chambers of the container 47 or, after the after-cleaning has been completed, into a third of the chambers of the container 47.
  • the cleaned sand is now in the third chamber of the container 47, the previously filled chamber is now empty and the first chamber is filled with sand.
  • the sand cleaned by the centrifugal wheel cleaner 55 and contained in one of the chambers of the container 47 is brought into the classifier 54 via a line.
  • the regrind is broken down into the three most important grain fractions, the separating cuts being selected in such a way that all the usual grain distributions can be produced.
  • the individual grain fractions get into the three-part container 63 through downpipes 76 indicated by dash-dotted lines desired amounts of grain fractions are removed from the container 63 and conveyed into the fourth chamber of the container 47 with mixing via the screw conveyor 64, the pneumatic conveyor 61 and a line 78.
  • the regenerate with the desired particle size distribution can be drawn off from the container 47 via an outlet pipe (not shown).
  • the fluidizing air required for the fluidized bed furnace 51 is supplied by the fresh air fan 53.
  • a second air flow originating from the centrifugal wheel cleaner 55 or from the classifier 54 is fed as cooling air to the rotary drum 59 via a line 80 and finally also reaches the collecting line 79.
  • the exhaust air passes through the fan 50 into the cyclone separator 49 and further via a line 81 to the clean gas fan 48 and finally via a line 82 to the outside.
  • the system is supplied with gas via, for example, a 900 kg tank 90 for liquid gas, which is equipped with all the necessary control and safety fittings.
  • One filling of the tank 90 is sufficient for an operating time of approximately 80 hours.
  • a compressor (not shown) is provided in the lower container IV, for example to the right of the container 65, which supplies conveying air for the pneumatic conveyors 60, 61 and 62 and furthermore the control air for the pneumatic slide valves 73 and 77.
  • the dust fraction separated in the cyclone 49 (if desired, two or more cyclones can also be provided) is conveyed via the screw conveyor 58 to a cellular wheel sluice and discharged through it from time to time.
  • FIGS. 3 to 5 The embodiment of the plant according to the invention shown in FIGS. 3 to 5 is also accommodated in three containers VII, VIII and IX arranged one above the other and is designed for a throughput of 7.5 t / h.
  • the silos for the rubble sand, the regenerate and the classifying unit are accommodated outside the container, which offers the advantage that the capacity of the plant is expanded to 15 t / h, for example, by installing a second regeneration unit (containers VII, VIII and IX) can be.
  • the sand containers 101 and 112 are constructed as a wall construction using the frame construction of the container IX.
  • the supporting structure for receiving the rollers and the drives for the two rotating drums 107 and 109 are at the same time the base structure of containers VII and IX.
  • the fluid bed furnace 108 is integrated in the container VIII and likewise does not have its own support and wall construction.
  • the three containers VII, VIII and IX standing one above the other represent a complete regeneration unit, only the two elevators 105 and 145 and the pneumatic conveyor 150 are arranged externally.
  • An adjustable portion (e.g. 20 to 30%) of the sand conveyed through line 103 is conveyed by a pneumatic conveyor 148, which is arranged in the lower container VII, into a sand container 106 at the top of the upper container IX, whereas the elevator 105 The rest, for example 70 to 80% of the sand stream, is conveyed back into the sand container 101.
  • This arrangement ensures that the sand passes through the centrifugal wheel cleaner 102 three to five times before it reaches the rotary drum 107 for further treatment.
  • the rotary drum and its function correspond to the rotary drum 46 of the embodiment shown in FIG. 2.
  • the pre-cleaned rubble sand passes through a fluidized bed furnace 108 to burn off organic binder residues and then through a rotating drum 109 for subsequent cleaning.
  • Another pneumatic conveyor 150 arranged in the foundation 149 after the rotating drum 109 and below the lower container VII conveys the regenerated sand into the sand container 112 in the upper container IX.
  • the sand enters a second sluice from this sand container 112 derradrier 151, in which a final cleaning process is carried out.
  • the completely regenerated sand passes through a vibration pipe 152 into a pneumatic conveyor 104, which conveys the regenerate, for example, to a mixture silo set up next to the containers VII, VIII, IX.
  • a device for classifying and mixing the individual grain fractions in the desired ratio which can have a structure similar to the corresponding device of the system shown in FIG. 2, can be arranged downstream of the mixture silo or also directly on the pneumatic conveyor 104.
  • a fan 111 for the fluidized bed furnace 108 is also shown in the lower container VII.
  • the remaining air duct lines are only partially shown in Figures 3 to 5 for clarity.
  • the air flow or exhaust gas flow in the system shown in FIG. 5 corresponds in principle to that of FIG. 2.
  • the regenerated sand practically corresponds to new sand and it is possible to adapt these quality characteristics to the respective requirements by classifying and classifying them.
  • regenerate obtained in accordance with the invention is such that that when used in core making with the same additions of binders the same strengths are achieved as with new sand. This takes into account the fact that regenerate yields of 75% of the amount of old sand are achieved, so that a regenerate-new sand mixture of 75:25 can be compared with pure new sand.
  • the following overview summarizes the most important pollutants to be removed during sand regeneration. At the same time it is indicated which degradation is achieved in the individual regeneration stages.
  • the "mechanical I” stage corresponds to the treatment in the rotary drums 5, 46 and 107, the “thermal” process stage to the treatment in the fluidized bed furnace 9, 51 and 108 and the “mechanical II” process stage to the treatment in the rotary drums 10, 59 or 109.
  • the dry pre-cleaning is carried out in a rotating drum (FIGS. 1 and 2) or in a centrifugal wheel cleaner and a rotating drum (FIGS. 3 to 5).
  • a fluidized bed preheater can be provided in addition to the centrifugal wheel cleaner.
  • pre-cleaning rotating drum, centrifugal wheel cleaner with downstream rotating drum and centrifugal wheel cleaner, if necessary with fluid bed preheater
  • post-cleaning the supply air for the fluid bed oven in which thermal regeneration takes place is provided by a fluid bed cooler that cools the sand can be preheated.
  • a centrifugal wheel cleaner which can be used in the context of the invention has a centrifugal wheel rotating around a vertical axis with radial strips, by means of which the sand supplied from above via a pipe coaxial with the axis of rotation is radially accelerated.
  • a fixed impact ring with a V-shaped recessed impact surface is arranged coaxially to the centrifugal wheel, the one from the centrifugal wheel radially accelerated sand hits the lower half of the baffle ring, is deflected there upwards to the upper half of the ring and is deflected radially inward therefrom, whereupon it falls out of the blast wheel cleaner crossing the sand stream moving towards the baffle ring.
  • the sand is cleaned in this centrifugal wheel cleaner by impacting and rubbing the grains of sand against one another, the latter taking place particularly in the area where the sand stream crosses.

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Regenerierung von Gießereischuttsand, der organische und anorganische Bindemittel enthält, wird der zerkleinerte Gießereisand durch Aufprallenlassen und/oder Korn-an-Korn-Reiben trocken vorgereinigt, durch thermische Behandlung regeneriert und anschließend trocken nachgereinigt, wobei abgetrennte Schlämmstoffe durch einen Gasstrom vom Regenerat abgetrennt werden. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist eine Drehtrommel (5, 46, 107) und/oder einen Schleuderradreiniger (102) zur Vorreinigung, einen Fleißbettofen (9, 51, 108) zur theremischen Regenerierung und eine weitere Drehtrommel (10, 59,109) und/oder einen weiteren Schleuderradreiniger (151) zur Nachreinigung auf und ist in mehreren übereinander aufstellbaren containerartigen Behältern (I bis IX) aufgenommen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung von Gießereischuttsanden, die Altsandgemische mit organischen und anorganischen Bindemitteln, wie aktiver und totgebrannter Bentonit und Kunstharze und gegebenenfalls weitere Schlämmstoffe, wie Steinkohlestaub, Polystyrol, Quarzfeinstaub usw. enthalten, bei welchem Verfahren der zerkleinerte und gegebenenfalls gesiebte Gießereisand zur Entfernung organischer Bindemittel einer thermischen Regenerierung durch Erhitzen und anschließend einer Nachreinigung, in der an den Sandkörnern anhaftende Bindemittelreste mechanisch von den Kornoberflächen entfernt werden, unterzogen wird.
  • Die in Gießereien gefertigten Gußstücke werden überwiegend in sogenannten Grünsandformen hergestellt, wobei unter Grünsand ein Quarzsand mit anorganischen Bindemitteln, wie z.B. Bentonit (Ton), verstanden wird. Der Grünsand wird unter Zugabe von Wasser mechanisch mittels Rütteln bis zur erforderlichen Formfestigkeit verfestigt.
  • Zur Ausbildung der Gußstück-Innenkonturen werden in die Grünsandformen Kernstücke eingelegt, die aus Quarzsand unter Zusatz von organischen Bindemitteln, wie Furanharzen oder Phenolharzen, gebildet werden. Der Kern erhält seine Festigkeit durch chemische Aushärtung der Bindemittel.
  • Nach der Erstarrung des Gußstückes wird dieses von der Form getrennt. In der Regel zerfallen die Kernstücke aufgrund der thermischen Belastung während des Gießvorganges, wodurch ein Gemisch aus Grünsand und Kernsand ("Schuttsand") entsteht, das, wenn es wieder verwendet werden soll, aufbereitet werden muß.
  • Es ist bekannt, nach dem Gießvorgang anfallenden Grünsand durch mechanische Behandlung aufzubereiten. Hiezu wird der Sand mittels eines Luftstromes mit hoher Geschwindigkeit gegen eine Prallglocke geschleudert, wobei Bentonit von den Quarzkörnern abgesprengt wird (DE-PS 11 46 226).
  • Ferner ist es bekannt, Kernsande mit organischen Bindern thermisch aufzubereiten. Bei der thermischen Aufbereitung werden alle organischen Bestandteile der Bindemittel verbrannt, so daß der Quarzsand wiederverwendbar wird (DE-OS 22 52 217, DE-OS 22 52 259, CH-PS 560 081).
  • In dem Aufsatz von H.W. Zimnawoda "Verfahren zur Sandrückgewinnung" in "Gießerei" 59. JG. (1972), Heft 20; Seite 593 ff. sind noch andere Regenerierungsverfahren für Gießereisande beschrieben. Von Zimnawoda werden die pneumatische Regenerierung, die nasse Regenerierung ("Wasserreinigung") und die thermische Sandregenerierung beschrieben, welch letztere jedoch nur für ausschließlich organisch gebundene Gießereisande verwendbar ist, da tonhaltige Bindemittel bei der thermischen Behandlung (Glühen) auf die Sandkörner aufsintern und praktisch nicht mehr entfernt werden können (vgl. H. Jansen "Die Regenerierung von Formstoffen, besonders von kunstharzgebundenen Altsanden" in "Gießerei" 59. JG. (1972), Heft 20; Seite 599 ff., insb. Seite 604, linke Spalte; DE-OS 29 09 408, Seite 6, 2. Absatz und DE-AS 24 29 169, Spalte 2, Zeilen 41 - 45). Weiters werden kombinierte Verfahren beschrieben. H.W. Zimnawoda und H. Jansen weisen auf die Möglichkeit hin, Gießereisande in zweistufigen Verfahren zu regenerieren, wobei in einer rsten Stufe zur Vorreinigung der Hauptanteil der Tonrückstände durch Naßregenerierung entfernt werden soll und in einer nachfolgenden thermischen Stufe die organischen Bindemittelanteile durch Glühung (750 - 820° C) gänzlich entfernt werden sollen (Zimnawoda a.a.O. Seite 597 und Jansen a.a.O. Seite 604). Allerdings weist Zimnawoda darauf hin, daß die nasse Regenerierung ("Wasserreinigung") teuer ist, wogegen Jansen die praktische Anwendung de7 kombinierten Regenerierungsverfahrens anzweifelt.
  • Aus all den vorgenannten Gründen beschränkt sich die Wiederverwendung regenerierter Altsande im wesentlichen auf die Formherstellung. Für die Kernherstellung muß überwiegend Neusand verwendet werden, um die erforderliche Kernfestigkeit bei vorgegebenen Bindemittelmengen sicherzustellen. Bisher konnte für die Kernherstellung lediglich 30 bis 40 % regenerierter Altsand beigemischt werden (vgl. H.W. Zimnawoda a.a.0. Seite 594, rechte Spalte).
  • Äußerst problematisch ist die Aufbereitung von Altsandgemischen aus Kern- und Grünsand, wie sie in der Regel bei während dem Gießvorgang zerfallenden Kernen anfallen. Dieses Altsandgemisch wird auch Schuttsand genannt, da es in der Regel nicht zufriedenstellend regeneriert werden kann und auf Deponien abgefahren werden muß.
  • Bei einem bekannten Verfahren zur Regenerierung derartiger Schuttsande werden in einer ersten Phase bei ca. 800° C alle organischen Bindemittel verbrannt, während der aktive anorganische Bentonit des Grünsandes in eine passive, tote Phase überführt wird (Totbrennen). Als aktiver Bentonit wird quellfähiger Bentonit, als totgebrannter Bentonit wird Bentonit ohne Quellfähigkeit verstanden. Anschließend wird der Schuttsand mechanisch in der bereits vorstehend beschriebenen Weise mittels Prallwirkung nachbehandelt. Der Hauptnachteil dieses zweistufigen Regenerierungsverfahrens besteht darin, daß der totgebrannte Bentonit aufgrund der thermischen Phase auf dem Quarzkorn aufgesintert ist, wodurch diese Bentonitschale nur äußerst schwierig und unvollständig vom Quarzkorn entfernbar ist. Zudem ist dieses bekannte zweistufige Verfahren nur dann zufriedenstellend anwend- bar, wenn der sogenannte Schlämmstoffgehalt des Schuttsandes weniger als 4 % beträgt. Unter Schlämmstoffen werden dabei die Bestandteile an aktivem Bentonit (quellfähiger Bentonit), totgebranntem Bentonit (nicht quellfähiger Bentonit), Steinkohlestaub oder sogenannten Glanzkohlestoffanteilen, wie Polystyrol, Harze und Quarzfeinstaub, verstanden.
  • Bei einem Schlämmstoffgehalt von mehr als 5 %, insbesondere aber bei 10 bis 12 %, ist die beschriebene zweistufige Regenerierung insbesondere aufgrund der aufgesinterten Bentonite unvollständig, so daß diese Regenerate nur sehr beschränkt wiederverwendbar sind, weil bei vorgegebenen Zusätzen von Bindemittelmengen nur erheblich geringere Festigkeiten erzielbar sind als mit Neusand. Derartige, regenerierte Schuttsande sind daher bei der Kernherstellung so gut wie nicht verwendbar und werden vorwiegend prozentual der Grünsandformherstellung zugeführt.
  • Schuttsande, insbesondere aber solche mit Schlämmstoffgehalten von ca. 10 % und mehr, werden daher regelmäßig auf Deponien abgelagert. Aufgrund der immer geringer werdenden Zahl von geeigneten Deponien und der großen Menge der anfallenden Schuttsande ergeben sich erhebliche Platzprobleme. Wegen der anfallenden Transportkosten und Deponiegebühren und auch der nur begrenzt verfügbaren, teuren Neusande ist diese Rohstoffverschwendung wirtschaftlich unvertretbar. Hinzu kommt, daß aufgrund der chemischen Bestandteile in den Schuttsanden Umweltprobleme auftreten, da diese Bestandteile unter Witterungseinflüssen bei Regen ausgewaschen werden können und die Gefahr einer Verunreinigung des Grundwassers besteht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine vollständige Regenerierung von Gießereischuttsanden mit hohem Schlämmstoffgehalt bis auf die Qualitätsstufe von Neusand möglich ist, so daß das Regenerat bei der Kernherstellung wie Neusand verarbeitet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gießereisand vor der thermischen Regenerierung einer trockenen Vorreinigung unterzogen wird, in der an den Sandkörnern anhaftende Schlämmstoffe, insbesondere anorganische Bindemittel, von den Sandkörnern entfernt werden, indem im Gießereisand durch Durchmischen und Umwälzen desselben um eine vorzugsweise horizontale Achse ein Korn-an-Korn-Reiben ausgeführt wird und/oder inden die Sandkörner radial beschleunigt und gegen eine stillstehende, ringförmige Prallfläche geschleudert werden und daß die entfernten Schlännstoffe anschließend von so vorgereinigten Gießereisand vorzugsweise durch einen Gas-Luft-Strom getrennt werden.
  • Durch das erfindungsgemäße dreistufige Verfahren - mechanische Vorreinigung, thermische Behandlung, mechanische Nachreinigung - ist überraschenderweise ein hochwertig regenerierter Quarzsand erzielbar, der für alle vorkommenden Kernherstellungsverfahren unbegrenzt verwendbar ist. Durch diese Wiederverwendung regenerierter, auch hoch schlämmstoffhaltiger Schuttsande wird erreicht, daß die eingangs geschilderte Deponierung dieser Altsande auf Halden und die damit bestehende Beeinträchtigung der Umwelt erheblich vermindert ist. Mit dem erfindungsgemäßen dreistufigen Verfahren ist eine bis zu 75 %-ige Rückgewinnung von hochwertig regeneriertem Quarzsand möglich. Dadurch wird eine erhebliche Kosteneinsparung bei der Formenherstellung möglich, da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren regenerierter Quarzsand kostengünstiger ist als Neusand und darüber hinaus die Deponiekosten und Frachtkosten eingespart werden können. Dadurch, daß die Vorreinigung trocken durchgeführt wird, entfallen die in der Literatur beschriebenen Probleme und Kosten der Verwendung von erheblichen Wassermengen im Zuge der nassen Regenerierung, ohne daß in der Stufe der thermischen Regenerierung aufgesinterte Tonhüllen entstehen können.
  • Vorteilhafterweise wird in der Vorreinigungsphase durch die intensive mechanische Vorreinigung der Schlämmstoffgebalt des zu regenerierenden Schuttsandes bis auf 2 bis 4 % verringert. Dies geschieht vorzugsweise durch eine intensive Korn-an-Korn-Reibung und/oder ein Aufprallenlassen der Sandkörner, so daß an Quarzsandkorn anhaftende Verunreinigungen abgerieben, abgeschliffen und/oder abgesprengt werden.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird der Gießereisand während der Vorreinigung durch von der thermischen Regenerierung herrührendes, warmes Abgas getrocknet und vorgewärmt. Da als Gasstrom zum Abtrennen der Schlämmstoffe das Abgas des Ofens herangezogen wird, wird der Schuttsand in der Vorreinigungsphase gleichzeitig getrocknet und vorgewärmt. Hierdurch wird ein geringer Energieverbrauch zur Durchführung des Verfahrens gewährleistet. Vorzugsweise wird der Gießereisand in der Vorreinigungsphase erfindungsgemäß bis auf einen Wassergehalt von 0,5 % getrocknet.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur thermischen Regenerierung von Gießereischuttsanden, die Altsandgemische mit organischen und anorganischen Bindemittelteilen, wie aktiver und totgebrannter Bentonit und Kunstharze, und gegebenenfalls weitere Schlämmstoffe, wie Steinkohlestaub, Polystyrol, Quarzfeinstaub usw. enthalten, mit einem Ofen, vorzugsweise einem .Fließbettofen, in dem der Gießereisand zum Zwecke der Glühaufbereitung erhitzt wird und einer dem Ofen nachgeordneten Reinigungsvorrichtung zur mechanischen Reinigung, die vorzugsweise als Drehtrommel mit im wesentlichen horizontaler Achse und/oder als Schleuderradreiniger ausgebildet ist.
  • Der Erfindung liegt weiters die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung so weiterzubilden, daß in ihr insbesondere unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Schuttsande mit hohen Schlämmstoffgehalten bis auf die Qualitätsstufe von Neusand regeneriert werden können, damit das Regenerat wie Neusand auch bei der Kernherstellung verarbeitet werden kann.
  • Ferner soll die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regenerierung von Gießereischuttsanden weitgehend vorgefertigt und leicht transportierbar sein und am Einsatzort einfach und in kurzer Zeit in Betrieb genommen werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Ofen eine als eine um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbare Drehtrammel und/oder eine als ein Schleuderradreiniger ausgebildete, wasserlos arbeitende, mechanische Vorreinigungsvorrichtung vorgeschaltet ist, wobei in der Drehtrommel vorzugsweise Schikaneeinbauten angeordnet und/oder Mahlkörper, wie Kugeln od. dgl., aufgenommen sind, und daß die Vorrichtung in mehreren transportablen Containern angeordnet ist, wobei im Bereich der Decken und/oder der Böden der deckungsgleich aufeinander aufstellbaren Container Verbindungsflansche, Zwischenstücke, Kupplungen bzw. Steckverbindungen zur Verbindung der einzelnen Aggregate der Vorrichtung vorgesehen sind.
  • Von Vorteil ist, daß die trocken arbeitende Vorreinigungsvorrichtung ein Schleuderradreiniger und/oder eine sich um eine horizontale Achse drehende, zylindrische Trommel ist, in der vorzugsweise Schikaneeinbauten in Form von Blechen oder Mahlkörpern, wie Kugeln od. dgl., angeordnet bzw. aufgenommen sind. Auf diese Weise wird im Zuge der Vorreinigung gleich eine intensive Schuttsandzerkleinerung erreicht, was einen hohen Wirkungsgrad bei der thermischen Regenerierung im nachgeschalteten Ofen ermöglicht. Diese auch für reinen Grünsand mögliche mechanische Vorreinigung hat gegenüber den Vorrichtungen, die mit einem Luftstrom arbeiten, den Varteil, daß der Verschleiß der Maschine geringer ist und die Eigenbeanspruchung des Sandes in der Drehtrommel nicht zu erhöhten Feinstaubanteilen oder zur Zerstörung der Sandkornstruktur führt.
  • Dadurch, daß die gesamte Vorrichtung in transportablen Containern -angeordnet ist, ergibt sich nicht nur eine erhebliche Vereinfachung des Transportes - es erübrigt sich, die einzelnen Elemente der Vorrichtung zu verpacken und zu verladen -, sondern auch die Montage der Vorrichtung am Einsatzort beschränkt sich darauf, die Container abzustellen und die Verbindungen zwischen den Containern herzustellen. Somit ist es möglich, die Vorrichtung beim Hersteller fertig zu montieren und probeweise zu fahren, der Probelauf nach dem Aufstellen am Einsatzort ist damit erheblich vereinfacht.
  • Die notwendigen Verbindungen der Container untereinander können durch Zwischenstücke, Schnellkupplungen, Steckverbindungen und/oder Verbindungsflansche gebildet sein, deren Anschlüsse deckungsgleich zueinander liegen. Durch die Anordnung in Containern wird eine mobile Anlage geschaffen, die leicht vor Ort gebracht werden kann und mit wenig Aufwand installier- und wieder demontierbar ist. Auf diese Weise ist es erstmals möglich, kostengünstig im Dienstleistungsverfahren angefallenen Schuttsand zu regenerieren. Eine derartige Anlage ist auch in besonderer Weise für die Durchführung von Versuchen geeignet, da in der Regel die geeigneten Bedingungen für ein Regenerationsverfahren vor Ort zur Praxiserprobung in einem Pilotverfahren untersucht werden müssen.
  • Mit Vorteil kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, daß in der Drehtrommel axial, vorzugsweise achsgleich, eine ein Gebläse enthaltende Leitung ausmündet, die zur Zuführung von heißem Abgas vom Ofen an diesen angeschlossen ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß für die Erzeugung des Gasstromes durch die Drehtrommel für die Vorreinigung erheblich weniger Energie benötigt wird als für Vorrichtungen mit Prallkörpern.
  • Zur weiteren Energieeinsparung und Vereinfachung des Aufbaues der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann noch vorgesehen sein, daß die Leitung für die Zuluft für den Fließbettofen an die Drehtrommel zur Nachreinigung angeschlossen ist, wobei die Zuluft durch diese Drehtrommel zugeführt wird.
  • Um die für Container üblichen Verlade- und Transportmittel verwenden zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Container See-Containern entsprechende Abmessungen besitzen.
  • Das Aufstellen und Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht sich erheblich, wenn wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, die in den Containern angeordnete Vorrichtung bis auf die elektrische Energieversorgung unabhängig von äußerer Energiezufuhr ist.
  • Um das Fundament, auf dem die erfindungsgemäße Vorrichtung abgestellt ist, nicht übermäßig zu belasten und um die Lärmbelastung weiter zu verringern, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Aggregate, insbesondere die Maschinen im jeweiligen Container, schwingungsgedämpft montiert sind.
  • Für die Aufteilung der einzelnen Aggregate der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die Container, von welchen in der Regel drei vorgesehen sind, gibt es verschiedene Möglichkeiten. So kann vorgesehen sein, daß im oberen Container Silos, eine Filteranlage und ein Fließbettofen angeordnet sind, daß im mittleren Container die Drehtrommeln zur Vor- und Nachreinigung sowie eine Siebanlage angeordnet sind und daß im unteren Container eine Gasanlage, eine Preßluftanlage, eine zentrale Steuerung sowie eine Dosiervorrichtung mit nachgeordneter Mischschnecke angeordnet sind. Bevorzugt ist aber eine Anordnung, die sich dadurch auszeichnet, daß im oberen Container die Drehtrommel zur mechanischen, trockenen Vorreinigung, im mittleren Container der Ofen zur thermischen Behandlung und im unteren Container die Drehtrommel zur mechanischen Nachreinigung des Gießereisandes angeordnet sind. Diese Ausführungsform benötigt für das Fördern des zu regenerierenden Schuttsandes innerhalb der Vorrichtung besonders wenig Energie und eignet sich bevorzugt für Pilot- und/oder Großanlagen.
  • Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, daß neben den übereinandergestellten Containern ein Elevator zum Zuführen des zu regenerierenden Schuttsandes zur im oberen Container vorgesehenen Beschick-ungsstelle angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in (gebrauchten) Seecontainern untergebracht werden. Es ist aber auch möglich, die Aggregate in containerähnlichen Behältern anzuordnen. Dabei empfiehlt es sich erfindungsgemäß vorzusehen, daß einige der in den Containern angeordneten Aggregate, insbesondere die Behälter, die Tragkonstruktion für die Laufrollen und die Antriebe der Drehtrommeln und/oder der Fließbettofen wenigstens teilweise in die Rahmen-, Wand-, Boden- und/oder Deckenkonstruktion der betroffenen Container integriert sind.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Es zeigt
    • Figur 1 schematisch den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Regenerierung von Gießereischuttsanden,
    • Figur 2 eine zweite Ausführungsform,
    • Figur 3 eine dritte Ausführungsform,
    • Figur 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in .Figur 3 und
    • Figur 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Figur 3.
  • Die Vorrichtung gemäß Figur 1 ist im wesentlichen in drei transportablen Containern I bis III angeordnet, die deckungsgleich aufeinanderstehen. In den Verbindungsebenen zwischen den Containern sind Schnellverbindungen und Verbindungsflansche vorgesehen, um die in den einzelnen Containern vorgesehenen Aggregate miteinander zu verbinden. Hierbei liegen sich die Anschlüsse vorzugsweise deckungsgleich gegenüber.
  • Die im Ausführungsbeispiel verwendeten Container haben die für Seecontainer genormten Abmessungen. Sie sind außen beispielsweise 12,19 m lang, 2,44 m breit und 2,59 m hoch.
  • Im oberen Container III ist ein Aufgabesilo 2 mit einer darunter angeordneten Vibratorrinne 3 angeordnet. Daneben ist eine Filteranlage 22 eingebaut, welche die Abluft der Vorrichtung vor der Ableitung ins Freie filtert. Daneben ist im Container III ein Fließbettofen 9 vorgesehen, in dem die thermische Behandlung (zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens) des Schuttsandes ausgeführt wird. Des weiteren ist im Container III ein Zwischenspeicher 12 und ein Ausgabesilo 18 vorgesehen.
  • Im mittleren Container II sind nebeneinander ein Magnetabscheider 4, zwei zylindrische Drehtrommeln 5 und 10 mit jeweils horizontaler Drehachse 24 sowie eine mechanische Siebanlage 13 angeordnet.
  • Jeder Drehtrommel 5 und 10 ist ein Gebläse 6 bzw. 23 zugeordnet.
  • In der Drehtrommel 5 wird der Schuttsand vor Aufgabe in den Fließbettofen 9, in dem der Schuttsand zur thermischen Regenerierung geglüht wird, zur Vorreinigung vorbehandelt.
  • Die in Längsrichtung hinter der Drehtrommel 5 angeordnete Drehtrommel 10 dient zur Nachreinigung des aus dem Fließbettofen 9 abfließenden Schuttsandes.
  • Im unteren Container I sind nebeneinander eine Gasanlage 20, eine Preßluftanlage 21, ein Pufferspeicher 7 mit einem darunter angeordneten pneumatischen Förderer 8, eine Steuerung 19, ein weiterer pneumatischer Förderer 11 und mehrere Behälter 14 für Quarzsand je einer Korngröße angeordnet, wobei der in den Behältern 14 befindliche Sand über eine Dosieranlage 15 abgezogen und einer nachgeordneten Mischschnecke 16 aufgegeben wird, die das Gemisch einem weiteren pneumatischen Förderer 17 zuführt.
  • Der Aufgabesilo 2 im oberen Container III wird durch einen Förderer 1, z.B. einen Elevator beschickt, dessen Aufgabetrichter 25 in Höhe des unteren Containers I in Bodennähe vorgesehen ist.
  • Vom Ausgabesilo 18 führt nach unten ein Fallrohr 26 weg, das etwa im Bereich des Bodens des mittleren Containers II endet und an das weitere Transportvorrichtungen angeschlossen werden können, um das Regenerat an die Einsatzstelle schaffen zu können.
  • Da im unteren Container I die Gasanlage 20 und die Preßluftanlage 21 angeordnet sind, benötigt die in den drei Containern I, II und III untergebrachte Vorrichtung lediglich einen elektrischen Energiean-schluß, um betriebsbereit zu sein. Nach Lösen der zwischen den Containern vorgesehenen, schnell lösbaren Verbindungen sind die Container - jeder für sich - transportabel und können an beliebige Einsatzstellen verbracht werden. Dies hat beispielsweise den Vorteil, daß die Regeneration unterschiedlicher Schuttsande vor Ort unter Praxisbedingungen getestet werden kann.
  • Zur Geräuschdämpfung kann neben einer Geräuschdämmung der Container vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die einzelnen Aggregate, insbesondere die Maschinen (Vibratorrinne 3, Magnetabscheider 4, die Gebläse, die pneumatischen Förderer, die Siebanlage 13, die Dosieranlage 14 etc.) innerhalb des jeweiligen Containers schwingungsgedämpft gelagert werden.
  • Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung arbeitet wie folgt:
    • Gießereischuttsand, enthaltend organische und anorganische Bindemittel, wird über den Aufgabetrichter 25 dem Elevator 1 aufgegeben, der den Schuttsand in den Aufgabesilo 2,befördert. Über die Vibratorrinne 3 wird der Schuttsand kontinuierlich über den im mittleren Container II befindlichen Magnetabscheider 4 in die erste zylindrische Drehtrommel 5 gefördert. Während des Förderns auf der Vibratorrinne 3 wird der Schuttsand auf Korngrößen von etwa 5 mm vorzerkleinert.
  • Durch den Magnetabscheider 4 werden gegebenenfalls im Schuttsand befindliche Reststücke des Gusses abgetrennt und über ein Fallrohr 27 abgeführt.
  • In der ersten Drehtrommel 5 läuft die erste Phase der Regeneration in Form einer trockenen Vorreinigung ab. In der Drehtrommel 5 sind übliche Schikaneeinbauten in Form von Blechen vorgesehen, die den Durchlaufweg des einfließenden Schuttsandes bestimmen und für eine weitere Zerkleinerung sorgen. Anstelle der Schikaneeinbauten oder zusätzlich zu diesen können in der Drehtrommel 5 Mahlkörper in Form von Kugeln od. dgl. vorgesehen sein, wodurch eine gute Zerkleinerung des Schuttsandes erzielt wird.
  • Durch die Drehbewegung der Drehtrommel 5 um ihre horizontale Achse 24 wird neben der Zerkleinerung eine Korn-an-Korn-Reibung im Schuttsand erzielt, da der Schuttsand intensiv umgewälzt und durchmischt wird. Dadurch wird aufgrund der Reibung der Quarzkörner aneinander ein mechanisches Abtragen bzw. Abschleifen von Bindemittelresten erzielt. Diese Korn-an-Korn-Reibung wird durch die Schikaneeinbauten und/oder die Mahlkörper in der Drehtrommel 5 noch verstärkt.
  • Während dieser mechanischen und trockenen Vorreinigung des Schuttsandes wird dieser in der Drehtrommel 5 gleichzeitig mittels eingeblasener Heißluft getrocknet und erwärmt.
  • Das vom Fließbettofen 9 abgegebene Abgas wird durch die Filteranlage 22 von Staubteilen usw. gereinigt und in der durch Pfeile symbolisierten Leitung 29 dem Heißluftgebläse 6 zugeführt, das die heißen Abgase vorzugsweise koaxial zur Drehachse 24 in die Drehtrommel 5 horizontal einbläst. So kann der Wärmeinhalt des Abgases des Fließbettofens 9 ausgenutzt und der Energiebedarf der Gesamtanlage niedrig gehalten werden.
  • Der horizontal eintretende Gasstrom trocknet den Schuttsand beispielsweise bis zu einem Wassergehalt von 0,5 % und nimmt Abriebteile und Schwebeteilchen mit, die vor dem Austritt des Gasstromes durch die Filteranlage 22 im oberen Container III abgetrennt werden.
  • Durch die Vorreinigung des Schuttsandes wird dessen Schlämmstoffgehalt z.B. auf 2 bis 4 % verringert, wobei insbesondere die Bindemittel im Grünsand, nämlich die Bentonite durch Korn-an-Korn-Reibung vom Quarzkorn getrennt und ausgetragen werden.
  • Nach Durchgang durch die Drehtrommel 5 fällt der zerkleinerte, vorgereinigte und vorgewärmte Schuttsand in den Pufferspeicher 7 im unteren Container I, aus dem er über den pneumatischen Förderer 8 über eine Rohrleitung 28 abgezogen und dem Fließbettofen 9 im Container III zugeführt wird.
  • Im Fließbettofen 9 wird der Schuttsand auf eine Temperatur von ca. 8000 C aufgeheizt, wodurch die organischen Zusätze wie Härter und Bindemittel des Kernsandes verbrennen. Noch aktive Bentonite werden totgebrannt und verlieren ihre Quellfähigkeit. Durch vom Gebläse 30 zugeführte Luft werden die Verbrennungsrückstände ausgetragen und in der Filteranlage 22 ausgefiltert. Das vorzugsweise gesäuberte Abgas des Fließbettofens 9 wird dann über die Leitung 29 dem Ansaugstutzen des der Drehtrommel 5 zugeordneten Heißluftgebläses 6 im mittleren Container II zugeführt.
  • Nach dem Fließbettofen 9 gelangt der Sand über eine Rohrleitung 35 in die zylindrische Drehtrommel 10 im mittleren Container II. Die Drehtrommel 10 entspricht im Aufbau der Trommel 5, dreht sich ebenfalls um die horizontale Achse 24 und weist im Inneren vorzugsweise ebenfalls Schikaneeinbauten und/oder Mahlköper, wie Kugeln od. dgl. auf.
  • Über ein Gebläse 23 wird der Drehtrommel 10 horizontal und vorzugsweise koaxial zur Drehachse 24 Kühlluft zugeführt, die den in der Trommel 10 befindlichen Sand abkühlt und gleichzeitig die durch Korn-an-Korn-Reibung abgeriebenen und abgeschliffenen Verbrennungsreste der Härter und Bindemittel austrägt. In der Drehtrommel 10 erfolgt gleichzeitig die Nachreinigung und die Abkühlung des Regenerates, so daß auf voluminöse Kühlaggregate für das Regenerat verzichtet werden kann.
  • Nach der Nachreinigung, die in der Drehtrommel 10 durchgeführt wird, sind weitgehend alle Bindemittel- und Härterreste wie chemische Zusätze abgetrennt. Das Regenerat fällt durch ein Fallrohr 31 in den pneumatischen Förderer 11 und wird durch eine Rohrleitung 32 in den Zwischenspeichersilo 12 im oberen Container III gefördert.
  • Das Regenerat wird dann über die Siebanlage 13 nach Korngrößen klassiert und die Kornfraktionen in Behältern 14 im unteren Container I zwischengespeichert.
  • Das Unterkorn (Quarzsandstaub etc.) wird unmittelbar über ein Fallrohr 33 in nicht dargestellte Behälter oder sonstige Sammel- oder Transporteinrichtungen abgeführt.
  • Aus den Behältern 14 wird Quarzsand über die Dosieranlage 15 mittels Schiebern im der gewünschten Kornzusammensetzung des Regenerats entsprechenden Verhältnis abgezogen, in der Mischschnecke 16 gemischt und durch den pneumatischen Förderer 17 über eine Leitung 34 in den Ausgabesilo 18 im oberen Container III befördert.
  • Das der Qualität von Neusand entsprechende Regenerat kann aus dem Ausgabesilo 18 über ein Fallrohr 26 abgezogen werden.
  • Der in dieser dreistufigen Regenerierungsvorrichtung aufbereitete Schuttsand entspricht in allen Qualitätsmerkmalen Neusand, so daß das Regenerat für alle gängigen Kernherstellungsverfahren verwendbar ist. Besonders hervorzuheben ist, daß sich der ursprüngliche Beta-Quarz des Neusandes aufgrund der thermischen Behandlung im Fließbettofen 9 in Alpha-Quarz umgewandelt hat, womit eine Volumenzunahme von 0,86 bis 1,30 % verbunden ist. Damit besteht keine Gefahr einer Volumenzunahme während des Gießvorganges durch Umwandlung von Beta-Quarz in Alpha-Quarz', so daß auch keine Spannungen und Risse in den Sandoberflächen der Form- und Kernpartien auftreten können. Demgegenüber wird bei Verwendung von Neusand eine derartige Umwandlung auftreten, so daß die auftretenden Spannungen und Risse in den Sandoberflächen der Form- und Kernpartien in der Gußoberfläche abgebildet werden und einen erhöhten Putzaufwand erfordern.
  • Die von den Quarzsandkörnchen getrennten Bindemittel werden vorwiegend durch strömende Luft oder Gas an mehreren Stellen der Vorrichtung, nämlich beim Magnetabscheider 4, den Drehtrommeln 5 und 10, dem Fließbettofen 9, der Siebanlage 13 und beim Ausgabesilo 18 ausgeschieden. Die die Bindomittelteildhen mitführende Abluft oder das Abgas der einzelnen Aggregate wird über ein strichpunktiert eingezeichnetes Leitungsnetz 36 zur Filteranlage 22 geleitet und dort gefiltert, so daß weitgehend staubfreie Abluft die Vorrichtung verläßt.
  • Zur Durchführung von Regenerierungsversuchen mit Altsanden bzw. Altsandgemischen kann die in Figur 2 gezeigte Pilotanlage Verwendung finden. Diese Anlage ist mobil, so daß sie in die Zentren ausgewählter Versorgungsgebiete transportiert werden kann. Sie entspricht hinsichtlich des Arbeitsablaufes und der Verfahrenstechnik einer erfindungsgemäßen Großanlage. Weiters verfügt die in Figur 2 gezeigte Pilotanlage über ausreichende verfahrenstechnische Sicherheiten, damit die Vielfalt der vorkommenden Altsandgemische bewältigt werden kann. Schließlich bietet die Pilotanlage die Möglichkeit, durch weitere Versuche die Auslegung von Großanlagen zu optimieren.
  • Die in Figur 2 gezeigte Pilotanlage ist in drei Containern mit Innenabmessungen von 12020 x 2350 x 2390 mm montiert. Alle Rohrleitungen und elektrischen Versorgungs- und Steuerkabel sind innerhalb der einzelnen Container fest verlegt, wobei die Verbindung der Container untereinander mittels demontierbarer Zwischenstücke, Schnellkupplungen bzw. Steckern erfolgt. So wie die in Figur 1 gezeigte Anlage benötigt die Anlage gemäß Figur 2 lediglich einen Kraftstromanschluß, da eine Gas- und Preßluftversorgung in der Anlage selbst installiert ist.
  • Bis auf den Elevator sind alle Bauteile der Anlage innerhalb der Container untergebracht. Der Grund dafür, daß der Elevator außerhalb der Container angeordnet ist, liegt darin, daß beim Einbau des Elevators im Inneren der Container die Montage sehr kompliziert wird.
  • Im Betriebszustand der Anlage sind alle ihre Aggregate gut zugänglich, wobei die verschiedenen Ebenen der Anlage durch fest montierte Leitern erreichbar sind.
  • Der seitlich an die Container IV, V und VI angebaute Elevator 41 besitzt einen Aufgabetrichter 42 und an seinem oberen Ende ein von oben in den oberen Container VI führendes Einlaufrohr 43.
  • Im oberen Container VI sind ein Altsandbehälter 44, ein Schneckenförderer 45, eine Drehtrommel 46 mit horizontaler Achse und vier Sandbehälter 47 (nur zwei sind sichtbar) untergebracht.
  • Im mittleren Container V sind ein Ventilator 48, ein Zyklonabscheider 49, ein weiterer Ventilator 50, ein Fließbettofen 51 mit seitlich angesetztem Einlaufrohr 52, ein Ventilator 53, ein Kornklassierer 54 (Mogensensizer), ein Schleuderradreiniger 55 mit Auslaufrohr 56 und eine Steigleiter 57 untergebracht.
  • Im unteren Container IV befinden sich ein Gastank 90, eine am unteren Ende des Zyklons 49 angeschlossene Förderschnecke 58, eine Drehtrommel 59, pneumatische Förderer 60, 61 und 62, Vorratsbehälter 63 für die verschiedenen Kornfraktionen, die auslaufseitig an eine Förderschnecke 64 angeschlossen sind, und ein weiterer Sandbehälter 65.
  • Die in Figur 2 gezeigte Pilotanlage arbeitet wie folgt:
    • Zu regenerierender Altsand wird beispielsweise händisch in den Aufgabetrichter 42 des Elevators 41 aufgegeben und gelangt über das Einlaufrohr 43 in den beispielsweise 1000 kg fassenden Altsandvorratsbehälter 44. Die Förderschnecke 45 fördert Sand dosiert in die Drehtrommel 46, in der Sandknollen zerkleinert, der Sand getrocknet und vorgereinigt sowie vorgewärmt wird.
  • Die Drehtrommel 46 ist durch senkrecht zur Trommelachse angeordnete Einbauten in drei Abschnitte unterteilt. Im ersten Abschnitt werden in erster Linie die Sandknollen zerkleinert, was durch den Einsatz stabförmiger Mahlkörper unterstützt wird. Diese Sektion ist von der nachfolgenden Sektion der Drehtrommel 46 durch ein Lochblech abgetrennt, so daß nur bereits rieselfähiger Sand in den nächsten Abschnitt der Trommel gelangen kann. Im mittleren Abschnitt der Trommel 46 wird der zu regenerierende Altsand (Schuttsand) durch Korn-an-Korn-Reibung, die durch einen veränderbaren Mahlkörperanteil unterstützt wird, vorgereinigt. Der dritte Abschnitt der Drehtrommel 46 arbeitet .ohne Mahlkörper und dient hauptsächlich zur Entstaubung des Sandes.
  • Der in der Drehtrommel 46 enthaltene Sand wird durch im Gegenstrom geführte Abluft aus dem Fließbettofen 51 getrocknet, entstaubt und vorgewärmt. Hiezu ist der Fließbettofen 51 über eine Leitung 66 mit Drosselklappe 67 angeschlossen.
  • Der in der Drehtrommel 46 durch Windsichtung von einem Großteil der abgeriebenen Feinanteile befreite und auf eine Temperatur von ca. 3000 C vorgewärmte Sand, der einen Schlämmstoffgehalt von 3 - 4 % besitzt, wird über ein Rohr 69 bei 52 in den Fließbettofen 51,in dem eine Sandtemperatur von 700 - 800° C eingehalten wird, aufgegeben. Im Fließbettofen 51 werden organische Bindemittelreste vollständig verbrannt und der Sand dann über ein Auslaufrohr 70 der im unteren Container IV angeordneten Drehtrommel 59 aufgegeben.
  • Die Drehtrommel 59 besitzt den gleichen Aufbau wie die Drehtrommel 46 im oberen Container VI und bewirkt die Abkühlung des Sandes auf ca. 120° C, die Abreinigung der Verbrennungsrückstände und des desaktivierten Bentonits sowie die Entstaubung des Sandes.
  • Sowohl die Drehtrommel 46 als auch die Drehtrommel 59 sind so ausgelegt, daß der Sand bei einer Leistung von 0,50 t/h eine Verweilzeit von ca. 60 min hat.
  • Ein Großteil der erforderlichen Regenerierungsarbeit ist durch die bisher beschriebene vertikale Linie bereits erfolgt. Der aus der Drehtrommel 59 austretende Sand ist für viele Fälle bereits ausreichend regeneriert.
  • Die in Figur 2 gezeigte Anlage gestattet aber eine zusätzliche Nachreinigung des aus-der Drehtrommel 59 austretenden Sandes.
  • Hiezu wird der aus der Drehtrommel 59 austretende Sand durch den pneumatischen Förderer 60 über eine Leitung 71 in den vier Kammern aufweisenden Sandbehälter 47 gebracht. Durch wahlweise Betätigung der am Behälter 47 angeordneten, pneumatischen Quetschventile 72 kann ausgewählt werden, in welche der Kammern des Behälters 47 der über die Leitung 71 zugeführte Sand abgegeben wird. Dadurch ist es möglich, eine der Kammern des Behälters 47 zu füllen, während aus einer anderen der Kammern über einen der Schieber 73 und das Hosenrohr 74 Sand dem Schleuderradreiniger 55 zugeführt wird. Der Schleuderradreiniger 55 ist so ausgelegt, daß während der Füllzeit einer der Kammern des Behälters 47 der Reinigungsvorgang viermal wiederholt werden kann. Der Sand gelangt über den Behälter 65 und den pneumatischen Förderer 62 und eine Sandförderleitung 75 in eine weitere der Kammern des Behälters 47 oder nach Abschluß der Nachreinigung in eine dritte der Kammern des Behälters 47.
  • Der nachgereinigte Sand befindet sich nun in der dritten Kammer des Behälters 47, die vorher gefüllt gewesene Kammer ist nun leer und die erste Kammer wird mit Sand befüllt.
  • Der vom Schleuderradreiniger 55 nachgereinigte und in einer der Kammern des Behälters 47 enthaltene Sand wird über eine Leitung in den Klassierer 54 gebracht. Das Regenerat wird in die drei wichtigsten Kornfraktionen zerlegt, wobei die Trennschnitte derart gewählt werden, daß alle üblichen Kornverteilungen hergestellt werden können. Durch in strichpunktierten Linien angedeutete Fallrohre 76 gelangen die einzelnen Kornfraktionen in den dreiteiligen Behälter 63.Über einstellbare Auslaufdosierschieber 77 werden die gewünschten Mengen an Kornfraktionen dem Behälter 63 entnommen und unter Durchmischung über den Schneckenförderer 64,den pneumatischen Förderer 61 und eine Leitung 78 in die vierte Kammer des Behälters 47 gefördert.
  • Über ein nicht gezeigtes Auslaufrohr kann das Regenerat mit der gewünschten Kornverteilung aus dem Behälter 47 abgezogen werden.
  • Die für den Fließbettofen 51 erforderliche Wirbelluft wird vom Frischluft ansaugenden Ventilator'53 geliefert. Das sich im Fließbettofen 51 auf 700 bis 8000 C erhitzende Abgas wird über die Abgasleitung 66 der Drehtrommel 46 zugeführt und aus dieser über eine Leitung 78 in eine Sammelleitung 79 gesaugt.
  • Ein zweiter, vom Schleuderradreiniger 55 bzw. vom Klassierer 54 ausgehender Luftstrom wird als Kühlluft der Drehtrommel 59 über eine Leitung 80 zugeführt und gelangt schließlich ebenfalls in die Sammelleitung 79.
  • Von der Sammelleitung 79 gelangt die Abluft über den Ventilator 50 in den Zyklonabscheider 49 und weiter über eine Leitung 81 zum Reingasventilator 48 und schließlich über eine Leitung 82 ins Freie.
  • Die Gasversorgung der Anlage erfolgt über einen beispielsweise 900 kg fassenden Tank 90 für Flüssiggas, der mit allen erforderlichen Regel- und Sicherheitsarmaturen ausgerüstet ist. Eine Füllung des Tanks 90 reicht für eine Betriebszeit von etwa 80 Stunden aus.
  • Weiters ist im unteren Container IV,beispielsweise rechts neben dem Behälter 65, ein Kompressor (nicht gezeigt) vorgesehen, der Förderluft für die pneumatischen Förderer 60, 61 und 62 und weiters die Steuerluft für die pneumatischen Schieber 73 und 77 liefert.
  • Der im Zyklon 49 (gewünschtenfalls können auch zwei oder mehrere Zyklone vorgesehen sein) abgetrennte Staubanteil wird über die Förderschnecke 58 zu einer Zellenradschleuse gefördert und durch diese von Zeit zu Zeit ausgetragen.
  • Die in den Figuren 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ist ebenfalls in drei übereinander angeordneten Containern VII, VIII und IX untergebracht und ist für einen Durchsatz von 7,5 t/h ausgelegt. Bei dieser Ausführungsform sind die Silos für den Schuttsand, das Regenerat und die Klassiereinheit außerhalb der Container untergebracht, was den Vorteil bietet, daß die Kapazität der Anlage durch Aufstellen einer zweiten Regenerierungseinheit (Container VII, VIII und IX) beispielsweise auf 15 t/h erweitert werden kann.
  • Bei der Konstruktion der in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Ausführungsform wurde davon ausgegangen, nicht wie bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen, einzelne Aggregate in Containern zu montieren, sondern Container und Aggregate als bauliche Einheit auszubilden. So sind beispielsweise die Sandbehälter 101 und 112 unter Verwendung der Rahmenkonstruktion des Containers IX als Wandkonstruktion ausgebildet. Die Tragkonstruktion für die Aufnahme der Laufrollen und die Antriebe für die beiden Drehtrommeln 107 und 109 sind gleichzeitig die Bodenkonstruktion der Container VII bzw. IX.
  • Der Fließbettofen 108 ist in den Container VIII integriert und hat gleichfalls keine eigene Trag- und Wandkonstruktion.
  • Die drei übereinander stehenden Container VII, VIII und IX stellen eine komplette Regenerierungseinheit dar, lediglich die beiden Elevatoren 105 und 145 sowie der pneumatische Förderer 150 sind extern angeordnet.
  • Die in den Figuren 3 bis 5 gezeigte Anlage arbeitet wie folgt:
    • Von einem nicht gezeigten, beispielsweise pneumatischen Förderer wird der zu regenerierende Schuttsand in den Sandbehälter 101 im oberen Container IX gefördert. Durch Schwerkraft gelangt der Sand in einen darunter liegenden Schleuderradreiniger 102 und aus diesem über ein Vibrationen ausgesetztes Rohr 103 in den Aufgabetrichter des Elevators 105. Zwischen dem Sandbehälter 101 und dem Schleuderradreiniger 102 ist in der diese Aggregate verbindenden Leitung 146 ein Schieber 147, der pneumatisch betätigt werden kann, vorgesehen.
  • Eine einstellbare Teilmenge (beispielsweise 20 bis 30 %) des durch die Leitung 103 geförderten Sandes wird von einem pneumatischen Förderer 148, der im unteren Container VII angeordnet ist, in einen Sandbehälter 106 an der Oberseite des oberen Containers IX gefördert, wogegen der Elevator 105 den Rest, also beispielsweise 70 bis 80 % des Sandstromes, zurück in den Sandbehälter 101 fördert. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Sand dreibis fünfmal den Schleuderradreiniger 102 durchläuft, bevor er zur weiteren Behandlung in die Drehtrommel 107 gelangt. Die Drehtrommel und deren Funktion entsprechen der Drehtrommel 46 der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform.
  • Nach der Drehtrommel 107 durchläuft der vorgereinigte Schuttsand zum Abbrennen organischer Bindemittelreste einen Fließbettofen 108 und dann zur Nachreinigung eine Drehtrommel 109.
  • Ein weiterer nach der Drehtrommel 109 und unterhalb des unteren Containers VII im Fundament 149 angeordneter pneumatischer Förderer 150 fördert den regenerierten Sand in den Sandbehälter 112 im oberen Container IX. Aus diesem Sandbehälter 112 gelangt der Sand in einen zweiten Schleuderradreiniger 151, in dem ein abschließender Reinigungsvorgang durchgeführt wird. Aus dem Schleuderradreiniger 151 gelangt der fertig regenerierte Sand über ein Vibrationsrohr 152 in einen pneumatischen Förderer 104, der das Regenerat beispielsweise zu einem neben den Containern VII, VIII, IX aufgestellten Gemischsilo fördert.
  • Im Anschluß an den Gemischsilo oder auch unmittelbar an den pneumatischen Förderer 104 kann eine-Vorrichtung zur Klassierung und Mischung der einzelnen Kornfraktionen im gewünschten Verhältnis angeordnet sein, die einen der entsprechenden Einrichtung der in Figur 2 gezeigten Anlage ähnlichen Aufbau besitzen kann.
  • Im unteren Container VII ist noch ein Ventilator 111 für den Wirbelschichtofen 108 dargestellt. Die übrigen Luftführungsleitungen sind in den Figuren 3 bis 5 der besseren Übersichtlichkeit wegen nur teilweise dargestellt. Die Luftführung bzw. Abgasführung in der in Figur 5 gezeigten Anlage entspricht im Prinzip der von Figur 2.
  • Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder Verwendung der erfindungsgemäßen Regenerierungsanlage gelingt es, aus den Altsanden Binder und Härterreste, Quarzstaub (Unterkorn) und sonstige Schadstoffe weitgehend zu entfernen. Dies gelingt auch bei aus Grünsand und chemisch gebundenen Kernsanden zusammengesetzten Schuttsanden.
  • Dabei entspricht der regenerierte Sand hinsichtlich der wichtigsten Qualitätsmerkmale, wie Kornform, Kornverteilung, mittlere Korngröße und Gleichmäßigkeitsgrad praktisch Neusand und es besteht die Möglichkeit, diese Qualitätsmerkmale durch Sichten und Klassieren den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.
  • Das erfindungsgemäß erhaltene Regenerat ist so beschaffen, daß beim Einsatz in der Kernmacherei bei gleichen Bindemittelzugaben die gleichen Festigkeiten wie mit Neusand erreicht werden. Dabei ist berücksichtigt, daß Regeneratausbeuten von 75 % der Altsandmenge erzielt werden, so daß also ein Regenerat-Neusand-Gemisch von 75 : 25 mit reinem Neusand zu vergleichen ist.
  • Da sich die zu regenerierenden Schuttsande vorwiegend aus Grünsand und chemisch gebundenen Kernsanden zusammensetzen, sind für die Ermittlung des Regenerierungsgrades folgende Bestimmungsgrößen maßgebend:
    • Bentonitgebundener Sand Schlämmstoffgehalt chemisch gebundener Sand Glühverlust
  • In der nachstehenden Übersicht sind die Veränderungen dieser Bestimmungsgrößen durch die Regenerierung dargestellt und mit jenen eines Neusandes verglichen.
    Figure imgb0001
  • Von erheblicher Bedeutung für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß ein Regenerat erzielt wird, bei dessen Verwendung bei gleichen Bindemittelmengen kein nennenswerter Festigkeitsabfall (Biegefestigkeit in N/cm2) der Kerne eintritt. Die Festigkeiten wurden für die Bindemittel Furanharz, Hot Box und Cold Box (US-PS 3 409 579) durchgeführt und es zeigt sich, daß ein Gemisch aus Regenerat/Neusand 75 : 25 unter sonst gleichen Bedingungen praktisch die gleichen Ergebnisse wie reine Neusandmischungen bringt.
  • Sowohl die maßgebenden Kenngrößen des erfindungsgemäß erhaltenen Regenerates als auch die praktischen Versuche haben gezeigt, daß das gesamte Regenerat (75 % der Schuttsandmenge) problemlos in der Kernmacherei verarbeitet werden kann. Dabei ist noch darauf hinzuweisen, daß die Versuche mit jenen Bindertypen durchgeführt wurden, die hinsichtlich der Sandqualität besonders empfindlich sind.
  • Nachstehend sind die wichtigsten Kennwerte wiedergegeben:
    Figure imgb0002
  • In der nachfolgenden Übersicht sind die wichtigsten, bei der Sandregenerierung zu entfernenden Schadstoffe zusammengestellt. Gleichzeitig wird angegeben, welcher Abbau in den einzelnen Regenerierungsstufen erzielt wird. Dabei entspricht die Stufe "mechanisch I" der Behandlung in den Drehtrommeln 5, 46 bzw. 107, die Verfahrensstufe "thermisch" der Behandlung im Wirbelschichtofen 9, 51 bzw. 108 und die Verfahrensstufe "mechanisch II" der Behandlung in den Drehtrommeln 10, 59 bzw. 109.
  • x) Neusand aus der Sandgrube in Frechen (Bundesrepublik Deutschland)
    Figure imgb0003
     Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird die trockene Vorreinigung in einer Drehtrommel (Figur 1 und Figur 2) oder in einem Schleuderradreiniger und einer Drehtrommel (Figuren 3 bis 5) ausgeführt.
  • Es ist aber (abhängig von der Eigenart des Gießereischuttsandes) auch möglich, die trockene Vorreinigung in einem Schleuderradreiniger alleine auszuführen. In diesem Fall ist die Drehtrommel zur Vorreinigung entbehrlich. Um den Wärmeinhalt der Abgase des Fließbettofens zur Vorwärmung und Trocknung des Schuttsandes auszunützen, kann zusätzlich zum Schleuderradreiniger ein Fließbettvorwärmer vorgesehen sein.
  • Diese drei Möglichkeiten für die Vorreinigung (Drehtrommel, Schleuderradreiniger mit nachgeschalteter Drehtrommel und Schleuderradreiniger gegebenenfalls mit Fließbettvorwärmer) sind auch für die Nachreinigung einsetzbar, wobei für den Fall der Nachreinigung in einem Schleuderradreiniger alleine die Zuluft für den Fließbettofen, in dem die thermische Regenerierung stattfindet, durch einen den Sand kühlenden Fließbettkühler vorgewärmt werden kann.
  • Schließlich ist es noch möglich, die Vorreinigung und die Nachreinigung in einer Anlage in unterschiedlichen Apparaten bzw. Apparatekombinationen (Drehtrommel und/ oder Schleuderradreiniger gegebenenfalls mit Fließbettvorwärmer bzw. -kühler) vorzunehmen.
  • Ein im Rahmen der Erfindung einsetzbarer Schleuderradreiniger besitzt ein um eine vertikale Achse rotierendes Schleuderrad mit radialen Leisten, durch welches der über ein mit der Drehachse koaxiales Rohr von oben zugeführte Sand radial beschleunigt wird. Koaxial zum Schleuderrad ist ein feststehender Prallring mit V-förmig vertiefter Prallfläche angeordnet, wobei der vom Schleuderrad radial beschleunigte Sand auf die untere Hälfte des Prallringes auftrifft, dort nach oben zur oberen Ringhälfte abgelenkt und von dieser im wesentlichen radial nach innen umgelenkt wird, worauf er den sich zum Prallring bewegenden Sandstrom kreuzend nach unten aus dem Schleuderradreiniger herausfällt. Die Reinigung des Sandes erfolgt in diesem Schleuderradreiniger durch Aufprallen und durch Reibung der Sandkörner aneinander, welch letztere insbesondere in dem Bereich erfolgt, in dem sich der Sandstrom kreuzt.

Claims (20)

1. Verfahren zur Regenerierung von Gießereischuttsanden, die Altsandgemische mit organischen und anorganischen Bindemitteln, wie aktiver und totgebrannter Bentonit und Kunstharze und gegebenenfalls weitere Schlämmstoffe, wie Steinkohlestaub, Polystyrol, Quarzfeinstaub usw. enthalten, bei welchem Verfahren der zerkleinerte und gegebenenfalls gesiebte Gießereisand'zur Entfernung organischer Bindemittel einer thermischen Regenerierung durch Erhitzen und anschließend einer Nachreinigung, in der an den Sandkörnern anhaftende Bindemittelreste mechanisch von den Kornoberflächen entfernt werden, unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießereisand vor der thermischen Regenerierung einer trockenen Vorreinigung unterzogen wird, in der an den Sandkörnern anhaftende Schlämmstoffe, insbesondere anorganische Bindemittel, von den Sandkörnern entfernt werden, und daß die entfernten Schlämmstoffe anschließend vom so vorgereinigten Gießereisand vorzugsweise durch einen Gas-Strom getrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der trockenen Vorreinigung im Gießereisand durch Durchmischen und Umwälzen desselben um eine vorzugsweise horizontale Achse ein Korn-an-Korn-Reiben ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandkörner bei der trockenen Vorreinigung radial beschleunigt und gegen eine stillstehende Prallfläche geschleudert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Gießereisandes an Schlämmstoffen beim Vorreinigen bis auf 2 % bis 4 % verringert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießereisand während der Vorreinigung durch von der thermischen Regenerierung herrührendes warmes Abgas getrocknet und vorgewärmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießereisand bis auf einen Wassergehalt von 0,5 % getrocknet wird.
7. Vorrichtung zur thermischen Regenerierung von Gießereischuttsanden, die Altsandgemische mit organischen und anorganischen Bindemittelteilen, wie aktiver und totgebrannter Bentonit und Kunstharze, und gegebenenfalls weitere Schlämmstoffe, wie Steinkohlestaub, Polystyrol, Quarzfeinstaub usw. enthalten, mit einem Ofen (9, 51, 1O8), vorzugsweise einem Fließbettofen, in dem der Gießereisand zum Zwecke der Glühaufbereitung erhitzt wird und einer dem Ofen (9, 51, 108) nachgeordneten Reinigungsvorrichtung zur mechanischen Reinigung des Gießereisandes, die vorzugsweise als Drehtrommel (10,59, 109) mit im wesentlichen horizontaler Achse (24) und/ oder als Schleuderradreiniger (151) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ofen (9, 51, 108) eine als eine um eine im wesentlichen horizontale Achse (24) drehbare Drehtrommel (5, 46, 107) und/ oder eine als ein Schleuderradreiniger (102) ausgebildete, wasserlos arbeitende, mechanische Vorreinigungsvorrichtung vorgeschaltet ist, wobei in der Drehtrommel (5, 46, 107) vorzugsweise Schikaneeinbauten angeordnet und/oder Mahlkörper, wie Kugeln od. dgl., aufgenommen sind, und daß die Vorrichtung in mehreren transportablen Containern (I, II, III; IV, V, VI ; VII, VIII, IX) angeordnet ist, wobei im Bereich der Decken und/oder der Böden der deckungsgleich aufeinander aufstellbaren Container (I, II, III; IV, V, VI; VII, VIII, IX) Verbindungsflansche, Zwischenstücke, Kupplungen bzw. Steckverbindungen zur Verbindung der einzelnen Aggregate der Vorrichtung vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Drehtrommel (5, 46, 107) axial, vorzugsweise achsgleich, eine ein Gebläse (6) enthaltende Leitung (29, 66) ausmündet, die zur Zuführung heißer Abgase vom Ofen (9, 51, 108) an diesen angeschlossen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (70) für die Zuluft für den Fließbettofen (9,-51, 108) an die Drehtrommel (10, 59, 109) zur Nachreinigung angeschlossen ist, wobei die Zuluft durch diese Drehtrommel (10, 59, 109) zugeführt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Container (I bis IX) See- containern entsprechende Abmessungen besitzen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Containern (I bis IX) angeordnete Vorrichtung bis auf die elektrische Energieversorgung unabhängig von äußerer Energiezufuhr ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aggregate, insbesondere die Maschinen im jeweiligen Container (I bis IX) schwingungsgedämpft montiert sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Container (III) Silos (2, 12, 18), eine Filteranlage (22) und ein Fließbettofen (9) angeordnet sind, daß im mittleren Container (II) die Drehtrommeln (5, 10) zur Vor- und Nachreinigung sowie eine Siebanlage (13) angeordnet sind und daß im unteren Container (I) eine Gasanlage (20), eine Preßluftanlage (21), eine zentrale Steuerung (19) sowie eine Dosiervorrichtung (15) mit nachgeordneter Mischschnecke (16) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Container (VI; IX) die Drehtrommel (46; 107) zur mechanischen, trockenen Vorreinigung, im mittleren Container (V; VIII) der Ofen (51; 108) zur thermischen Behandlung und im unteren Container (IV; VII) die Drehtrommel (59; 109) zur mechanischen Nachreinigung des Gießereisandes angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß neben den übereinandergestellten Containern (I bis IX) ein Elevator (1, 41, 105) zum Zuführen des zu regenederenden Schuttsandes zur im oberen Container (III, VI, IX) vorgesehenen Beschickungsstelle (Behälter 2; 44; 101) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Beschickungsbehälter (101) und der Drehtrommel (107) ein Schleuderradreiniger (102) vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Drehtrommel (10, 59, 109) zur Nachreinigung und einer Klassiereinrichtung (13, 54) ein Schleuderradreiniger (55, 131) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß einige der in den Containern (VII bis IX) angeordnete Aggregate, insbesondere die Behälter (101, 112), die Tragkonstruktion für die Laufrollen und die Antriebe der Drehtrommeln (107, 109) und/oder der Fließbettofen (108) wenigstens teilweise in die Rahmen-, Wand-, Boden- und/oder Deckenkonstruktion der betroffenen Container (VII bis IX) integriert sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuderradreiniger (102, 151) ein um eine vertikale Drehachse drehangetriebenes Schleuderrad mit an seiner Oberseite vorgesehenen Leisten und einen stillstehenden Prallring aufweist, dessen dem Schleuderrad zugekehrte Innenfläche V-förmig vertieft ist und daß das Schleuderrad im Bereich der unteren Hälfte des Prallringes angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schleuderradreiniger zum Vorreinigen des Gießereisandes ein Fließbettwärmetauscher nachgeschaltet ist, der an die Abgasleitung des Fließbettofens zur thermischen Regenerierung angeschlossen ist.
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