EP0446402A1 - Verfahren zum Wiederaufbereiten von Giessereisand - Google Patents

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EP0446402A1
EP0446402A1 EP19900107984 EP90107984A EP0446402A1 EP 0446402 A1 EP0446402 A1 EP 0446402A1 EP 19900107984 EP19900107984 EP 19900107984 EP 90107984 A EP90107984 A EP 90107984A EP 0446402 A1 EP0446402 A1 EP 0446402A1
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EP
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sand
regeneration
neutralization
neutralizing
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EP19900107984
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann W. Dr. Dipl.-Ing. Sommer
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.)
SRL SOMMER RECYCLING LAUTA GMBH
Original Assignee
ERE Emmer Recycling und Entsorgung GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • 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
    • B22C5/185—Plants for preparing mould materials comprising a wet reclamation step

Definitions

  • the invention relates to a method for recycling foundry sand.
  • Organically bound sand generally only needs to be regenerated thermally, provided that it does not contain basic, acidic or other disruptive components that cannot be burned or volatilized.
  • Inorganically bound mono or mixed sand in particular sand originally charged with bentonite, must be regenerated thermally and mechanically in order to produce a reusable sand.
  • regenerate has different properties compared to new sand such as pH, electrical conductivity, degree of oolithization, sludge content and the like. Properties of such regenerates are therefore more or less impaired, especially when used again in core production. Reduced usage properties of such regenerates result above all when used as synthetic resin-bonded core sand and have an impact on reduced strength, reduced processing time of the sand mixtures, increased binder consumption and the like.
  • the object on which the invention is based is to specify a method of the type outlined above with which thermally and / or mechanically regenerated sand is treated in such a way that it is subsequently similar or like new sand.
  • This object is achieved in that the organic binder-containing sand after thermal regeneration or the inorganic binder-containing sand after thermal and mechanical regeneration, depending on its pH after regeneration by a measuring process such as titration with a suitable base or acid is neutralized so that it finally has a pH between 6 and 8.
  • the essence of the proposal according to the invention is, in particular, to additionally, for example, neutralize and purify the grains of sand, such as quartz grains, originally charged with organic and / or inorganic binder (bentonite) after a thermal treatment and mechanical cleaning, in order in particular to adjust its pH and its to adjust electrical conductivity to the corresponding new sand values.
  • sand such as quartz grains
  • organic and / or inorganic binder bentonite
  • the thermal and mechanical treatment e.g. the organic bond is largely burned or e.g. the clay or bentonite was burnt to death and largely removed from the grain of sand and removed by mechanical cleaning.
  • the regenerates obtained in this way are then neutralized and cleaned wet in containers.
  • the mixture is stirred or circulated in the treatment tank.
  • the necessary amounts of neutralization additives can be determined particularly advantageously on 50 to 100 g sand samples by titration, specifically when the sand is in its thermal and optionally mechanical regeneration state.
  • the sand treated in this way shows a clearly clean appearance and properties that are the same as or similar to that of the new sand, as is evident from the following Examples I and II, compared with the binoculars previously.
  • the sand which has already been regenerated, is fed from a sand feed 1 into a neutralization container 3 for weight adjustment per batch via a belt scale 2.
  • a neutralization solution is pumped from a storage container 4 via a pump 5 into the neutralization container 3, controlled via a fill level indicator (not shown).
  • the goods are stirred or circulated in the container 3 with a schematically illustrated agitator.
  • the solution is suctioned off via a filter plate 6, a pump 7 and a filter 8 and returned to the storage container 4.
  • a refreshment of the used neutralization solution by means of rinsing or fresh water and addition of new acid or base takes place with the interposition of a container 16.
  • the neutralized regenerate is washed and cleaned by introducing rinsing solution from a storage container 13 into the container 3 while the stirring process continues.
  • the sand / rinse water mixture is then pumped from the container 3 into a cyclone 10 by a pump 9.
  • cyclone 10 sand and muddy water settle.
  • the sludge water is cleaned by a pump 11 in a filter 12 and then returned to the reservoir 13.
  • Used rinse water is filled with fresh water.
  • the settled, cleaned and neutralized sand from the cyclone 10 is dried using an oscillating dryer 14 and then transported to a storage bunker 15.
  • the neutralization and the rinsing or cleaning take place alternately in two closed circuits.
  • bases are added when neutralizing with acid and vice versa.
  • the belt scale can also fill several neutralization tanks via a distributor belt, whereby several cyclones can also be used.
  • the neutralization and cleaning process takes place in a closed cycle with the lowest possible water consumption.
  • the neutralization solution is drawn off from the container together with the detached sludge fractions and then passed through a filter to separate the sludge. If necessary, the filtered used neutralizing solution is refreshed with fresh acid or base and fresh water or rinsing water and used for the next treatment e.g. repeatedly returned to the cycle process via intermediate containers.
  • a further example of an inorganically bound mixed sand is shown below, represented by starting old sand, thermally and mechanically produced regenerate and its subsequent neutralization and cleaning.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von organische und/oder anorganische Bindemittel enthaltendem Mono-/Mischgießereisand, wobei der organische Bindemittel enthaltende Sand nach einem thermischen Regenerieren bzw. der anorganische Bindemittel enthaltende Sand nach einem thermischen und mechanischen Regenerieren in Abhängigkeit seines nach dem Regenerieren durch einen Meßvorgang bestimmten pH-Wertes mit einer geeigneten Base oder Säure so neutralisiert wird, daß er abschließend einen pH-Wert zwischen 6 und 8 aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von Gießereisand.
  • Es ist bekannt, Gießereisand wie Quarzsand, Olivin-, Zirkon-, Chromiterzsand und dergleichen mit organischen oder anorganischen Bindern naß, mechanisch, thermisch oder in kombinierter Form zu regenerieren. Ziel derartiger Regenerierungsv erfahren ist es, einen aufbereiteten Sand zu schaffen, der anstelle oder wie Neusand wiedereingesetzt werden kann. Mit dem Regenerieren sollen gleichzeitig die Umwelt gefährdenden Stoffe des Gießereisandes eliminiert werden.
  • Organisch gebundener Sand braucht im Regelfall nur thermisch regeneriert zu werden, sofern er nicht basische, saure oder andere störende Komponenten enthält, die weder zu verbrennen noch zu verflüchtigen sind.
  • Anorganisch gebundener Mono- oder Mischsand, insbesondere ursprünglich mit Bentonit beaufschlagter Sand muß thermisch und mechanisch regeneriert werden, um einen wiedergebrauchsfähigen Sand zu erzeugen.
  • Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß beispielsweise bei organischen Bindersystemen mit schlecht oder nicht-eliminierbaren basischen oder sauren Komponenten und insbesondere bei Mono- oder Mischsand mit anorganischen Bindern das Regenerat gegenüber Neusand abweichende Eigenschaften wie beispielsweise im pH-Wert, in der elektrischen Leitfähigkeit, im Oolithisierungsgrad, im Schlämmstoffgehalt und dergleichen aufweist. Somit sind Eigenschaften derartiger Regenerate vor allem bei Wiedereinsatz in der Kernfertigung mehr oder minder beeinträchtigt. Herabgesetzte Gebrauchseigenschaften solcher Regenerate ergeben sich vor allem bei der Anwendung als kunstharzgebundener Kernsand und wirken sich in verminderter Festigkeit, reduzierter Verarbeitungszeit der Sandmischungen, erhöhtem Binderverbrauch und dergleichen aus.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren der oben umrissenen Art anzugeben, mit welchem thermisch und/oder mechanisch regenerierter Sand so behandelt wird, daß er anschließend ähnlich oder wie Neusand ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der organische Bindemittel enthaltende Sand nach einem thermischen Regenerieren bzw. der anorganische Bindemittel enthaltende Sand nach einem thermischen und mechanischen Regenerieren in Abhängigkeit seines nach dem Regenerieren durch einen Meßvorgang wie beispielsweise Titrieren bestimmten pH-Wertes mit einer geeigneten Base oder Säure so neutralisiert wird, daß er abschließend einen pH-Wert zwischen 6 und 8 aufweist.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Das Wesen des erfindungsgemäßen Vorschlages besteht also insbesondere darin, beispielsweise die ursprünglich mit organischem und/oder anorganischem Binder (Bentonit) beaufschlagten Sandkörner wie Quarzkörner nach einer thermischen Behandlung und einem mechanischen Nachreinigen zusätzlich naß zu neutralisieren und nachzureinigen, um insbesondere seinen pH-Wert und seine elektrische Leitfähigkeit den entsprechenden Neusandwerten anzugleichen.
  • Durch die thermische und mechanische Behandlung wird z.B. die organische Bindung weitgehendst verbrannt oder bei anorganischer Bindung z.B. der Ton oder Bentonit totgebrannt und über die mechanische Reinigung weitgehendst vom Sandkorn abgelöst und ausgeschieden. Gemäß Erfindung werden die so gewonnenen Regenerate anschließend in Behältern naß neutralisiert und gereinigt. Zum Unterstützen und Beschleunigen des Prozesses erfolgt ein Umrühren bzw. Umwälzen des Gemisches in dem Behandlungsbehälter.
  • Besonders vorteilhaft können an 50 bis 100g-Sandproben die notwendigen Mengen an Neutralisationszusätzen durch Titrieren bestimmt werden, und zwar dann, wenn der Sand in seinem thermischen und gegebenenfalls mechanischen Regenerierungszustand vorliegt.
  • Versuche haben überraschend gezeigt, daß z.B. bei Zugabe einer geeigneten Säure als Neutralisator zu Regeneraten mit anorganischer Bindung eine schlagartige Trübung der wäßrigen Lösung einsetzt. Offensichtlich wird durch die Neutralisation eine leichte Ablösung noch an den Sandkörnern anhaftenden Staubes oder Schlämmstoffes oder Binders bewirkt; dabei wird auch eine eventuelle elektrostatische Bindung zwischen Körnern und Anhaftungen aufgehoben.
  • Nach dem Neutralisieren und gegebenenfalls einem Waschen und abschließendem Trocknen zeigt der so behandelte Sand schon gegenüber vorher unter dem Binokular ein deutlich sauberes Aussehen und Eigenschaften, die dem Neusand gleich oder ähnlich sind, wie sich dies aus den folgenden Beispielen I und II ergibt.
    Figure imgb0001
  • In der beigefügten Zeichnung ist schematisch eine Neutralisierung von regeneriertem Sand dargestellt.
  • Der bereits regenerierte Sand wird von einer Sandaufgabe 1 zwecks Gewichteinstellung pro Charge über eine Bandwaage 2 in einen Neutralisierungsbehälter 3 geführt. Mit der Sandaufgabe wird eine Neutralisierungslösung aus einem Vorratsbehälter 4 über eine Pumpe 5 in den Neutralisierungsbehälter 3 gepumpt, kontrolliert über eine Füllstandsanzeige (nicht gezeigt). Während des Füllprozesses und der Neutralisierungsdauer erfolgt im Behälter 3 mit einem schematisch dargestellten Rührwerk ein Rühren bzw. Umwälzen des Gutes. Nach erfolgter Neutralisierung wird die Lösung über eine Filterplatte 6, eine Pumpe 7 und ein Filter 8 abgesaugt und in den Vorratsbehälter 4 rückgeführt. Eine Auffrischung der verbrauchten Neutralisationslösung mittels Spül- oder Frischwasser und Zugabe neuer Säure oder Base erfolgt unter Zwischenschaltung eines Behälters 16. Nach dem Neutralisieren erfolgt ein Waschen und Reinigen des neutralisierten Regenerates durch Einleitung von Spüllösung aus einem Vorratsbehälter 13 in den Behälter 3 bei anhaltendem Rührprozeß. Danach wird das Sand-Spülwassergemisch aus dem Behälter 3 über eine Pumpe 9 in einen Zyklon 10 gepumpt. Im Zyklon 10 setzen sich Sand und schlammhaltiges Wasser ab. Das Schlammwasser wird über eine Pumpe 11 in einem Filter 12 gereinigt und dann in den Vorratsbehälter 13 zurückgeführt. Dabei wird verbrauchtes Spülwasser mit Frischwasser aufgefüllt. Der abgesetzte, gereinigte und neutralisierte Sand aus dem Zyklon 10 wird mit Hilfe eines Schwingtrockners 14 getrocknet und danach in einen Vorratsbunker 15 transportiert.
  • Das Neutralisieren und das Spülen bzw. Reinigen erfolgen abwechselnd in zwei jeweils geschlossenen Kreisläufen. Zwecks neutraler Einstellung der Spüllösung können beispielsweise beim Neutralisieren mittels Säure auch Basen zugegeben werden und umgekehrt. Die Bandwaage kann über ein Verteilerband auch mehrere Neutralisationsbehälter füllen, wobei auch mehrere Zyklone im Einsatz sein können.
  • Aus Umweltgründen erfolgt das Neutralisations- und Reinigungsverfahren in einem geschlossenen Kreislauf mit möglichst geringem Wasserverbrauch. Die Neutralisationslösung wird nach abgeschlossener Reaktion aus dem Behälter zusammen mit den abgelösten Schlämmstoffanteilen abgezogen und anschließend zur Abscheidung des Schlämmstoffes durch einen Filter geschickt. Erforderlichenfalls wird die gefilterte verbrauchte Neutralisationslösung mit frischer Säure bzw. Base und Frischwasser oder Spülwasser aufgefrischt und zur nächsten Behandlung z.B. über Zwischenbehälter immer wieder in den Kreislaufprozeß zurückgeführt.
  • Nachfolgend wird ein weiteres Beispiel eines anorganisch gebundenen Mischsandes, dargestellt über Ausgangsaltsand, thermisch und mechanisch hergestelltes Regenerat und dessen anschließende Neutralisation und Reinigung angegeben.
  • Dazu wird ein Festigkeitsvergleich an besonders empfindlich reagierenden Cold-box-Kernsandmischungen der verschiedenen Behandlungsstufen im Vergleich zu Neusand vorgenommen.
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003

Claims (11)

  1. Verfahren zum Wiederaufbereiten von organische und/oder anorganische Bindemittel enthaltendem Mono-/Mischgiessereisand, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Bindemittel enthaltende Sand nach einem thermischen Regenerieren bzw. der anorganische Bindemittel enthaltende Sand nach einem thermischen und mechanischen Regenerieren in Abhängigkeit seines nach dem Regenerieren durch einen Meßvorgang bestimmten pH-Wertes mit einer geeigneten Base oder Säure so neutralisiert wird, daß er abschließend einen pH-Wert zwischen 6 und 8 aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Sandes nach dem Neutralisieren zwischen 6,8 und 7,5 liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand nach dem Neutralisieren einem Naßreinigen und einem anschließenden Trocknen unterworfen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Neutralisieren NH₄OH als Base bzw. Schwefelsäure oder Flußsäure eingesetzt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem nach dem Regenerieren basischen Sand zum Neutralisieren konzentrierte Schwefelsäure in einer Menge von 3 bis 50 ml pro kg Sand zugegeben wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem nach dem Regenerieren basischen Sand zum Neutralisieren konzentrierte Schwefelsäure in einer Menge von 8 bis 12 ml pro kg Sand zugegeben wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem nach dem Regenerieren sauren Sand zum Neutralisieren 3 bis 40 ml 25%iger NH₄OH pro kg Sand zugegeben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem nach dem Regenerieren sauren Sand zum Neutralisieren 12 ml 25%iger NH₄OH pro kg Sand zugegeben wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Neutralisieren und Reinigen in einem geschlossenen Kreislaufsystem und abwechselnd in einem einzigen Behälter durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisierungslösung nach Gebrauch durch Filtrieren gereinigt und nach Auffrischen mit Spülwasser in dem Neutralisierungsverfahren wiederverwendet wird.
  11. Wiederaufbereiteter Gießereisand, der dadurch erhältlich ist, daß er in Abhängigkeit von dem enthaltenen Bindemittel thermisch und/oder mechanisch aufbereitet und danach so neutralisiert wird, daß sein pH-Wert zwischen 6,8 und 7,5 liegt.
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