SE438799B - Anordning for regenereringsbehandling av till overvegande del lerbunden gammal gjuterisand - Google Patents

Description

7903266-0 verkningen använda kemiskt åldringshärdande bindemedelssystem. Dessu- tom skulle förbrukningen av flytande kemisk bindare vara mycket för hög till följd av de oolitiska kornskalens och kolkornens porositet såväl som på grund av slammmaterialirmehållet. Det är därför uppenbart att en regenerering av gammal sand för återanvändning med kemiska bindare i kärnmakeriet är avsevärt svårare än den tidigare nämnda vanliga anrik- ningen med grålera och vatten. För att gammal sand i återanvändning skall kurmaïtillföras istället för ny sand måste den regenereras på ett sätt som i stor utsträckningförlänar den egenskaperna hos ny kvarts- sand. Sålunda leder ett tvättningsförfarande, vilket endast avlägsnar slamnaterial, scm regel inte till detta mål.

Ett förslag till en regenereringsbehandling är redan tidigare känt (DE-OS 22 52 217 och 22 52 259), enligt vilket den gamla sanden först sönderdelas med avseende på kornstorlek och därefter vid 550 - l300°C glödgas och slutligen underkastas en kornrengöring genom mekanisk och/ eller pneumatisk nötning av kornen mot varandra. Detta medför dock en avsevärd kostnad vad gäller maskinella anordningar genom vilka materialet i tur och ordning måste löpa; vidare energibehovet framförallt för glödgningen betydande. Dessutom är det tvivelaktigt om de på kornen fastbrända lerskalen låter sig avlägsnas i tillräcklig utsträckning endast genom nötning även efter en föregående glödgrxings- behandling.

Föreliggande uppfinning syftar däremot till en verksam och samtidigt ekonomisk regenerering av gammal sand, dvs de fysikaliskt- tekniska betingelserna för insättningen av regeneratet istället för ny sand skall uppfyllas likaväl som inbesparingar som regel skall erhål- las genom det starkt' förminskade behovet av sand och bortfallet av deponeringskostnader.

Lösningen enligt uppfinningen på detta problem framgår av den kännetecknande delen av kravet l.

Med hjälp av anordningen enligt uppfinningen låter sig kombi- nerad slag- och poleringsbehandling vid samtidig, fortskridande avdam~ ning, på fördelaktigt sätt genomföras i en enda maskin utan upprepad omtappning av sanden i olika aggregat. En föregående, särskild sönder- delning av klumparna och i synnerhet en glödgningsbehandling bortfal- ler. Förfarandet måste förlöpa diskontinuerligt då ett kontinuerligt 7903266-0 arbetssätt inte skulle leda till några goda resultat.

Det kan vara lämpligt att efter genomförd mekanisk behandling underkasta sanden en kemisk efterbehandling vilken binder de kvarva- rande fina partiklarna på de rengjorda sandkornens yta och vilken där- vid även tätar kornens mikroporer. Även en dylik efterbehandling låter sig på fördelaktigt sätt genomföras i samna anordning.

Väsentligt för regenereringsbehandlingens framgång är den kombinerade slag- och polerpåkänningen med samtidig avdarnraing på en torr sandbeskicknng under tillräcklig tid. Genom slagbehandlingen sön- derdelas snabbt de befintliga klumparna av den gamla sanden och i an- slutning härtill åstadkommer den upprepade intensiva accelerationen, retardationen och poleringen en avslipning av de spröda, fastbrända lerskalen från sandkornen. Genom den torra poleringen mals därvid fram- förallt de relativt mjuka, men ändå i torkad och bunden form förhan- denvarande slammaterialen såväl som mjuka korn av kolhaltiga bestånds- delar sönder till ett pulver, för att dessa delar med hjälp av kast- siktning skall kunna separeras och avskiljas från de kompakta sandkor- nen. Poleringen åstadkommer vidare - även i samverkan med oolitise- ringen - en tilltagande önskad avrundning av de tidigare kantiga sand- kornen. Det är viktigt att avskiljningen av slammaterialen och det fortlöpande alstrade dammet sker kontinuerligt, eftersom under den me- kaniska behandlingen ansamlingen av dylika pulverlilmande beståndsde- lar är stor och eftersom en för hög andel därav i sandmassan skulle däxrpa slag- och polerpåkärmingen.

Man har funnit att de nämnda, kombinerade förutsättningarna vad gäller den regenererade gamla sandens beskaffenhet nämligen: - mindre än 2% slammaterial (dvs partiklar mindre än 20p), - mindre än 1% aktiv grålera (båda med avseende på gmndmas- sans vikt) , - kornens oolitiseringsgrad mindre än 8% utgör minimiförutsättningarrna för en framgångsrik återanvändning istäl- let för nysand då därmed de vanliga kemiska bindarna inte påverkas ne- gativt i sin verksamhet odn då deras förbrukning förblir inom ekono- miskt försvarbara gränser (oolitiseringsgraden definieras som andelen av de på sandkornen fixerade, dödbrända, oolitiska grålerskalan, i för- hållande till den tvättade och vid 900°C glödgade sandandelen mindre än 7903266-0 20,11) . förlusten, vilken för det mesta beror på koldamm, fastlägga en förut- sättning och att utsträcka regenereringsbehandlingen så länge tills denna uppgår till mindre än l,5% i den gamla sanden.

Den nödvändiga behandlingstiden tills man uppnår de nämnda fö- rutsättningarna, motsvarande de respektive förhållandena i sandsyste- met, kommer att vara olika och kan erhållas genom enkla försök. Under behandlingen uppnås naturligtvis som regel inte alla gränsvärden sam- tidigt. Behandlingskostnaden kan i många fall minskas exempelvis däri- genom att man först upphör med den mekaniska behandlingen (slag- och/eller polerbehandlingen) och fortsätter vidare med frånskiljningen av de fina partiklarna (avdanming). För återanvändningen kan, i synner- het med avseende på bindarbehovet, i många fall en ytterligare sänk- ning av slammaterials- och grålerjxmehållet under de angivna gränserna ge fördelar. Med en ren torravdamning, exempelvis skaksiktning, ger detta visserligen .en extra kostnad, dvs en oproportionerlig förläng- ning av behandlingen. En kemisk efterbehandling i anslutning till torr- genereringen kan därvid vara lämplig, eftersom därvid inte endast de fina partiklarna fullständigt avlägsnas genom bindning vid kornens yta utan även sandkornens mikroporer och de oolitiska skalresterna till- sluts.

På detta sätt låter sig gammal sand regenereras i en viss ut- sträckning så att den vad gäller sammansättning oda struktur endast o- väsentligt skiljer sig från god nysand. Som mått på den bindemedelsför- bruskning som ekonomiskt och användningstekniskt sett skall betraktas i första hand utrönas vid nysand lämpligtvis linoljebehovet. Det är den- na, tillförselmängden av linolja till ett sandprov, som krävs for att erhålla en brottgräns av 100 kg cm2 med standardprovkroppar som be- handlas i ugn under 2 timmar vid 230°C och som i anslutning härtill avkyls i en exsickator. Bästa sortens kvartssand har ett linoljebehov av ca. l,l - l,5% och de vid en jämförelse härmed vid regenererad gam- mal sand erhållna värdena ger ett mått på regenereringsbehandlingens lönsarrhet.

Aktiv bentonit tämligen starkt hygroskopisk och upptar vid rumstemperatur 10 - 15% fuktighet från den omgivande luften, varigenom I bestämda fall kan det vara lämpligt att även för glödgnjngs- , 'Y 7903266-0 den antar ett tvållilmande till oljigt tillstånd. I varmt, torrt till- stånd är den däremot hård och spröd och därigenom lätt polerbar. För en frarngångsrik regenereringsbehandling, och då i synnerhet den grundliga avdamningen, är därför en tillräcklig torrhet hos behandlingsgodset en förutsättning. Detta garanteras i allmänhet vid en temperatur hos den gamla sanden av ca. 50 - l50°C vid behandlingens början. Med fördel kan härvid gjutvärmen från den tidigare användningen av den gamla sanden utnyttjas. I andra fall, i synnerhet en längre tid förflyter mellan urpackningen och regenereringen, är en förvärrming av beskickningen med galmnal sand till det nämnda temperaturområdet lämplig, lämpligtvis dock till en temperatur lägre än IOOOC. Det har dock visat sig att sanden under behandlingen uppvärms av sig själv genom friktionsvärmern vid po- leringen.

Den regenererade gamla sanden används som regel blandad med en viss andel ny sand och insätts företrädesvis vid kärntillverkningen tilsammans med de där vanliga kemiskt åldringshärdande oorgarnska eller organiska bindemedlen. I normalfall används regeneratet naturligtvis i samma drift där den gamla sanden hopsamlas. Dock är alltefter de eko- nomiska realiteterna även en överföring till en annan drift tänkbar.

Såsom nämnts kan förutom anskaffningen av nysand (kostnader, lämpliga källor) även kostnaderna od: problemen med avlägsnande av avfallssan- den såväl som miljöproblem vara viktiga grunder för en regenerering av ganunal sand. Som produkt kan regeneratet till följd av det inte full- ständigt undanröjda gammal-sandtillståndet, framförallt rest-oolitise- ringen - vid en jämförelse med ny kvartssand avgjort även uppvisa gynn- sammare gjuteritekniska egenskaper, såsom reducerad benägenhet för ex- pansionsfel, varmsprickning och antändning. Härtill kan man även räkna med en starkt minskad kornporositet och ett på kornens yta fixerat skal av kvarvarande fina partiklar såsom resultat av en eventuell kemisk efterbehandling .

Nedan kornmer ett konkret utföringsexempel på ett regenererings- förfarande utfört med hjälp av anordningen enligt uppfinningen att be- skrivas: Tabellen åskådliggör verkan av den beskrivna regenereringsbe- handlingen i fall med två olika prov A och B av gammal sand från olika gjuterier. I en regenereringsanordning, sådan den kommer att beskrivas 7903266-0 nedan i anslutning till bifogade ritningar, skedde den kombinerade me- kaniska slag- och poleringsbehandlingen med fortskridande avdamning under 15 minuter, och i anslutning härtill fortsatte men med dammav- skiljningen ensam under ytterligare 5 minuter. Eftersom därigenom de erforderliga minimíbetingelsema redan uppnåtts följde i samma anord- ning dessutom en kemisk efterbehandling, med hjälp av vilken linoljebe- hovet ytterligare kunde sänkas i avsevärd utsträckning. I tabellen be- tyder V tillståndet före den mekaniska behandlingen och N tillståndet efter den mekaniska behandlingen men före den kemiska efterbehandling- en.

TABELL A Gamnal sand från aducer- godsgjuteri Slanmaterialinnehåll % V 6,9 i N 1,3 Total glödgningsförlust % V 1,85 N 0,1 Oolítiseringsgrad % V 16,2 N 8,0 Innehåll av bentonit med bindfórrrxåga % V 4,1 N 0,8 Lánoljebehov % N 2,4 Keznisk efterbehandling: (tillsatser i ml 100 kg sand) Fosforsyra konc. för förneutralisering 60 Fenolhartsbindernedel 800 Paratoluolsulfonsyra 300 B Gamnal sand från gzrågjuteri _ 8,4 1,0 5,0 0,5 10,0 2,2 5,3 0,5 1,3 250 7903266-0 forts. A B Ganmal sand Gammal sand från aducer- från grågjuteri godsgjuteri Linoljebehov i % efter kemisk efterbehandling 1,35 l,1 Linoljebehov för den an- vända nykvartssanden i % (jäxnförelse) 1,1 1,25 Det för efterbehandling vid ovanstående exempel använda fenol- harts-bindemedlet härdar kallt med den tillsatta paratoluolsulfonsyran eller redan med i sanden befintliga sura material, impregnerar de be- fintliga porerna i saltkornen och fixerar de kvarvarande fina partik- larna på sandkornens yta.

Såsom frarngår firms vid sanden B särskilt gynnsamma förutsätt- ningar för regenereringen. Det visar sig att man skulle kunna klara sig även med en kortare mekanisk behandling och att en kemisk efterbehand- ling kan bortfalla.

Den kemiska efterbehandlingen består däri att den mekaniskt be- handlade sanden intensivt blandas med en dess vattenupptagning motsva- rande mängd impregnerings- och fixeringsfluid. Därvid sveper de fina partiklarna likformigt in kornen och fixeras därpå som ett glatt skal och görs sålunda till en fast beståndsdel på kornet så att de i.nte kan blanda sig med det senare tillsatta kärnbindemedlet och så att de inte längre kemiskt och/eller fysikaliskt kan påverka detta.

Efterbehandlingen har sålunda till uppgift att vid behov neu- tralisera sanden och fixera det kvarvarande damrnet och göra den kombi- nerbar med kemiska bindemedel samt även att förbättra den arbetshygie- niskt.

För behandlingen kan oorganiska eller organiska material använ- das vilka härdar i kallt eller varmt tillstånd. Kallhärdande system föredras av ekonomiska skäl. Därvid kommer ifråga en koncentrerad fos- forsyra med en tillsats av aluminiumhydroxid och/ eller med en efterföl- jande torkning av den behandlade sanden vid 300 - 3500 , och en xrorxo- 7903266-0 aluminiumfosfatlösníng med en tillsats av aluminiumhydroxid och /eller med fosforsyra och monoalmnirximnfosfat kan även användas kombinerade med varandra.

Vidare kommer ifråga vattenglas med efterföljande torkning av den behandlade sanden, varvid samtidigt en neutraliseringsverkan er- hålls vid sur sand, kallhärdande konstharts vilka härdar med hjälp av syror, exempelvis paratoluolsulfonsyra eller fosforsyra, såsom de an- vänds .såsom sandbindemedel i gjuterier, organiska bindemedel av alla slag, med efterföljande lufttorkning eller varmtorknirlg för avlägsnan- de av lösningsmedlet samt oorganiska bindemedel såsom exempelvis kisel- saltlösning. I många fall är det tillräckligt att med hjälp av en li- ten mängd vatten fixera restslammaterialet, som kvarblir efter pole- ringsbehandlingen, på sandkornen. Detta kan på mest ekonomiskt sätt ske i trumman.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande i anslutning till bifogade ritningar på vilka fig l är ett vertikaltsnitt genom anordningen virflcelrätt mot dess tmrraxel och fig 2 är ett snitt längs linjen II-II i fig l varvid för bätt- re översikt halva sandbeskickningen. inte visas.

Den visade cüskonünuerligt arbetande regenereringsanordningen uppvisar huvudsakligen en med liggande, företrädesvis horisontal axel anordnad, cylindrisk trumma 10, vilken för påfyllning och tömning av en gammal-sand-beskickning 18 på Omkretsen är försedd med en dörr 12.

Trumman l0 vilar på drivvalsar 14 vars axlar 13 styrs i lagerbockar 15 och vilka drivs av en motor 16 via en reducerväxel l7. Koaxiellt med trumaxeln är två stationäraaahåliga axlar i form av rörsektioner 20, 21 fasthållna i socklar 22 vid trummans båda sidor. På varje rörsektion 20, 21 är en plåtskiva 24 fastsatt var och en i planet för respektive trumfrontvägg. De bägge skivorna 24 fyller så gott som upp ett motsva- rande cirkelformigt urtag i varje trumfrontvägg, varvid den ringformi- ga spalten är överbryggad med en lämplig tätning, exempelvis med en resp. ringformig gummiremsa 25, vilka är fastsatta på insidan av resp. skiva 24. I de bägge rörstyckena 20, 21 är en axel 26 lagrad vilken medelst jämförelsevis högre varvtal drivs av en motor 28 och vilken i trummans 10 inre uppbär ett slagverktyg 30, vars företrädesvis med m 7903266-0 axeln parallella slagbalkar roterar åt samma håll som eller ännu hell- re åt motsatt håll mot trumman (se dubbelpilen i fig l).

I trummans 10 övre område befinner sig en stationär avstrykare 32, vilken i närheten av trummans innervägg sträcker sig parallellt med en mantellinje och som är försedd med styrplåtar 34 i sidorna. Mellan området för slagverktyget 30 och området för avstrykaren 32, odn före- trädesvis förbunden med den senare, är en avdarnruingsanordning i form av en suglåda 36 anordnad. Avstrykaren 32, suglådan 36, ett från derma ut- gående sugrör 38 såväl som ett radiellt liv 37 bildar med fördel en styv enhet som är fast förbunden med de bägge stationära rörsektioner- na 20 och 2l. Sugröret 38 mynnar på fördelaktigt sätt i rörsektionens 21 inre, vilket via en filterermet 40 är förbundet med en fläkt 42 som alstrar en i suglådan 36 inträdande sugluftström. En variant består däri att avstrykaren borttages; sanden faller även på detta sätt på rotorn.

Drivmotorerna l6 och 28 såväl som fläkten 42 är alltefter driftsbetingelserria in- och urkopplingsbara var för sig. Vid roterande trumma 10 transporteras fortlöpande ett sandskikt 44 upp från den ned- till i trumman liggande torra gammal-sand-beskickningen 18 tack vare centrifugalkraftsverkan och inre friktion. Trummans varvtal :måste vara sådant att en meddragning av sanden garanteras. När sarxdskllktet 44 slår emot avstrykaren 32 frigörs det från truurunans vägg och riktas i en fal- lande ström 46 nedåt huvudsakligen mot trummans axel. Den fallande strömmen kommer därvid i området för slagbalkarna hos det snabbt rote- rande slagverktyget 30 och från detta slungas sanden huvudsakligen i en stråle 47 utåt mot trumväggen och leds där åter nedåt.

På detta sätt befinner sig massan av den gamla sanden ständigt i omlopp i trumman. När den fallande strömmen 46 sammanträffar med slagverktyget utsätts sanden vid varje tillfälle för en kraftig slag- liknande acceleration och vid den efterföljande tillbakastudsningen mot trummans innervägg retarderas den på motsvarande slagliknande sätt.

Denna slagpåkänning upprepas ständigt eftersom sandmassan under behand- lingstiden av ca. 1/4 - l timme utför ett stort antal varv. Dessutom poleras sandmassan l8 intensivt vid rotationen, och detta närmare be- stämt genom den ständiga rörelsen av sandkornen mot varandra, genom friktion mot trumväggen såväl som framförallt vid avlänkning av sand- 7903266-0 lO skiktet 44 mot avstrykaren 32 och varje gång en slagbalk stöter emot ett "sandpaket" ur den fallande strömmen 46. Det vid denna mekaniska behandling i sandmassan sig hopande dammet avskiljs med hjälp av den beskrivna pneumatiska avdarni-:ingsaxlordningexm fortlöpande och samlar sig i filterenheten 40. Särskilt gynnsamt för den verksamma avdamningen är anordnandetrav suglådan 36 med sugöppningen intill den fallande ström- men 46 varigenom en kastsilatning av den uppluckrade sandmassan kommer till stånd. Tilluften kan exempelvis träda in i trumman vid den som ett slags klaffventil verkande tätningen 25 och genom rörstycrket 20 eller också genom särskilda icke visade inloppsöppningar, företrädesvis i skivorna 24.

Ett exenpel på en behandlingsanordning av beskrivet slag skul- le konstrueras med en irmerdiaxneter för trumman av en meter oda med en diameter för slagverktyget av 0,6 meter. Vid ett varvtal för trumman av 0,7 varv/sekund får man en för samrotationen normgivande periferi- hastighet vid txumman av ca. 2,2 meter/sekund och med ett varvtal för slagverktyget av 24,7 varv/sekund får man en träffhastighet för slag- balkarna mot sanden av ca. 46 meter/sekxmd. Denna periferíhastighet är nonngivande för slagaccelerationens häftighet och i arusllitrfing härtill retardationen vid sandens stöt mot trumman och skall i varje fall upp- gå till åtminstone 30 meter/sekund.

Såsom redan nämnts kan det vara lämpligt att efter tillräcklig mekanisk påverkan av sanden avbryta slagverktygets 30 drift och att fortsätta med avdarmingen ännu en tid med roterande trumma. Vid försök har det visat sig att på detta sätt bortsugs mindre sand. Såvida en ke- misk efterbehandling krävs i anslutning härtill kan denna likaledes företas i trumman lO. I detta syfte kan en sprutanordrxing för fördel- ning av behandlingsfluiden i sandbeskickningen anordnas i trumman, lälnpligtvis i form av ett munstycksrör 48 vilket såsom framgår är mon- terat i området för den fallande strömmen 46. Med hjälp av denna sprut- anordning kan på enkelt sätt den nödvändiga fluidmängden fördelas i sandbeskickníngen 18 vid stillastående slagverktyg 30 och avstängd pneumatisk avdamningsanordning, men vid roterande trumma lO. Fluid- mängden är i regel så liten att den fullstänügt upptas av mikroporer i sandkornen och den kvarvarande slammaterialandelen så att sanden för- blir "rinnande" .

Claims (4)

7903266-0 ll PATENTKRAV

1. Anordning för regenereringsbehandling av till övervägande del lerbunden gammal gjuterisand för dess återanvändning i stället för ny sand, med en trumma som medbringar den gamla sanden och vid sandens rotation runt en liggande axel separe- rar denna i en kornig grundmassa och vid kornen vidhäftande bind- och tillsatsämnen, och med en i trumman anordnad utsug- ningsanordning som avlägsnar de avskiljda bind- och tillsats- ämnena ur trumman, k ä n n e t e c k n a d av att i trummans (10) inre är anordnade en avstrykare (32) vilken avlägsnar den gamla sanden (44) från trummans roterande innervägg, och ett slagverktyg (30) som mottager den avstrykta gamla sanden (46) och löpande accelererar denna, och vilket är tillordnat utsug- ningsanordningen (36) vilken mottager de därvid från kornen avnötta bind- och tillsatsämnena.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att utsugningsanordningen (36) är anordnad intill den av avstry- karen (32) till slagverktyget (30) styrda fallande strömmen (46) av gammal sand, mellan den roterande trumväggen och slag- verktyget (30).

3. Anordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att i trummans (10) inre är en sprutanordning (48) anordnad vilken påverkar den gamla sanden med en behandlingsfluid.

4. Anordning enligt något eller några av kraven l - 3, k ä n n e t e c k n a d av att slagverktyget (30) har en i förhållande till trumman (10) motsatt rotationsriktning.