EP0628367A2 - Verfahren zum Regenerieren von Giesserei-Altsanden - Google Patents

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EP0628367A2
EP0628367A2 EP94108072A EP94108072A EP0628367A2 EP 0628367 A2 EP0628367 A2 EP 0628367A2 EP 94108072 A EP94108072 A EP 94108072A EP 94108072 A EP94108072 A EP 94108072A EP 0628367 A2 EP0628367 A2 EP 0628367A2
Authority
EP
European Patent Office
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sand
grater
control modules
dedusting
dust
Prior art date
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Application number
EP94108072A
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English (en)
French (fr)
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EP0628367B1 (de
EP0628367A3 (de
Inventor
Norbert Ing. Damm
Thomas Dr.-Ing. Parr
Tao Dr.-Ing. Wang
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.)
Badische Maschinenfabrik GmbH
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Original Assignee
Badische Maschinenfabrik GmbH
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
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Publication date
Application filed by Badische Maschinenfabrik GmbH, BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH filed Critical Badische Maschinenfabrik GmbH
Publication of EP0628367A2 publication Critical patent/EP0628367A2/de
Publication of EP0628367A3 publication Critical patent/EP0628367A3/de
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Publication of EP0628367B1 publication Critical patent/EP0628367B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/18—Plants for preparing mould materials
    • 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
    • B22C5/10—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose by dust separating

Definitions

  • the invention relates to a method for regenerating foundry sands by feeding the used sand in batches to a grater for mechanically loosening the binder casing from the grain of sand, removing it from the grater by means of a conveying device, dedusting it and returning it to the grater and, if appropriate, removing it as regenerated sand after several cycles .
  • Thermal and mechanical processing methods are known for the regeneration of old foundry sands.
  • the thermal processes are particularly suitable for organic binders that are not thermally stable.
  • these processes require a large amount of energy and, on the other hand, lead to gas emissions, which requires additional effort in the removal of environmentally harmful gases.
  • mechanical friction and abrasion processes have been increasingly investigated, which anyway offer the only effective way of removing the binder shell from inorganic binders.
  • Combined methods have also been proposed to in particular to process old sand mixtures with different types of binders.
  • the object of the invention is to optimize the process mentioned at the outset for the mechanical reprocessing of foundry sands in order to maintain a consistently high level of efficiency in cleaning to obtain.
  • the invention is based initially on the knowledge that old foundry sands due to their very different composition (fine substance content, that from the still activatable bentonite, still burned bentonite (oolitized bentonite), coal dust, content of coke and chamotte, which mostly adhere to the grain of sand, and content on pure quartz) also a varying treatment during mechanical processing by rubbing and when separating the components by dusting.
  • the used sand drawn off from the grater is therefore conveyed into an intermediate vessel, in which the dedusting takes place, and the dedusted old sand is returned to the grater.
  • the amount circulated between the grater and the intermediate vessel also plays a role.
  • Another quality criterion of the used sand is its moisture, which plays a role especially in the case of clay (bentonite) bound molding sands.
  • This residual moisture present in the old sand interferes with the dedusting during sand preparation and influences the necessary addition of water during molding sand. Further the residual moisture and the sludge contained in the old sand form a kind of lubricant that affects the rubbing treatment in the grater.
  • the old sand is therefore first dried in a dryer, from there into the tundish and then circulated between it and the grater.
  • the used sand is freed of residual moisture in the dryer or dried to a defined low moisture content.
  • the process stage "drying" (T) is also included in the control modules M1 to M n , with a different percentage of the nominal power of the dryer. Not only the grater, the conveyor and the dedusting device, but also the dryer are then controlled with a sequence of control modules selected in accordance with the quality of the used sand.
  • the duration of the treatment of the old sand can be set for each control module M1 to M n .
  • the friction intensity in the grater can be varied in various ways, for example by changing the pressure of the reaming tools, by fluidizing the friction space, by quickly removing the used sand from the friction zone, etc.
  • a grater that offers these possibilities offers is described in the earlier patent application P 42 37 838 of the applicant.
  • the dedusting capacity can be varied in a simple manner in that purge air is conveyed in a controlled manner into the tundish into which the old sand arrives.
  • SAND TYPE CONTROL MODULE SEQUENCE Core sand without bentonite sand M1, M2, M3, M4 Core sand with dry, still burned bentonite sand M5, M2, M3, M4 Core sand with moist, active bentonite sand M6, M2, M3, M4 Dry bentonite sand with little core sand M3, M2, M3, M2 M3, M4 Moist bentonite sand with little core sand M6, M2, M3, M2 M3, M4 Core sand with relatively much core breakage M7, M2, M3, M4
  • the quality of the used sand can be significant compared to the batch smaller sample can be determined in an analysis generator, which consists of a grinder and a dedusting device, whereby a selection of physical properties of the used sand is measured, e.g. its moisture content, fine fraction (sieve analysis), loss of ignition, dust density, etc.
  • the measured values obtained can be determined using a program Control modules M1 to M n and a certain sequence of control modules are assigned.
  • the measured values determined by means of the analysis generator can thus be used directly to control the control modules and their sequence on the control device for the regeneration of the old sand.
  • a test vessel into which the old sand is filled to a defined level.
  • the filled sample is added or applied several times with a constant drop weight and the pressure curve is recorded at the bottom of the sample or the sample vessel.
  • Statements about the sand type can be made from the pressure maximum and the pressure curve over time.
  • Fig. 1 shows a diagram in which the absorbed force is plotted against time. Curve A is typical of used sand with low fines (slurry), for example core sand, while curve B is typical of used sand with high fines (slurry), eg bentonite-bound molding sand.
  • Another method for obtaining a quality statement about the old sand is that a sample of the old sand with a certain mass is dried in a microwave dryer, the temperature profile over time is measured in the sample and the temperature profile curve that qualifies the old sand is used to control the control modules and their sequence.
  • a sample with a defined mass is dried in a microwave dryer.
  • Fig. 2 two typical curves are shown.
  • Curve C has an extensive plateau at 100 ° C, the old sand consequently contains a larger proportion of water, while the old sand according to curve D contains practically no residual moisture.
  • Another characteristic is the varying degree of increase after the 100 ° C plateau.
  • the sharp rise in curve C is due to an appreciable carbon content, which leads to rapid and strong heating of the sample, while curve D shows a relatively flat constant temperature rise.
  • Curve C is typical of a wet cast sand, while curve D is representative of a core sand.
  • a further possibility for qualifying the used sand, in particular with regard to the fine and very fine fractions present, is possible according to the invention in that a sample of the used sand is poured into an open test vessel and pressurized with compressed air from below, the pressure of which is adjusted so that all particles float below a certain particle size and are discharged, and that above the level of the sample the turbidity of the air flow and its time course which qualifies the old sand are recorded and the turbidity curve is used to control the control modules and their sequence.
  • This turbidity measurement which is known per se in the analysis of gas / solid dispersions, in turn provides a maximum turbidity value and a time course of the turbidity value.
  • a steep rise and a high maximum value speak for bentonite-bound molding sand or a high proportion of the same in the old sand, e.g. for old sand from the cast unpacking area, while low turbidity values speak for core sand or old sand from the area of the foundry.
  • Another possibility of qualifying the just processed used sand during its treatment is possible according to the invention in that during the dedusting of the used sand treated in the grater Discharged dust is collected and the amount of dust accumulated per unit of time is recorded gravimetrically or volumetrically, the temporal dust quantity gradient obtained in this way is recorded, and the height of the dust quantity gradient and its shape is used to adjust the duration of the treatment in the grater.
  • the amount of dust pneumatically separated during processing allows a statement to be made about the composition of the used sand, in particular about the predominant binder. It can therefore be used both the temporal dust quantity gradient and the absolute height of the dust quantity gradient and its shape, in particular to influence the duration of the mechanical processing within the control modules M 1 to M n .
  • the old sand is dedusted before the treatment and the dust quantity gradient is recorded during the dedusting. It has been shown, for example, that in the case of used sand with a low bentonite content but high organic binder content or also in the case of core sands, the dust content during the dedusting is relatively low, so that the dedusting time can also be measured briefly. Likewise, this type of used sand requires a relatively short mechanical processing and a short dedusting in the final pneumatic cleaning phase. A low dust level therefore speaks for synthetic resin-bound molding sand or a high proportion of core sand.
  • bentonite-bound used sand shows a high and almost constant dust level during dedusting, which only drops significantly after a certain period.
  • the process can also be optimized in that used sand, which is as dust-free as possible, enters the mechanical processing stage, since the dust content in the used sand leads to a reduction in the friction and abrasion forces effective on the used sand grain.
  • the dust acts as a lubricant, so to speak.
  • Such graters of the type mentioned here are usually driven by an electric motor.
  • the friction and abrasion effect on the used sand grain is immediately apparent from the power consumption of the drive motor. This current consumption can therefore be measured and the measured value can be used as a manipulated variable for the duration of the treatment of the used sand.
  • the pile driving, microwave drying and turbidity measurement methods described above for qualifying the used sand can be carried out before, but also during the treatment of the old sand. They can also be used to determine the quality of the used sand leaving the grater. Finally, these measuring methods can be carried out manually or automatically.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an embodiment of a plant for carrying out the process.
  • the old foundry sand is fed via a feed container 1, drawn off from there by means of a conveyor 2 and placed on a vibrating sieve 3, which is used to retain larger sand bulbs, impurities or the like.
  • the sieve passage namely the old sand to be processed, reaches a conveyor 4, to which a magnetic separator 5 is assigned and which feeds the old sand to a pneumatic transmitter 6, which feeds the old sand into one of the storage bunkers 7, 8, 9 or via a direct line 10 to a dryer 11 feeds.
  • the dryer 11 is also connected via a pneumatic conveyor line 12 and a pneumatic transmitter 13 to the old sand bunkers 7, 8 and 9.
  • the dryer 11 which is preferably designed as a fluidized bed dryer and is therefore connected to a blower 15 via a line 14, opens into an intermediate vessel 16 on the outlet side for dedusting the old sand.
  • This intermediate vessel is in turn supplied with purge air by the blower 15 via the line 17.
  • a plurality of friction devices 19 are connected via down pipes 18, in which the used sand flowing in via the lines 18 is subjected to frictional and abrasive forces.
  • the rubbing and scouring zone of the graters Old sand leaving 19 is in turn pneumatically fed back into the intermediate vessel 16 via the lines 21 by means of the blower 20, possibly in several cycles, where it is continuously dedusted.
  • the old sand 16 passes via a down pipe 22 into a container 23, which may collect several batches, on the outlet side of which a pneumatic transmitter 24 is arranged, which conveys the regenerated sand via the line 25 into a dedusting device 26, from where the regenerated sand - possibly via a further sieve 27 - reaches a pneumatic transmitter 28.
  • This conveys the regenerated sand into one of the regenerated sand bunkers 29, 30 or 31, in which different types of sand may be stored.
  • the regenerated sand is returned from the regenerated sand bunkers 29, 30 and 31 to the foundry by means of a pneumatic transmitter 33.
  • the dust cycle is described below:
  • the dust accumulating on the feed container 1 and in the area of the conveyor 2 and the screening machine 3 is conveyed directly into the dust collector 34.
  • the dust accumulating during the treatment in the fluid bed dryer 11 and in the intermediate vessel 16 passes via the lines 35 and 36 into a device 37 and 38, respectively, in which the amount of dust and its accumulation over time are recorded gravimetrically.
  • the old sand bunkers 7, 8 and 9 are also connected to the dust collector 34 via the lines 42 and the dedusting device 26 via the line 43, and the old sand bunkers 29, 30 and 31 via the line 44.
  • the dust collected there can also get into the Line 40 and thus be promoted to the dust bunker 41 for recycling.
  • the described rubbers 19, which are connected to the intermediate vessel 16 in the circuit, can in principle be of any design.
  • graters are used, as described in the applicant's earlier patent application P 42 37 830.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Gießerei-Altsand wird chargenweise einem Reibapparat zum Lösen der Binderhülle vom Sandkorn zugeführt, mittels einer Fördereinrichtung aus dem Reibapparat (19) in ein Zwischengefäß mit einer Entstaubungseinrichtung abgezogen und zwischen diesem und dem Reibapparat mittels einer Fördereinrichtung mehrfach umgewälzt. Zur Optimierung der Prozeßführung werden die Verfahrensstufen "Reiben" (R), "Entstauben" (E) und "Umwälzen" (U) zu einem Steuermodul M zusammengefaßt und wird eine Mehrzahl von Steuermodulen M1 bis Mn gebildet, die sich im prozentualen Anteil der Nennleistung der einzelnen Verfahrensstufen (R), (E) und (U) unterscheiden. Die Steuermodule M1 bis Mn werden in einem Steuergerät gespeichert und es werden der Reibapparat, die Fördereinrichtung und die Entstaubungseinrichtung von dem Steuergerät mit einer entsprechend der Qualität des Altsandes ausgewählten Sequenz von Steuermodulen angesteuert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von Gießerei-Altsanden, indem der Altsand chargenweise einem Reibapparat zum mechanischen Lösen der Binderhülle vom Sandkorn zugeführt, mittels einer Fördereinrichtung aus dem Reibapparat abgezogen, entstaubt und in den Reibapparat zurückgeführt und nach gegebenenfalls mehreren Zyklen als Regeneratsand abgezogen wird.
  • Für die Regenerierung von Gießerei-Altsanden sind thermische und mechanische Aufbereitungsverfahren bekannt. Die thermischen Verfahren bieten sich insbesondere bei organischen Bindern an, die thermisch nicht stabil sind. Diese Verfahren erfordern einerseits einen hohen Energieeinsatz und führen andererseits zur Gasemmission, was einen zusätzlichen Aufwand in der Beseitigung umweltschädlicher Gase erfordert. Es sind deshalb zunehmend mechanische Reib- und Scheuerverfahren untersucht worden, die bei anorganischen Bindern ohnehin die einzig wirksame Möglichkeit zur Beseitigung der Binderhülle bieten. Auch sind schon kombinierte Verfahren vorgeschlagen worden, um insbesondere Altsandgemische mit unterschiedlichen Bindertypen aufzuarbeiten.
  • Bei allen bekannten mechanischen Verfahren, bei denen die Binderhülle auf dem Sandkorn durch Reibkräfte gelöst wird und auf die sich die Erfindung bezieht, liegt das Hauptproblem in der unterschiedlichen Art der Binder. Tongebundene Gießereisande, insbesondere Altsande mit hohem Bentonitanteil, erfordern eine andere Behandlung als Altsande mit organischen Bindern, gleichviel, ob es sich um Formsande oder Kernsande handelt. Wiederum ein anderes Verhalten zeigen Kernsande mit Wasserglasbinder. Auch die im Altsand enthaltenen Begleitstoffe weisen je nach Binderart unterschiedliche Bestandteile und Zusammensetzungen auf. So enthält beispielsweise ein bentonitgebundener Altsand noch einen erheblichen Anteil an aktivem Bentonitstaub, der wiederverwertbar ist. Gleiches gilt für den im Altsand enthaltenen Kohlenstaub, der zur Vermeidung von Sandanhaftungen eingesetzt wird. Diese unterschiedliche Zusammensetzung des Altsandes führt bei der mechanischen Aufarbeitung zu stark variierenden Reinigungsergebnissen und unterschiedlich zusammengesetzten Stäuben.
  • Bisher hat man sich meist damit geholfen, in der mechanischen Bearbeitungsphase eine mittlere Verweilzeit bei entsprechendem Energieaufwand vorzusehen. Der Wirkungsgrad der Reinigung schwankt dabei jedoch außerordentlich stark.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren zur mechanischen Aufarbeitung von Gießerei-Altsanden, prozeßtechnisch zu optimieren, um einen gleichbleibend hohen Wirkungsgrad bei der Reinigung zu erhalten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
    • der Altsand aus dem Reibapparat in ein Zwischengefäß mit einer Entstaubungseinrichtung gefördert und zwischen diesem und dem Reibapparat mehrfach umgewältz wird,
    • die Verfahrensstufen "Reiben" (R), "Entstauben" (E) und "Umwälzen" (U) zu einem Steuermodul M zusammengefaßt werden,
    • eine Mehrzahl von Steuermodulen M₁ bis Mn gebildet wird, die sich im prozentualen Anteil der Nennleistung der einzelnen Verfahrensstufen (R), (E) und (U) unterscheiden,
    • die Steuermodule M₁ bis Mn in einem Steuergerät gespeichert werden und
    • der Reibapparat, die Fördereinrichtung und die Entstaubungseinrichtung von dem Steuergerät mit einer entsprechend der Qualität des Altsandes ausgewählten Sequenz von Steuermodulen angesteuert werden.
  • Die Erfindung geht zunächst von der Erkenntnis aus, daß Gießerei-Altsande aufgrund ihrer sehr unterschiedlichen Zusammensetzung (Feinstoffgehalt, der aus noch aktivierbarem Bentonit, totgebranntem Bentonit (Oolitisierter Bentonit), Kohlenstaub, Gehalt an Koks und Schamotte, die zumeist am Sandkorn haften, und Gehalt an reinem Quarz) auch eine variierende Behandlung bei der mechanischen Bearbeitung durch Reiben sowie beim Trennen der Komponenten durch Entstauben erfordern. Es wird deshalb der aus dem Reibapparat abgezogene Altsand in ein Zwischengefäß gefördert, in welchem die Entstaubung erfolgt und es wird der entstaubte Altsand in den Reibapparat zurückgeführt. Dabei spielt je nach Zusammensetzung des Altsandes auch die zwischen Reibapparat und Zwischengefäß umgewälzte Menge eine Rolle. Für diese drei Verfahrensstufen, nämlich "Reiben" (R), "Entstauben" (E) und "Umwälzen" (U) ist apparativ eine bestimmte Nennleistung installiert. Die Erfindung geht von der weiteren Überlegung aus, daß der Altsand je nach Qualität in den drei Verfahrensstufen mit variierender Effektivleistung behandelt werden sollte, um bei niedrigst möglichem Energieeinsatz eine optimale Regenerierung bei gleichzeitiger Wiedergewinnung des verwertbaren Schlämmstoffs (aktiver Bentonit, Kohlenstaub) und geringstmöglicher Kornzerstörung im Quarzsand zu erzielen. Es werden deshalb die Verfahrensstufen R, E und U zu einem Steuermodul M zusammengefaßt und es wird eine Mehrzahl von Steuermodulen M₁ bis Mn vorgehalten, die sich im prozentualen Anteil der Nennleistung der einzelnen Verfahrensstufen R, E und U unterscheiden. Diese ausgewählten Steuermodule M₁ bis Mn werden in einem Steuergerät gespeichert. In Abhängigkeit von der Qualität des Altsandes werden dann der Reibapparat, die Fördereinrichtung und die Entstaubungseinrichtung von dem Steuergerät mit einer entsprechend ausgewählten Sequenz der Steuermodule angesteuert.
  • Ein weiteres Qualitätskriterium des Altsandes ist dessen Feuchtigkeit, die insbesondere bei ton- (bentonit-) gebundenen Formsanden eine Rolle spielt. Diese im Altsand vorhandene Restfeuchte stört einerseits die Entstaubung bei der Sandaufbereitung und beeinflußt andererseits die notwendige Wasserzugabe bei der Formsandbereitung. Ferner bilden die Restfeuchte und der im Altsand enthaltene Schlämmstoff eine Art Schmiermittel, das die Reibbehandlung im Reibapparat beeinträchtigt. Es wird deshalb der Altsand zunächst in einem Trockner getrocknet, von diesem in das Zwischengefäß und anschließend im Umlauf zwischen diesem und dem Reibapparat geführt. In dem Trockner wird der Altsand von der Restfeuchte befreit bzw. auf einen definiert niedrigen Feuchtgehalt getrocknet. Die Verfahrensstufe "Trocknen" (T) wird gleichfalls in die Steuermodule M₁ bis Mn einbezogen, und zwar mit unterschiedlichem prozentualen Anteil der Nennleistung des Trockners. Es werden dann nicht nur der Reibapparat, die Fördereinrichtung und die Entstaubungseinrichtung, sondern auch der Trockner mit einer entsprechend der Qualität des Altsandes ausgewählten Sequenz von Steuermodulen angesteuert.
  • Schließlich kann auch noch die Dauer der Behandlung des Altsandes für jeden Steuermodul M₁ bis Mn eingestellt werden.
  • Nachfolgend sind einige Beispiele für die Steuermodule wiedergegeben, die sich in praktischen Untersuchungen als vorteilhaft erwiesen haben:
    • Steuermodule M₁
    • 100 % Reibintensität,
    • 70 % Umwältz-Förderleistung,
    • 100 % Entstaubungsleistung (hohe Entstaubungswirkung)
    Steuermodul M₂
    • 100 % Reibleistung,
    • 30 % Umwältz-Förderleistung (längere Verweilzeit),
    • 100 % Entstaubungsleistung (hohe Entstaubungswirkung)
    Steuermodul M₃
    • 0 % Reibleistung (keine Reibwirkung),
    • 100 % Umwältz-Förderleistung (kurze Verweilzeit),
    • 100 % Bunker-Spülluft (hohe Entstaubungswirkung)
    Steuermodul M₄
    • 0 % Reibleistung (keine Reibwirkung),
    • 50 % Umwältz-Förderleistung (mittlere Verweilzeit),
    • 100 % Entstaubungsleistung (hohe Entstaubungswirkung),
    Steuermodul M₅
    • 100 % Reibleistung,
    • 100 % Umwältz-Förderleistung,
    • 100 % Entstaubungsleistung,
    Steuermodul M₆
    • 0 % Reibleistung
    • 50 % Umwältz-Förderleistung (mittlere Verweilzeit)
    • 100 % Trocknen (Heizen),
    • 50 % Entstaubungsleistung,
    Steuermodul M₇
  •    50 % Reibleistung,
    • 50 % Umwältz-Förderleistung,
    • 100 % Trocknen (Heizen)
    • 50 % Entstaubungsleistung.
  • Die Reibintensität im Reibapparat läßt sich auf verschiedene Art variieren, beispielsweise durch Änderung des Andrucks der Reibwerkzeuge, durch Fluidisieren des Reibraums, durch schnellen Abzug des Altsandes aus der Reibzone etc.. Ein Reibapparat, der diese Möglichkeiten bietet, ist in der älteren Patentanmeldung P 42 37 838 der Anmelderin beschrieben. Die Entstaubungsleistung läßt sich in einfacher Weise dadurch variieren, daß in das Zwischengefäß, in das der Altsand gelangt, Spülluft gesteuert gefördert wird.
  • In der nachfolgend wiedergegebenen Tabelle sind einige typische Altsande und die hierbei zur Anwendung kommenden Steuermodule bzw. deren Sequenz aufgelistet.
    SANDTYP STEUERMODUL-SEQUENZ
    Kernsand ohne Bentonitsand M₁, M₂, M₃, M₄
    Kernsand mit trockenem, totgebrannten Bentonitsand M₅, M₂, M₃, M₄
    Kernsand mit feuchtem, aktiven Bentonitsand M₆, M₂, M₃, M₄
    Trockener Bentonitsand mit wenig Kernsand M₃, M₂, M₃, M₂ M₃, M₄
    Feuchter Bentonitsand mit wenig Kernsand M₆, M₂, M₃, M₂ M₃, M₄
    Kernsand mit relativ viel Kernbruch M₇, M₂, M₃, M₄
  • Die Qualität des Altsandes kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an einer gegenüber der Charge wesentlich kleineren Probe in einem Analysengenerator bestimmt werden, der aus einem Reibapparat und einer Entstaubungseinrichtung besteht, wobei eine Auswahl physikalischer Eigenschaften des Altsandes gemessen wird, z.B. dessen Feuchtegehalt, Feinanteil (Siebanalyse), Glühverlust, Staubdichte etc.. Die gewonnenen Meßwerte können mittels eines Programms bestimmten Steuermodulen M₁ bis Mn und einer bestimmten Sequenz von Steuermodulen zugeordnet werden. Es lassen sich somit die mittels des Analysengenerators festgestellten Meßwerte unmittelbar zur Ansteuerung der Steuermodule und deren Sequenz am Steuergerät für die Regenerierung des Altsandes heranziehen.
  • Neben den genannten physikalischen Eigenschaften sind zwar auch noch chemische Analysemethoden, insbesondere zur Bestimmung des Bentonitgehaltes bekannt, jedoch sind diese Analysen in der Regel zu zeitaufwendig, um im laufenden Betrieb in das Regenerierverfahren schnell eingreifen zu können. Im Rahmen der Erfindung sind Verfahren zur Bestimmung der Qualität von Gießerei-Altsand entwickelt worden, die eine Aussage über den Sandtyp zulassen. Eines dieser Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß eine Probe des Altsandes in ein oben offenes Probegefäß bis zu einem bestimmten Niveau eingefüllt, von oben mit einem konstanten Fallgewicht ein- oder mehrfach beaufschlagt und der zeitliche Druckverlauf am Boden des Probegefäßes aufgenommen wird, und daß die den Altsand qualifizierende Druckverlaufskurve zur Ansteuerung der Steuermodule und ihrer Sequenz verwendet wird.
  • Dieses Verfahren, das als "Rammstoßverfahren" bezeichnet werden kann, läßt sich schnell in einem Probegefäß, in das der Altsand bis zu einem definierten Niveau eingefüllt wird, durchführen. Die eingefüllte Probe wird ein- oder mehrfach mit einem konstanten Fallgewicht beaufschlagt und es wird am Boden der Probe bzw. des Probegefäßes der Druckverlauf aufgenommen. Aus dem Druckmaximum und dem zeitlichen Druckverlauf lassen sich Aussagen über den Sandtyp machen. Fig. 1 zeigt ein Diagramm, in der die aufgenommene Kraft über der Zeit aufgetragen ist. Die Kurve A ist typisch für einen Altsand mit geringen Feinanteilen (Schlämmstoff), z.B. für einen Kernsand, während die Kurve B typisch ist für einen Altsand mit hohem Feinanteil (Schlämmstoff), z.B. einem bentonitgebundenen Formsand.
  • Ein anderes Verfahren zur Erzielung einer Qualitätsaussage über den Altsand besteht darin, daß eine Probe des Altsandes mit einer bestimmten Masse in einem Mikrowellentrockner getrocknet, der zeitliche Temperaturverlauf in der Probe gemessen und die den Altsand qualifizierende Temperaturverlaufskurve zur Ansteuerung der Steuermodule und ihrer Sequenz verwendet wird.
  • Bei diesem Verfahren wird eine Probe mit definierter Masse in einen Mikrowellentrockner getrocknet. In Fig. 2 sind zwei typische Verlaufskurven wiedergegeben. Die Kurve C weist bei 100°C ein ausgedehntes Plateau auf, der Altsand enthält folglich einen größeren Anteil Wasser, während der Altsand gemäß Kurve D praktisch keine Restfeuchte enthält. Charakteristisch ist ferner der unterschiedlich starke Anstieg nach dem 100°C-Plateau. Der starke Anstieg der Kurve C ist auf einen nennenswerten Kohlenstoffgehalt zurückzuführen, der zu einer schnellen und starken Aufheizung der Probe führt, während die Kurve D einen relativ flachen konstanten Temperaturanstieg zeigt. Die Kurve C ist typisch für einen Naßgußsand, während die Kurve D für einen Kernsand repräsentativ ist. Da sich die Mikrowellentrocknung - ebenso wie das zuvor beschriebene Rammstoßverfahren - schnell durchführen läßt, können aus der Druckverlaufskurve gemäß Fig. 1 und der Temperaturverlaufskurve gemäß Fig. 2 sowie aus den jeweiligen Maximalwerten sehr schnell Aussagen über die Zusammensetzung des Altsandes gewonnen werden.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Qualifizierung des Altsandes, insbesondere hinsichtlich der vorhandenen Fein- und Feinstanteile, ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß eine Probe des Altsandes in ein oben offenes Probegefäß eingefüllt und von unten mit Druckluft beaufschlagt wird, deren Druck so eingestellt wird, daß alle Partikel unterhalb einer bestimmten Partikelgröße aufschweben und ausgetragen werden, und daß oberhalb des Niveaus der Probe die Trübung des Luftstroms und deren den Altsand qualifizierender zeitlicher Verlauf aufgenommen und die Trübungskurve zur Ansteuerung der Steuermodule und ihrer Sequenz verwendet wird.
  • Diese Trübungsmessung, die an sich bei der Analyse von Gas-/Feststoffendispersionen bekannt ist, liefert wiederum einen maximalen Trübungswert und einen zeitlichen Verlauf des Trübungswertes. Ein steiler Anstieg und ein hoher Maximalwert sprechen für einen bentonitgebundenen Formsand bzw. einen hohen Anteil desselben im Altsand, z.B. für einen Altsand aus dem Gußauspackbereich, während niedrige Trübungswerte für einen Kernsand oder einen Altsand aus dem Bereich der Gußputzerei sprechen.
  • Eine weitere Möglichkeit der Qualifizierung des gerade verarbeiteten Altsandes während seiner Behandlung ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß der während des Entstaubens des im Reibapparat behandelten Altsandes ausgetragene Staub aufgefangen und die pro Zeiteinheit anfallende Staubmenge gravimetrisch oder volumetrisch erfaßt, der so erhaltene zeitliche Staubmengengradient aufgenommen und die Höhe des Stuabmengengradienten und dessen Verlaufsform zur Einstellung der Dauer der Behandlung im Reibapparat verwendet wird.
  • Bei diesem Verfahren wird davon ausgegangen, daß die bei der Aufbereitung pneumatisch abgetrennte Staubmenge, insbesondere deren zeitlicher Anfall, eine Aussage über die Zusammensetzung des Altsandes, insbesondere über die überwiegend vorhandenen Binder zuläßt. Es kann deshalb sowohl der zeitliche Staubmengengradient, als auch die absolute Höhe des Staubmengengradienten und dessen Verlaufsform herangezogen werden, um insbesondere die Dauer der mechanischen Bearbeitung innerhalb der Steuermodule M₁ bis Mn zu beeinflussen.
  • Es kann auch von Vorteil sein, wenn der Altsand vor der Behandlung vorentstaubt und der Staubmengengradient bei der Vorentstaubung aufgenommen wird. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß bei Altsand mit geringem Bentonitanteil, aber hohem organischen Binderanteil oder auch bei Kernsanden der Staubanteil bei der Vorentstaubng relativ gering ist, so daß auch die Vorentstaubungszeit kurz bemessen werden kann. Ebenso ist bei diesem Altsandtyp eine relativ kurze mechanische Bearbeitung und in der abschließenden pneumatischen Reingiungsphase eine kurze Entstaubung erforderlich. Ein geringer Staubpegel spricht also für kunstharzgebundenen Formsand oder einen hohen Kernsandanteil. Hingegen zeigt bentonitgebundener Altsand bei der Vorentstaubung einen hohen und zeitlich annähernd gleichbleibenden Staubpegel, der erst nach einer gewissen Dauer signifikant abfällt. Durch die Aufnahme des Staubmengengradienten und dessen Verlaufsform bei der Vorentstaubung ist also eine Qualitätsbewertung des Anfangsstaubs möglich. Zeigt sich ein signifikanter Abfall des Staubmengengradienten, wird der Altsand dem Trockner bzw. dem Reibapparat zugeführt und die Behandlung gestartet, deren weiterer Ablauf über die im Steuergerät gespeicherten Steuermodule gesteuert wird. Der bei der Vorentstaubung anfallende Staub kann wiederverwertet werden.
  • Wird hingegen ein unterer Grenzwert des Staubmengengradienten unterschritten, was für einen hohen Anteil organischer Binder spricht, wird der bei der Vorentstaubung anfallende Staub verworfen, weil er nicht mehr aktivierbar ist, zum anderen können Dauer und Energieeinsatz in der mechanischen Bearbeitungsphase (R) verringert werden, da die Binderhülle leichter aufbricht. Im übrigen wird auch der in der mechanischen Bearbeitungsstufe anfallende Staub verworfen.
  • Das Verfahren läßt sich weiterhin dadurch optimieren, daß in die mechanische Bearbeitungsstufe möglichst staubfreier Altsand gelangt, da der Staubanteil im Altsand zu einer Reduzierung der auf das Altsandkorn wirksamen Reib- und Scheuerkräfte führt. Der Staub wirkt sozusagen als Gleitmittel. Üblicherweise werden solche Reibapparate der hier angesprochenen Art elektromotorisch angetrieben. Die Reib- und Scheuerwirkung auf das Altsandkorn zeigt sich dabei unmittelbar an der Stromaufnahme des Antriebsmotors. Es kann deshalb diese Stromaufnahme gemessen und der Meßwert als Stellgröße für die Dauer der Behandlung des Altsandes herangezogen werden.
  • Die oben zur Qualifizierung des Altsandes beschriebenen Rammstoß-, Mikrowellentrocknungs- und Trübungsmaßverfahren können vor, aber auch während der Behandlung des Altsandes durchgeführt werden. Sie sind ferner einsetzbar, um die Qualität des den Reibapparat verlassenden Altsandes festzustellen. Schließlich können diese Meßverfahren manuell oder automatisch durchgeführt werden.
  • Nachstehend ist das Regenerierungsverfahren anhand der Fig 3 erläutert, die in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens zeigt.
  • Der Gießerei-Altsand wird über einen Aufgabebehälter 1 zugeführt, von dort mittels eines Förderers 2 abgezogen und auf ein Schwingsieb 3 aufgegeben, das zur Rückhaltung größerer Sandknollen, Verunreinigungen od. dgl. dient. Der Siebdurchgang, nämlich der aufzubereitende Altsand, gelangt auf einen Förderer 4, dem ein Magnetabscheider 5 zugeordnet ist und der den Altsand einem pneumatischen Sender 6 zuführt, der den Altsand in einen der Vorratsbunker 7, 8, 9 oder über eine Direktleitung 10 einem Trockner 11 zuführt. Der Trockner 11 ist ferner über eine pneumatische Förderleitung 12 und einen pneumatischen Sender 13 an die Altsandbunker 7, 8 und 9 angeschlossen. Der Trockner 11, der vorzugsweise als Fließbetttrockner ausgebildet und deshalb über eine Leitung 14 an ein Gebläse 15 angeschlossen ist, mündet ablaufseitig in ein Zwischengefäß 16 zur Entstaubung des Altsandes. Dieses Zwischengefäß wird wiederum vom Gebläse 15 über die Leitung 17 mit Spülluft versorgt.
  • An das Zwischengefäß 16 sind über Falleitungen 18 mehrere Reibapparate 19 angeschlossen, in denen der über die Leitungen 18 zufließende Altsand Reib- und Scheuerkräften ausgetzt wird. Der die Reib- und Scheuerzone der Reibapparate 19 verlassende Altsand wird mittels des Gebläses 20 wiederum pneumatisch über die Leitungen 21 in ggf. mehreren Zyklen in das Zwischengefäß 16 zurückgeführt und dort ständig entstaubt.
  • Nach Abschluß der Reibbehandlung gelangt der Altsand 16 über eine Falleitung 22 in ein ggf. mehrere Chargen sammelndes Behältnis 23, an dessen Ablaufseite wiederum ein pneumatischer Sender 24 angeordnet ist, der den Regeneratsand über die Leitung 25 in eine Entstaubungseinrichtung 26 fördert, von wo der Regeneratsand - ggf. über ein weiteres Sieb 27 - in einen pneumatischen Sender 28 gelangt. Dieser fördert den Regeneratsand in einen der Regeneratsandbunker 29, 30 oder 31, in denen ggf. verschiedene Sandtypen gespeichert werden. Aus den Regeneratsandbunkern 29, 30 und 31 gelangt der Regeneratsand mittels eines pneumatischen Senders 33 in die Gießerei zurück.
  • Nachfolgend ist der Staubkreislauf beschrieben: Der am Aufgabebehälter 1 und im Bereich des Förderers 2 und der Siebmaschine 3 anfallende Staub wird unmittelbar in den Staubsammler 34 gefördert. Der während der Behandlung im Fließbetttrockner 11 und im Zwischengefäß 16 anfallende Staub gelangt über die Leitungen 35 bzw. 36 in eine Einrichtung 37 bzw. 38, in denen die Staubmenge und deren zeitlicher Anfall gravimetrisch erfaßt werden. Soweit es sich um verwertbare Stäube, z.B. Schlämmstoff, handelt, werden sie über die Leitungen 39 und 40 pneumatisch in den Schlämmstoffbunker 41 gefördert. Auch die Altsandbunker 7, 8 und 9 sind über die Leitungen 42 und die Entstaubungseinrichtung 26 über die Leitung 43 sowie die Altsandbunker 29, 30 und 31 über die Leitung 44 an den Staubsammler 34 angeschlossen. Auch der dort gesammelte Staub kann in die Leitung 40 und damit in den Staubbunker 41 zur Wiederverwertung gefördert werden.
  • Die beschriebenen Reibapparate 19, die mit dem Zwischengefäß 16 im Kreislauf geschaltet sind, können grundsätzlich beliebig aufgebaut sein. Vorzugsweise werden jedoch Reibapparate eingesetzt, wie sie in der älteren Patentanmeldung P 42 37 830 der Anmelderin beschrieben sind.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Regenerieren von Gießerei-Altsanden, indem der Altsand chargenweise einem Reibapparat zum mechanischen Lösen der Binderhülle vom Sandkorn zugeführt, mittels einer Fördereinrichtung aus dem Reibapparat abgezogen, entstaubt und in den Reibapparat zurückgeführt und nach gegebenenfalls mehreren Zyklen als Regeneratsand abgezogen wird, dadurch gegekennzeichnet, daß
    - der Altsand aus dem Reibapparat in ein Zwischengefäß mit einer Entstaubungseinrichtung gefördert und zwischen diesem und dem Reibapparat mehrfach umgewälzt wird,
    - die Verfahrensstufen "Reiben" (R), "Entstauben" (E) und "Umwälzen" (U) zu einem Steuermodul M zusammengefaßt werden,
    - eine Mehrzahl von Steuermodulen M₁ bis Mn gebildet wird, die sich im prozentualen Anteil der Nennleistung der einzelnen Verfahrensstufen (R), (E) und (U) unterscheiden,
    - die Steuermodule M₁ bis Mn in einem Steuergerät gespeichert werden und
    - der Reibapparat, die Fördereinrichtung und die Entstaubungseinrichtung von dem Steuergerät mit einer entsprechend der Qualität des Altsandes ausgewählten Sequenz von Steuermodulen angesteuert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Altsand zunächst in einem Trockner getrocknet, von diesem in das Zwischengefäß und anschließend im Umlauf zwischen diesem und dem Reibapparat geführt wird, und daß die Verfahrensstufe "Trocknen" (T) in die Steuermodule M₁ bis Mn mit unterschiedlichem prozentualen Anteil der Nennleistung des Trockners einbezogen wird und daß der Reibapparat, die Fördereinrichtung, die Entstaubungseinrichtung und der Trockner mit einer entsprechend der Qualität des Altsandes ausgewählten Sequenz von Steuermodulen angesteuert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Behandlung des Altsandes für jeden Steuermodul M₁ bis Mn eingestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualität des Altsandes an einer gegenüber der Charge wesentlich kleineren Probe in einem Analysenregenerator, bestehend aus einem Reibapparat und einer Entstaubungseinrichtung, durch Messung einer Auswahl physikalischer Eigenschaften des Altsandes bestimmt wird, und daß mittels der gewonnenen Meßwerte, die mittels eines Programms bestimmten Steuermodulen M₁ bis Mn und einer bestimmten Sequenz von Steuermodulen zugeordnet werden, die Steuermodule und deren Sequenz am Steuergerät angesteuert werden.
  5. Verfahren zur Bestimmung der Qualität von Gießerei-Altsand, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Probe des Altsandes in ein oben offenes Probegefäß bis zu einem bestimmten Niveau eingefüllt, von oben mit einem konstanten Fallgewicht ein- oder mehrfach beaufschlagt und der zeitliche Druckverlauf am Boden des Probegefäßes aufgenommen wird, und daß die den Altsand qualifizierende Druckverlaufskurve zur Ansteuerung der Steuermodule und ihrer Sequenz verwendet wird.
  6. Verfahren zur Bestimmung der Qualität von Gießerei-Altsand, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Probe des Altsandes mit einer bestimmten Masse in einem Mikrowellentrockner getrocknet, der zeitliche Temperaturverlauf in der Probe gemessen und die den Altsand qualifizierende Temperaturverlaufskurve zur Ansteuerung der Steuermodule und ihrer Sequenz verwendet wird.
  7. Verfahren zur Bestimmung der Qualität von Gießerei-Altsand, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Probe des Altsandes in ein oben offenes Probegefäß eingefüllt und von unten mit Druckluft beaufschlagt wird, deren Druck so eingestellt wird, daß alle Partikel unterhalb einer bestimmten Partikelgröße aufschweben und ausgetragen werden, und daß oberhalb des Niveaus der Probe die Trübung des Luftstroms und deren den Altsand qualifizierender zeitlicher Verlauf aufgenommen und die Trübungskurve zur Ansteuerung der Steuermodule und ihrer Sequenz verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der während des Entstaubens des im Reibapparat behandelten Altsandes ausgetragene Staub aufgefangen und die pro Zeiteinheit anfallende Staubmenge gravimetrisch oder volumetrisch erfaßt, der so erhaltene zeitliche Staubmengengradient aufgenommen und die Höhe des Staubmengengradienten und dessen Verlaufsform zur Einstellung der Dauer der Behandlung im Reibapparat verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Altsand vor der Behandlung vorentstaubt und der Staubmengengradient bei der Vorentstaubung aufgenommen wird, und daß bei einem signifikanten Abfall der Verlaufsform des Staubmengengradienten bei der Vorentstaubung der Altsand dem Trockner bzw. dem Reibapparat zugeführt und die Behandlung gestartet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach Unterschreiten eines unteren Grenzwertes des Staubmengengradienten bei der Vorentstaubung der anfallende Staub verworfen wird, während oberhalb dieses Grenzwertes der Staub zur Wiederverwendung gesammelt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem ein elektrisch betriebener Reibapparat verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromaufnahme des Reibapparates gemessen wird und der Meßwert als Stellgröße für die Dauer der Behandlung des Altsandes verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Qualität des aus dem Reibapparat abgezogenen Regeneratsandes eines oder mehrere der Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 verwendet wird.
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