KR20210010908A - 주물사 혼합물 처리 방법 - Google Patents

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KR20210010908A
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알렉산더 모크레
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네마크 에스.에이.비.드 씨. 브이.
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Abstract

본 발명은, 주형사(F)와 무기 바인더 및 주형사의 물성을 설정하기 위해 선택적으로 첨가되는 하나 또는 복수의 첨가제로 형성된 주물품을 나타내는 주조 코어 또는 몰딩부를 파괴함으로써 주형으로부터 주물품을 탈형할 때 쌓이는, 주형 재료 조각 또는 느슨한 주형 재료 그레인의 적어도 일 부분(FAB)을 포함하는 주물사 혼합물(G)로부터 주형사(F)를 회수하는 방법으로, 상기 방법은,
a) 주형사(F)로부터 주물사 혼합물(G) 내에 함유되어 있는 무기 바인더 잔류물(AB)과 선택적으로 존재하는 첨가물을 용해시키기 위해 주물사 혼합물(G)과 세척수(RW)를 혼합하여 슬러리(S)를 형성하는 단계, 및
b) 슬러리(S) 내에 함유되어 있는 주형사(F)로부터 무기 바인더 잔류물로 오염된 세척수(RWK)를 분리시키는 단계를 포함하는, 주형사 회수 방법에 있어서,
세척수 및 주물사 혼합물(G)로부터 형성된 슬러리(S)의 공정 온도(작업 단계 a))가 50 내지 200℃인 것을 특징으로 하며, 비용 효율적이고 자원 절감 그리고 생산성이 높은 주형사 회수 방법을 제공한다.

Description

주물사 혼합물 처리 방법
본 발명은 주형사(F)와 무기 바인더 및 주형사의 물성을 설정하기 위해 선택적으로 첨가되는 하나 또는 복수의 첨가제로 형성된 주물품을 나타내는 주조 코어 또는 몰딩부를 파괴함으로써 주형으로부터 주물품을 탈형할 때 쌓이는, 주형 재료 조각 또는 느슨한 주형 재료 그레인의 적어도 일 부분을 포함하는 주물사 혼합물로부터 주형사를 회수하는 방법에 관한 것이다. 이 방법의 경우, 주물사 혼합물 내에 포함되어 있는 무기 바인더 잔류물과 선택적으로 주물사에 존재하는 첨가제를 용해하고, 이를 주물사 혼합물에서 씻어 내기 위해, 주물사 혼합물을 세척수와 혼합하여 슬러리를 형성한다. 그런 다음, 무기 바인더 잔류물로 오염된 세척수는 슬러리에 포함된 주형사에서 분리된다.
이러한 유형의 방법은 예를 들어 국제공개공보 WO2007/082747 A1에 공지되어 있다. 이 방법은, 무기 바인더, 특히 물유리 바인더가 존재하는 주물사 혼합물을 제조하는 데 특히 적합하다. 공지된 방법의 경우, 첫 번째 단계에서, 주물품이 소위 "로스트" 몰드 즉 탈형 시에 분쇄된 몰드에서 탈형될 때 쌓이는 주조 코어 또는 몰딩부가 기계적으로 분쇄된다. 분쇄된 조각에 물을 첨가하여 현탁액이 형성된다. 서스펜션 성분의 분리는 다음과 같다. 분리 시에 얻은 주형사로부터 즉시 사용 가능한 새로운 코어 또는 주물사 혼합물이 준비된다. 코어 및 몰딩 파트 파편의 초기 분쇄는, 해당 코어 및 몰딩 파트가 형성되는 주형사 그레인에 부착된 불순물, 주형사 그레인으로부터 가능한 한 멀리 떨어져야 한다. 이어서 이렇게 분쇄된 조각에 물을 공급함으로써, 함유된 불순물을 제거하고, 혼합물의 개별 성분을 각각 의도된 추가 공정에 공급해야 한다.
위에 설명된 종래 기술의 배경에 기초하여, 본 발명의 목적은 서두에 제시된 유형의 주물사 혼합물의 제조에 의한 방법이 비용 효율적이고 자원 절약 방식으로 그리고 생산성이 향상되게 수행될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이 목적은 청구항 제1항에 제시된 방법에 의해 달성된다.
도입부에 설명된 종래 기술에 따라, 본 발명에 따른 방법은 주형사와 무기 바인더 및 주형사의 물성을 설정하기 위해 선택적으로 첨가되는 하나 또는 복수의 첨가제로 형성된, 주물품을 나타내는 주조 코어 또는 몰딩부를 파괴함으로써 주형으로부터 주물품을 탈형할 때 쌓이는, 주형 재료 조각 또는 느슨한 주형 재료 그레인의 적어도 일 부분을 포함하는 주물사 혼합물로부터 주형사를 회수하는 방법으로, 상기 방법은,
a) 주형사로부터 주물사 혼합물 내에 함유되어 있는 무기 바인더 잔류물과 선택적으로 존재하는 첨가물을 용해시키기 위해 주물사 혼합물과 세척수를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계, 및
b) 슬러리 내에 함유되어 있는 주형사로부터 무기 바인더 잔류물로 오염된 세척수를 분리시키는 단계를 포함하는 주형사 회수 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 세척수 및 주물사 혼합물로부터 형성된 슬러리의 공정 온도는 작업 단계 a)에서 50 내지 200℃이다.
놀랍게도, 본 발명에 따라 제조되는 주물사 혼합물에 함유된 무기 바인더는 실온에 비해 현저하게 더 높은 공정 온도를 설정함으로써 공급되는 세척수에 대부분 완전히 용해될 수 있음이 밝혀졌다. 이 효과는 작업 단계 a)에서 슬러리의 공정 온도가 적어도 50℃일 때, 공정 온도가 적어도 70℃일 때, 특히 적어도 80℃일 때, 실제로 주형사에서 무기 바인더 제거의 완전함과 생산성에 우호적으로 영향을 미친다는 본 발명의 기초가 되는 발견에 따라 사용된다. 이 경우 필요한 시스템 기술에 의해 충족되어야만 하는 소요 에너지 사용 및 사양과 관련하여, 최대 120℃, 특히 최대 100℃의 온도가 특히 유리한 것으로 입증되었다.
본 발명에 의해 미리 정의된 온도 창은, 이 경우, 주물사 혼합물의 제조가 물 및 에너지-절약 회로에 통합될 수 있도록 설정된다.
이 경우 본 발명은 축적되는 주물사의 효과적인 제조가 최소 비용으로 가능하도록, 공정 온도와 공정 시간이 서로 맞춰지게 한다. 실제 테스트로부터, 공정 온도가 80-100℃의 온도 범위에 있는 경우 무기 바인더로부터 주형사가 특히 짧은 공정 시간에 분리될 수 있다는 것이 입증되었다. 따라서, 주물사 혼합물의 세척수와의 혼합 및 이에 의한 슬러리 형성, 그리고 무기 바인더 잔류물의 관련 용해 및 린스(본 발명에 따른 방법의 작업 단계 a))가, 일반적으로 5분 내지 60분 이내에 완료될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 경우, 세척수와 혼합하기 전에 분쇄 장치에서 주물사 혼합물에 포함된 주형 재료 조각을 기계적으로 분쇄하는 것이 또한 편리할 수 있다. 그러나, 이 분쇄는 주로 주물사 그레인에서 바인더 잔류물을 분리하는 역할을 하는 것이 아니라, 주물사 혼합물을 세척수와 혼합할 때 바인더의 용해를 가속화하기 위해 가능한 한 세척수에 대한 접촉면을 늘리는 역할을 한다.
본 발명에 따른 제조를 위해 제공되는 주물사 혼합물이 대부분 조대한 조각을 포함하는 경우, 작업 단계 a)에서 의도하는 슬러리의 개발을 가속화 하는 데에, 세척수와 혼합하기 전에 주물사 혼합물에 포함되어 있는 주형 재료 조각들을 그레인으로 기계식으로 분리하는 것이 유리할 수 있다(작업 단계 a)). 예를 들어 덩어리 분쇄기 등과 같은 종래 기술로부터 이러한 목적으로 알려진 모든 장치는 주물사 혼합물을 기계적으로 분쇄하는 데에 적합하다.
특히, 본 발명에 따른 방법의 다른 공정 단계 또는 본 발명에 따른 공정이 또한 사용되는 공장에서 사용되는 공정으로부터 배기 열을 이용할 수 있을 때, 그렇지 않으면 미사용 상태로 남아 있을 경우, 주물사 혼합물을 세척수와 혼합하기 전에 주물사 혼합물을 예열하기 위해, 본 발명에 따라 의도된 템퍼링에 필요한 노력의 최소화와 관련된 방책이 될 수 있다. 이러한 방식으로, 세척수 또는 슬러리를 각 공정 온도로 가열하기 위해 제공된 가열 장치는 적은 출력으로 설계될 수 있고, 따라서 저비용으로 달성 및 작동될 수 있다.
따라서, 예를 들어 작업 단계 b)에서 발생하는 오염된 세척수를 사용하여 신선한 워터를 가열할 수 있다. 이를 위해, 오염된 세척수가 열교환기를 통해 전달 될 수 있는데, 열 교환기에서는 오염된 세척수와 신선한 세척수가 혼합되지 않으면서, 오염된 세척수로부터 깨끗한 세척수로 열이 전달된다.
오염된 세척수의 오염 정도에 따라, 작업 단계 a)에서 재순환을 위해 오염된 물을 사용할 수도 있다. 이 재사용은, 예를 들어 오염된 물에서 바인더의 용해도에 도달할 때까지 즉, 많은 바인더가 용해되어 있어서 추가로 더 바인더가 용해될 수 없을 때까지 또는 현탁 재료의 비율이 우세할 때까지 즉 이물질이 들어간 물이 급격히 증가하여 주물사를 오염된 물로 린스하면 더 이상 청소 효과를 얻을 수 없을 때까지 반복될 수 있다.
준비해야 할 주물사 혼합물과 오염된 세척수가 혼합되는 것을 피해야 하는 경우, 주물사 혼합물은 작업 단계 a) 전에 열교환기를 통과할 수 있으며, 이를 통해 작업 단계 b)에서 오염되어 있으며, 여전히 고온이고 주형사로부터 분리된 세척수가 채널링 되어 주물사 혼합물을 예열한다. 이 변형은, 작업 단계 b)에서 얻어지고 사전에 여러 번 재사용 될 수 있는 세척수가 오염되어 추가의 재사용이 더 이상 적절하지 않을 때 특히 유용하다.
오염된 세척수를 재사용하는 경우에도, 필요한 양의 세척수 유동을 제공하기 위해 작업 단계 a)에서 깨끗한 세척수를 공급해야 할 수 있다.
필요한 경우, 각각 필요에 따라 예열된 주물사 혼합물과 혼합되어 작업 단계 a)에서 형성된 슬러리가 본 발명에 따라 이전에 기재된 범위의 공정 온도에 도달하도록, 각각 공급된 신선한 세척수는 또한 예를 들어 유동 히터 등과 같은 추가 열원에 의해 가열될 수 있다.
분리 단계(작업 단계 b)) 후, 바인더 및 기타 잔류물이 제거되고, 주물사 혼합물에서 얻은 주형사는 통상적으로 건조되고, 필요한 경우 먼지를 제거하고(dedust) 다양한 그레인 크기 등급으로 분류될 수 있다.
본 발명에 따른 방식으로 수득된 주형사는 일반적으로 pH 값이 9 내지 13이다. 이 pH 값을 갖는 주형사는, 주형사를 접합시키기 위해 무기 바인더가 부가되는 주조 코어 및 주조 몰딩부를 제조하기 위한 몰딩 재료로 사용될 수 있다. 그러나 주형사가 더 넓은 범위의 응용 분야, 특히 주형 재료에 유기 바인더가 제공되어야하는 경우에 사용되는 경우, 본 발명에 따라 제공되는 무기 바인더의 잔류물을 분리한(작업 단계 b)) 후, 주형사를 추가 처리하는 것이 방책이 된다. 이 처리에서, 주형사의 pH는 5 내지 9, 바람직하게는 6.5 내지 8.5의 값으로 설정되며, 특히 작업 단계 b)에서 수득된 주형사가 유기 바인더와 함께 주형 재료로 사용될 예정인 경우, 주형사의 pH 값은 7 ~ 8로 설정되는 적절하다.
pH 값을 설정하기 위해 중화 용액으로 주형사를 린스하거나 습윤할 수 있다. 작업 단계 b)에서 얻은 주형사가 극 염기인 경우, 예를 들어, 물-희석된 염산, 황산 또는 유기산(탄산, 구연산)과 같은 물에 희석된 산이 중화 용액으로 적당하다. 또한, 예를 들어 탄산 완충제(예를 들어, 탄산수소나트륨)와 같은 완충 물질(buffer substance)도 중화에 사용될 수 있다.
pH 값을 설정하기 위해, 주형사를 중화 용액과 혼합할 수 있다. 이를 위해 시판되는 교반 장치 등을 이용할 수 있다.
pH 값을 설정한 후, 주형사는 린스 단계를 거쳐 과도한 중화 용액을 제거할 수 있다.
작업 단계 b)에서 얻어지고 pH 값과 관련하여 설정될 수 있는 주형사는 기계적 탈수 과정을 거칠 수 있다. 이를 위해, 주형사는 예를 들어, 주형사 알갱이는 유지되면서 주형사에 존재하는 액체 잔류물을 낙하시킬 수 있는 체(sieve)에 놓일 수 있다. 또는 본 발명에 따라 수득된 주물사에 비견할 수 있는 유동성 덩어리로부터 수분을 기계적으로 제거하기 위해. 종래 기술에서 사용되는 프레스, 건조 벨트 등이 사용된다. 기계적 탈수를 통해 주형사를 주형 재료로 재사용하기 전에 주형사를 건조하기 위해 반드시 소비해야 하는 노력을 줄일 수 있다.
주형 재료로 가공할 수 있으려면, 본 발명에 따라 얻은 주형사를 적절하게 건조시켜야 한다. 이를 위해 작업 단계 b)에서 얻은 주형사는 일반적으로 건조 온도가 80 ~ 800℃인 열 적용에 의해 건조될 수 있다. 무기 바인더를 포함하는 주형 재료로만 형성된 주물 코어와 주물 몰딩부로 구성된 주물사 혼합물에서 주형사를 얻은 경우, 건조 온도는 500℃ 미만, 특히 100℃ 내지 300℃가 적당하며, 200 내지 250℃의 온도가 특히 실용적이다.
그러나 많은 주조 작업에서, 주조 코어 또는 무기 바인더를 사용하여 주형 재료로 만들어진 주조 몰딩부에서 유해하는 부분 외에도, 주형사와 무기 바인더 그리고 주형 재료의 물성을 설정하기 위해 필요에 따라 첨가되는 하나 또는 복수의 첨가제로 형성된, 주형 재료로부터 형성되는 주형 코어 또는 몰딩부의 조각 부분 또는 그레인 부분이 포함되어 있는 주물사가 축적된다. 본 발명에 따른, 본 발명에 따른 방법의 작업 단계 a) 및 b)를 통해 주형사 그레인으로부터 용해되지 않은 유기 바인더의 잔류물은 어닐링 처리에 의해 제거될 수 있다. 어닐링에서 작업 단계 b) 후에 존재하는 주형사는 유기 바인더 잔류물이 타도록 강력하게 가열된다. 이를 위해, 500℃ 이상의 온도가 필요하며 이 처리를 위한 일반적인 온도 창은 500 내지 700℃이다. 작업 단계 b)에서 얻은 주형사를 열 건조하는 경우, 이 어닐링 처리는 건조 단계 동안에 완료될 수도 있다.
마지막으로, 본 발명에 따른 준비에 의해 수득된 주형사는 그레인(grain)의 크기에 따라 주형사가 나뉘는 분류 과정을 거칠 수 있다. 동시에, 주형 재료 생산에 최적의 적합성을 보장하기 위해 주형사에서 제진(dedusting)할 수 있다.
도 1은 경량 금속 용융물, 특히 Al 또는 Al 합금 용융물로부터 예를 들어 자동차 부품과 같이 여기에 표시되지 않은 주조품의 주조 작업에서 일반적으로 발생하는 주물사 혼합물을 준비할 때의 작업 프로세스를 개략적으로 보여준다. 주조품은 여기에 표시되지 않은 주조 주형을 사용하여 기존 방식의 주조 기술을 사용하여 생산될 수 있다.
아래에서 예시적인 실시형태를 도시한 도면을 기초로 하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
여기서 주조 주형의 일부는 이러한 목적을 위해 실제로 시도되고 테스트된 주형사 및 예를 들어 물유리와 같이 유사하게 시험되고 테스트된 무기 바인더를 포함하는 주형 재료 덩어리로 형성된 주물 코어 또는 몰딩부(molded part)를 포함한다. 각각의 주조 코어 또는 몰딩부를 생산하는 동안, 바인더는 주형사 그레인의 단단한 응집을 보장하기 위해 열적용에 의해 평소와 같이 활성화된다.
대조적으로, 주조 주형의 다른 부분은 이러한 목적을 위해 실제로 시도되고 테스트된 주형사 및 또한 실제로 시도되고 테스트된 유기 바인더를 포함하는 주형 재료 덩어리로 형성된 주물 코어 또는 몰딩부를 포함한다. 각각의 주조 코어 또는 몰딩부의 생산 과정에서, 바인더의 화학 반응은 반응 매질, 예를 들어 가스를 추가함으로써 발생하며, 이를 통해 바인더가 응고 효과를 개발하고 주형사의 그레인들이 단단하게 응집할 수 있게 한다.
주조품을 탈형하면, 주조 코어 또는 몰딩부는 열적 또는 기계적 처리에 의해 공지된 방식으로 파괴된다. 이 경우 주조품에서 떨어지는 주형 재료 조각과 느슨한 주형 재료 그레인은 주물사 혼합물(G)을 형성한다. 주물사 혼합물에는 주형사(F), 경화된 무기 및 유기 바인더 및 연소 잔류물도 존재할 수 있다. 연소 잔류물은, 주조 공정 중에 또는 후속하는 열 처리 중에 열적용에 의해 발생하는 코어 또는 몰딩부와 관련하여 존재하는 바인더 부분의 연소 또는 분해의 결과로 존재한다. 유사하게, 예를 들어 각각의 코어 또는 몰딩부를 성형하는 동안(코어 슈팅(core shooting), 최적의 유동 거동을 보장하기 위해, 코어 또는 몰딩부에 의해 제공되는 주형 재료 덩어리를 생산하기 위해 실제로 첨가되는 통상적인 첨가제(common additive)도 여전히 주물사 혼합물(G)에 존재할 수 있다.
주물사를 회수하기 위해, 주물사 혼합물(G)을 도 1에 도시되어 있는 준비 공정에 공급된다. 주물사 혼합물의 일부는 무기 바인더와 함께 주형 재료로 제작된 몰딩부 또는 주조 코어에서 유래하는 조각들 또는 그레인들 부분(FAB)이고, 일부는 유기 바인더와 함께 주형 재료로 제작된 몰딩부 또는 주조 코어에서 유래하는 조각들 또는 그레인들 부분(FOB)이다.
이 경우, 주물사 혼합물(G)은 먼저 주물사 혼합물(G)에 포함된 조대한 조각들이 그 자체로 알려진 방식으로 그레인만이 존재하거나 더 작은 조각만이 존재할 때까지 분쇄되는 그레인 분리 장치(1)를 통과한다.
그레인 분리되고 여기에 도시되지 않은 열 교환기에서 선택적으로 예열된 주물사 혼합물(G)은 중력의 도움으로 또는 예를 들어 가압 공기 서포트에 의해 혼합 장치(2)로 도입된다.
슬러리(S)를 형성하기 위해, 혼합 장치(2)에서 주물사 혼합물(G)은 유동층 또는 교반기를 사용하여 세척수(RW)를 통해 흐르거나 세척수로 교반된다. 세척수(RW)는 예를 들어 유동 히터에서 미리 가열되어 있다. 슬러리(S)에서는 그레인에 부착된 무기 바인더 잔류물이 세척수(RW)에 용해된다. 혼합 장치(2)에서 형성된 슬러리(S)는, 무기 바인더 및 기타 불순물의 제거를 지원하는 난류를 보장하기 위해 강력하게 순환된다. 필요한 경우, 슬러리(S)를 80 내지 100℃의 최적 범위에 있는 공정 온도로 만들기 위해 열이 공급된다. 무기 바인더 잔류물 및 주형 재료 첨가제 및 연소 잔류물과 같은 기타 오염물(dirt)로 오염된 과잉의 세척수(RWK)는 혼합 장치(2)에서 배출된다.
공정 온도가 증가함에 따라, 세척수(RW)와 주물사 혼합물(G)의 혼합이 집중적으로 발생하여 특히 무기 바인더가 세척수(RW)에 단시간 내에 실질적으로 완전히 용해된다. 이와 동시에, 연소 잔류물 및 존재할 수 있는 첨가제 잔류물은 주물사 혼합물(G)로부터 세척수(RW)에 의해 흡수된다. 혼합 장치(2)에서 슬러리(S)의 이러한 목적을 위해 제공되는 체류 시간은 5 내지 60분이다.
혼합 장치(2)로부터 슬러리(S)는 린스 장치(3)에 도달하고, 여기서 주형사 그레인으로부터 슬러리(S)에 슬러리(S)에 용해된 무기 바인더 및 슬러리(S)의 주형사 그레인(F)으로부터 다른 불순물을 씻어내기 위해 슬러리(S)를 세척수(RW)로 린스한다.
린스 장치(3)는, 슬러리(S)를 체 위에 놓고 체 위에 배치된 노즐에 의해 도포되는 세척수(RW)를 분무하는 종래의 체 기계로 설계될 수 있다.
여기서 생성되고 무기 바인더 잔류물 및 기타 오염물로 오염된 세척수(RWK)가 수집되어 불용성 무기 바인더 잔류물이 오염된 세척수(RWK)로부터 분리되는 사전 세척 장치(4)로 공급된다. 유사하게, 혼합 장치(2)로부터 흘러나온 과잉의 오염된 세척수(RWK)가 사전 세척 장치(4)로 공급된다. 사전 체척된 오염된 세척수(RWK)의 분류(RWKV')를 세척수(RW)로 혼합 장치(2)에 공급함으로써 재사용될 수 있다. 이 경우, 혼합 장치(2)에 공급되는 세척수(RW)의 총 체적 유량은 깨끗한 세척수의 분류(RWF)와 사전 세척된 세척수(RWV)의 분류(RWKV')로 구성될 수 있다.
마찬가지로, 사전 세척된 오염된 세척수(RWK)의 또 다른 부분 유동(RWKV")은 슬러리(S)를 세정하기 위해 린스 장치(3)에 공급될 수 있다. 린스 장치(3)에 공급되는 세척수(RW)의 총 부피 유량은 여기서 신선한 세척수(RWF)의 부분 유동 및 사전 세척된 세척수(RWV)의 부분 유동(RWKV') 및 아래에 설명된 하나 또는 복수의 공정 단계로부터 발생하는 오염된 세척수(RWK)의 추가 부분 유동(RWK')으로 구성될 수 있다.
심하게 더러워져 더 이상 세척 기능을 수행할 수 없는 오염된 세척수(RWKE)는 공정에서 분리되어 별도의 준비 단계로 공급된다.
린스 장치(3)에서 슬러리(S)로부터 분리된 주형사(F)를 유기 바인더를 포함하는 주형 재료의 제조에 사용하는 것으로 예정되어 있다면, 주형사(F)는 처리 장치(5)를 통과한다. 처리 장치(5)에서 주형사는 주형사의 이 목적에 최적인 7에서 8의 값으로 pH 값을 설정하기 위해 산-함유 중화 용액(NL)으로 습윤된다. 그 후, 과잉의 중화 용액(NL)을 제거하기 위해, pH 값과 관련하여 설정된 주형사(F)는 깨끗한 세척수(RWF)로 린스 장치(6)에서 린스된다. 이 경우 축적되고 중화 용액으로 오염된 세척수(RWN)를 수집하여 폐기한다.
주형사(F)가 무기 바인더를 포함하는 주형 재료의 생산을 위해 독점적으로 의도된 경우에는 처리 장치(5)에서 pH 값의 설정 및 린스 장치(6)에서 후속 헹굼이 생략될 수 있다.
세척수(RW)가 여전히 적재된 주형사(F)는, 린스 장치(3) 또는 선택적으로 순환되는 "처리 장치(5) 및 린스 장치(6)" 스테이션에서 린스된 후 탈수가 기계적 수단으로 수행되는 탈수 장치(7)로 운송된다. 탈수 기계(7)는 종래 기술에서 이러한 목적을 위해 알려진 체 기계, 진공 벨트 건조기 또는 프레스로서 구성될 수 있다. 기계적 탈수를 통해, 주형사(F)의 수분은 후속 열 건조 동안 필요한 건조도에 도달하기 위해 특히 적은 에너지가 필요한 정도로 감소된다.
기계적 탈수 동안, 축적된 오염된 세척수(RWK)는 예를 들어 거기에 공급된 세척수(RW)의 추가 부분 흐름으로서 린스 장치(3)에 공급된다.
열 건조를 위해, 기계적으로 탈수된 주형사(F)는 회전로, 벨트 건조기 등일 수 있는 건조 장치(8)에 공급된다. 사용된 주물사 혼합물(G)이 유기 바인더 또는 바인더 잔류물을 포함하는 주형 재료 조각 및 그레인의 비율을 포함하는 경우, 유기 바인더가 주형사(F) 연소의 해당 비율에 여전히 달라붙도록 열 건조가 일어나는 온도(Tw)는 >500 내지 700℃로 설정된다.
반대로, 주형사(F)에 유기 바인더 성분이 더 이상 포함되어 있지 않으면, 100 내지 300℃ 범위의 온도에서 열 건조를 수행할 수 있다.
열 건조 중에 축적된 수증기는 수집, 응축되어 공정에 깨끗한 세척수(RWF)로 공급된다. 이 경우, 예를 들어 열 건조 중에 얻은 신선한 세척수(RWF)는 린스 장치(3)로 공급되는 세척수(RW)의 부분 유동을 형성한다.
건조 장치(8)에서 열 건조 후, 주형사(F)는 제진 장치(9)를 통과한다. 제진 장치에서, 주형사(F)에 존재하는 미세 먼지(FS)는 주형사(F)의 잔류 그레인으로부터 분리된다. 미세 먼저(FS)는 더 이상 주조 관련 목적으로 사용될 수 없으며, 이에 따라 통상적인 방식으로 적층되거나 다른 용도를 위해 공급된다. 제진 장치(9)는 예를 들어 공기가 분리 매체(소위 "바람 키질(wind winnowing)")로서 사용되는 유동 분류 원리에 기초한다. 여기에서 사용되는 공기는 재사용되거나 환경으로 방출될 수 있다.
제진된 주형사(F)는 마지막으로 분류 장치(10)에 도달한다. 분류 장치에서, 주형사(F)는 적어도 2개의 주형사 클래스에 따라 적어도 2개의 주형사 부분량(Fk, Fm)으로 분할된다. 하나의 주형사 부분량(Fk)은 그레인의 크기가 특정 한계 크기를 초과하지 않는 주형사(F) 부분을 포함하는 반면, 다른 하나의 주형사 부분량(Fm)은 그레인의 크기가 이 한계 크기와 적어도 동일한 주형사(F)의 부분을 포함한다. 분류 단계는 제진 공정과 함께 수행될 수도 있다. 이를 위해, 일반적으로 주형사(F)가 위에서 공급되고, 베이스에 적용된 소결판을 통해 공기가 흐르고, 불균형 모터의 도움으로 진동이 발생되는 유체 통(fluid basin)이 사용된다. 동시에 흡입 장치를 통해 공기를 이용하여 미세 먼지(FS)를 제거한다. 그레인 클래스는 유체 통의 반대쪽 단부에서 당겨진다. 미세한 부분은 높게 상승하여 장벽을 극복해야한다. 조대한 부분은 높게 상승하지 않으므로 장벽 아래에서 추출된다.
본 발명에 따른 제조 공정에서 요구되는 깨끗한 세척수(RWF) 및 재사용된 오염된 세척수(RWK) 또는 혼합을 통해 형성될 수 있는 세척수(RW)는, 필요에 따라, 여기에 표시되지 않은 열교환기를 통해 예열될 수 있다. 열교환기에서, 본 발명에 따른 공정 자체 또는 다른 공정에서 방출되는 배기 열은, 각각의 세척수(RWF, RWK, RW)를 각각의 공정 단계에 최적인 온도로 가열하기 위해 사용된다.
도 1에서 주물사 혼합물(G), 그로부터 형성된 용융물(S) 및 그로부터 수득된 주형사(F)가 따르는 공정 흐름이 연속된 선으로 표시되어 있다.
대조적으로, 세척수(RW), 신선한 세척수(RWF), 오염된 세척수(RWK), 사전 세척된 오염된 세척수(RWKV), 중화 용액(NL) 및 중화 용액으로 오염된 세척수(RWL)의 흐름은 점선으로 표시되어 있다.
무기 바인더를 포함하는 새로운 주형 재료(FA) 및 유기 바인더를 포함하는 새로운 주형 재료(FO)는 분류 후 얻은 주형사 부분 양(FK, FM)을 유기 바인더 또는 무기 바인더와 각각 필요한 첨가제와 혼합하여 생산된다.
주형 재료(FA, FO)로부터, 코어 또는 몰딩부가 기존 방식으로 주조 금형용으로 생산될 수 있다.
1　　　　　　그레인 분리 장치(grain separation apparatus)
2　　　　　　혼합 장치(mixing apparatus)
3　　　　　　린스 장치(rinsing apparatus)
4　　　　　　프리-세척 장치(pre-cleaning apparatus)
5　　　　　　처리 장치(treatment apparatus)
6　　　　　　린스 장치(rinsing apparatus)
7　　　　　　기계식 탈수 장치(mechanical dewatering apparatus)
8　　　　　　열 건조 장치(thermal drying apparatus)
9　　　　　　제진 장치(dedusting apparatus)
10　　　　　분류 장치(classification apparatus)
F　　　　　　주형사(moulding sand)
FA　　　　　무기 바인더를 포함하는 새로운 주형사(new molding material containing inorganic binder)
FAB　　　　주물사 혼합물(G) 내 무기 바인더가 있는 조각 또는 그레인 부분(proportion of fragment or grains with inorganic in the foundry sand mixture(G))
FK, FM　주형사 분량(molding sand partial quantities)
FO　　　　　유기 바인더를 포함하는 새로운 주형사(new molding material containing organic binder)
FOB　　　　주물사 혼합물(G) 내 무기 바인더가 있는 조각 또는 그레인 부분(proportion of fragment or grains with inorganic in the foundry sand mixture(G))
FS　　　　　미세 먼지(fine dust)
G　　　　　　주물사 혼합물(foundry sand mixture)
NL　　　　　중화 용액(neutralization solution)
RW　　　　　세척수(cleaning water)
RWKE　　　폐기 예정인 오염된 세척수(contaminated cleaning water(RW) to be disposed of)
RWF　　　　신선한 세척수(fresh cleaning water)
RWK　　　　오염된 세척수(contaminated cleaning water)
RWN　　　　중화 용액(N)으로 오염된 세척수(RW)(cleaning water(RW) contaminated with neutralization solution(N))
RWKV'　　프리-세척된 오염된 세척수의 부분 유동(partial flow of the pre-cleaned contaminated cleaning water)
RWKV"　　프리-세척된 오염된 세척수의 부분 유동(partial flow of the pre-cleaned contaminated cleaning water)
S　　　　　　슬러리(slurry)

Claims (15)

  1. 주형사(F)와 무기 바인더 및 주형사의 물성을 설정하기 위해 선택적으로 첨가되는 하나 또는 복수의 첨가제로 형성된 주물품을 나타내는 주조 코어 또는 몰딩부를 파괴함으로써 주형으로부터 주물품을 탈형할 때 쌓이는, 주형 재료 조각 또는 느슨한 주형 재료 그레인의 적어도 일 부분(FAB)을 포함하는 주물사 혼합물(G)로부터 주형사(F)를 회수하는 방법으로, 상기 방법은,
    a) 주형사(F)로부터 주물사 혼합물(G) 내에 함유되어 있는 무기 바인더 잔류물(AB)과 선택적으로 존재하는 첨가물을 용해시키기 위해 주물사 혼합물(G)과 세척수(RW)를 혼합하여 슬러리(S)를 형성하는 단계, 및
    b) 슬러리(S) 내에 함유되어 있는 주형사(F)로부터 무기 바인더 잔류물로 오염된 세척수(RWK)를 분리시키는 단계를 포함하는, 주형사 회수 방법에 있어서,
    세척수 및 주물사 혼합물(G)로부터 형성된 슬러리(S)의 공정 온도(작업 단계 a))가 50 내지 200℃인 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    슬러리(S)의 공정 온도가 70 내지 120℃인 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  3. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    세척수와 혼합(작업 단계 a))되기 전에, 주물사 혼합물(G) 내에 함유되어 있는 주형 재료 조각이 그레인으로 기계적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    작업 단계 a) 전에 주물사 혼합물(G)이 열교환기를 통과하고, 이를 통해 주물사 혼합물(G)을 예열하기 위해, 아직 뜨겁고 작업 단계 b)에서 주형사(F)로부터 분리된 오염된 세척수(RWK)가 채널링되는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    작업 단계 b)에서 주형사(F)로부터 분리된 오염된 세척수(RWK)가, 작업 단계 a)를 위해 유입되는 세척수(RW)가 가열되는 열교환기를 통과하는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    작업 단계 b)에서 쌓이는 오염된 세척수(RWK)가 작업 단계 a)를 위해 적어도 한번 재사용되는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    세척수 내 바인더의 용해도에 도달할 때까지 또는 세척수 내에 포함되어 있는 현택 재료의 비율이 우세할 때까지 재사용이 반복되는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    중화 용액(NL)으로 린스 또는 습윤되어 작업 단계 b)에서 획득한 주형사(F)의 pH 값이 5 내지 9의 pH 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    중화 용액(NL)으로 희산이 사용되는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    작업 단계 b)에서 획득한 주형사(F)를 기계적으로 탈수하는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    작업 단계 b)에서 획득한 주형사(F)를 80 내지 800℃의 건조 온도에서 건조하는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    주물사 혼합물(G)이, 주형사(F)와 유기 바인더로부터 형성된 주형 재료 및 선택적으로 주형 재료의 물성을 설정하기 위해 첨가된 하나 또는 복수의 첨가제로 형성된 주물 코어 또는 몰딩부의 조각 또는 그레인 부분(FOB)을 포함하는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    주형사(F)에 달라붙어 있는 유기 바인더 잔류물을 소실(burn)시키기 위해, 작업 단계 b)에서 획득한 주형사(F)를 적어도 500℃의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  14. 제11항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    주형사(F)를 건조하는 중에 유기 바인더 잔류물의 소실이 이루어지는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
  15. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    작업 단계 b)에서 획득한 주형사(F)를 분류하는 것을 특징으로 하는 주형사 회수 방법.
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