BE1005037A5

BE1005037A5 - Procede de traitement de regeneration selectif de sables de fonderie usages.

Info

Publication number: BE1005037A5
Application number: BE9100749A
Authority: BE
Inventors: Jacob Hermann
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1993-03-30
Also published as: NL9101320A; FR2665853A1; CS254191A3; GB2246974A; JPH04231142A; ES2044765A1; ITMI912256A1; IT1251223B; US5219123A; DE4121765C2; ES2044765B1; SE9102354D0; GB9117650D0; ITMI912256A0; GB2246974B; DK146691D0; DK146691A; CH681283A5; DE4121765A1; SE9102354L

Abstract

Le procédé comporte les étapes suivantes consistant à : - dans une première étape, séparer les parties de liant de la masse de base granulée, à l'aide de moyens mécaniques; - dans une deuxième étape, accélérer les grains de sable pour engendrer un effet de frottement des grains de sable individuels les uns par rapport aux autres; - dans un troisième étape, séparer (trier) les grains de sable de grande taille et les grains de sable de petite taille; - dans une quatrième étape, retraiter, le cas échéant, les grains de petite taille. Application à la régénération des sables de fonderie usagés afin de permettre leur réutilisation au moins partielle.

Description


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  DESCRIPTION 
PROCEDE DE TRAITEMENT DE REGENERATION SELECTIF
DE SABLES DE FONDERIE USAGES 
L'invention suivante concerne un procédé de traitement de régénération sélectif des sables de fonderie usagés, pour leur récupération et leur réutilisation à la place de sable neuf. 



   La technique du moulage de la fonte et de l'acier moulé, et ici plus spécialement la technique de fonderie, se sert de ressources qui dépendent considérablement des exigences et des contraintes imposées par la protection de l'environnement. Parmi ces ressources, il faut comprendre en particulier le sable de moulage à l'aide duquel le modelage du moule peut être réalisé. 



   On doit distinguer ici entre les sables naturels et les sables synthétiques. Ces derniers sont de purs sables de quartz, en général lavés et classifiés, ne contenant aucune adjonction d'additifs organiques ou minéraux, ni même d'impuretés. 



   On rend ce sable si pur et bien déterminé quant à sa granulométrie par la taille des grains individuels, apte à la fabrication des moules au moyen d'additifs bien choisis et bien dosés, de nature organique ou minérale. 



   Lors du cycle habituel du sable de moulage d'une fonderie, par exemple du sable vert à liaison d'argile, la plus grande partie du sable usagé stocké à l'endroit du décochage, est amenée par l'intermédiaire 

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 d'une installation de recyclage sur le lieu de récupération dans l'atelier de moulage au sable vert. Ce sable usagé est principalement un mélange de sable de moulage à liaison d'argile et de petites particules de sable à noyau reliées par des moyens chimiques qui est, pour la première fois, introduit dans le cycle comme sable neuf. Le sable usagé contient encore habituellement de l'argile colloïdale active (bentonite) ainsi que des résidus carbonés, en particulier de la poussière de charbon cokéfiée et poreuse.

   En outre, les grains de sable sont de plus en plus modifiés structurellement lors des cycles répétés parce qu'une partie de l'argile colloïdale est, d'une part, brûlée par la surchauffe du métal fondu et, d'autre part, adhère comme une couche céramique poreuse à la surface des grains de quartz (ce phénomène étant dénommé "oolithisation"). 



   Quelques procédés techniques ont été développés et utilisés qui permettent de séparer des grains de quartz les additifs usés comme la bentonite ou les résidus carbonés afin de permettre la réutilisation d'au moins le sable de quartz, qui est présent en grande quantité. La séparation du sable de quartz et des moyens de liaison usagés, et autres, s'effectue selon la technique appropriée mais diffère cependant en ce qui concerne les matériaux restants qui entourent encore les grains individuels et dont la partie totale est déterminée en pourcentage par des procédés d'essai. Les paramètres déterminés sont regroupés sous les termes de perte au feu, de schlamms, d'analyse de tamisage et de détermination de la valeur du pH et déterminent, dans leur totalité, la nouvelle récupération du sable. 



   Chaque paramètre de qualité de sable indiqué représente une valeur totale d'une certaine quantité de sable à vérifier. Dans la pratique cependant, le 

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 sable est évalué dans sa totalité dans l'état dans lequel il se trouve pour la régénération, sans tenir compte de la taille des grains qui le composent. 



   Pour l'évaluation de la qualité d'un sable, selon l'état de la technique, ces paramètres ne sont pas relatifs à la taille déterminée des grains individuels mais à la valeur moyenne obtenue résultant de la masse examinée. Pourtant, les procédés de mélange actuels et les appareils disponibles dans ce but permettent une distribution très régulière et homogène des liants sur les surfaces des grains de sable. Ceci implique que l'apport de liant soit fonction du poids mais pas de la surface. Les surfaces proportionnelles d'une quantité de sable examinée permettent que le dosage du liant ne se réfère pas au nombre de grains plus petits ou plus gros, mais à. la quantité en poids. 



   Dans la pratique des quantités de sable examinées identiques sur le plan de la masse présentent des surfaces assez différentes quand elles sont séparées en petits ou en gros grains. 



   Si on part du principe que la charge par unité de surface en produits d'addition des gros et des petits grains est identique, cela implique qu'un gramme de gros grains, par exemple, contient moins de liant que la quantité comparable identique de petits grains en raison des rapports de surface plus grands. 



   La totalité du sable se trouvant à régénérer quelle que soit la technique avec laquelle celui-ci est traité est soumise, en totalité, à un nettoyage global exigeant du temps et de l'énergie. Il paraîtrait conseillé de réaliser une différentiation au point de vue du temps, de la technique appliquée et de l'énergie utilisée en fonction des granulométries du sable. 



   Sur la base de cet état de la technique, la présente invention a pour but de proposer un procédé 

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 de régénération du sable de fonderie usagé, dans lequel le traitement du sable est effectué sélectivement en fonction des différences de granulométrie. On devrait ainsi obtenir un degré uniforme de propreté des grains de quartz indépendamment de leur taille. 



   A cet effet, selon l'invention, le procédé de régénération sélective des sables usagés de fonderie comporte les étapes suivantes consistant à : - dans une première étape, séparer les parties de liant de la masse de base granulée, à l'aide de moyens mécaniques ; - dans une deuxième étape, accélérer les grains de sable pour engendrer un effet de frottement des grains de sable individuels les uns par rapport aux autres ; - dans une troisième étape, séparer (trier) les grains de sable de grande taille et les grains de sable de petite taille ; - dans une quatrième étape, retraiter, le cas échéant, les grains de petite taille. 



   Selon divers modes de réalisation du procédé selon l'invention, l'on soumet les grains de sable de petite taille à un retraitement thermique qui est réalisé par voie mécanique, par exemple, par lavage suivi d'un séchage. 



   Le traitement thermique est réalisé avantageusement à une température d'environ   3000C   et comprend un sur-refroidissement de la masse de sable à traiter à une température   de -15 à -20oC.   



   La séparation de la partie de liant est réalisée par tamisage et les grains de petite taille sont évacués hors du système. 



   On va maintenant décrire ci-après le procédé suivant l'invention :
Dans une première étape de procédé, on réalise le traitement mécanique de base tel que : séparation du 

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 sable et des nodules, fractionnement des nodules, élimination des corps étrangers tels que particules métalliques, résidus de bois et de verre et similaires. 



  Un dépoussiérage, le cas échéant le séchage du sable ainsi que le refroidissement pour autant qu'ils soient nécessaires, sont également prévus. 



   Dans une deuxième étape de procédé, on réalise le traitement qualifié de la masse de sable. Le nettoyage du sable est prolongé par frottement et grattage, par dépoussiérage, par projection et, le cas échéant, par traitement thermique. Ceci entraîne la séparation des agents de liaison cokéfiés, frittés ou même brûlés des grains de quartz. Le traitement thermique du sable devrait être utilisé de façon très restrictive. 



   Après cette deuxième étape de procédé, on effectue un contrôle du sable afin de. déterminer les paramètres indiqués ci-dessus, tels que : la perte au feu, la proportion de schlamms et le pH, et de procéder à l'analyse par tamisage. 



   Jusqu'à cette étape du procédé, le sable est traité en totalité sans tenir compte de la granulométrie des constituants. Le tableau ci-après montre cependant que le sable régénéré présente, après la première et la deuxième étapes de procédé, les pertes au feu et les proportions de schlamms suivantes, en fonction de la granulométrie. 
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Granulométrie <SEP> Perte <SEP> au <SEP> feu <SEP> Schlamm
<tb> > 0,5 <SEP> mm <SEP> 0,65% <SEP> 0,37%
<tb> 0,09-0, <SEP> 125 <SEP> mm <SEP> 0,92% <SEP> 0,68%
<tb> 0,06-0, <SEP> 09 <SEP> mm <SEP> 1,18% <SEP> 1,58%
<tb> 
 
Les valeurs trouvées prouvent que pour des granulométries croissantes et pour la même durée et intensité de traitement les valeurs s'améliorent de plus en plus, c'est-à-dire qu'un sable grossier est plus propre qu'un sable à faible granulométrie. Etant donné que l'estimation de la valeur instantanée du sable est 

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 effectuée sur la valeur de mélange cas par cas, le bon sable grossier est régulièrement influencé de façon négative par le sable à faible granulométrie ou fin. 



   Pour éliminer cette influence négative, il faut effectuer une sélection entre les grosses et les faibles granulométries. C'est pourquoi, dans une troisième étape suivant l'invention, la masse de sable est séparée selon la granulométrie et les petits grains qui présentent, comme il a été prouvé, une proportion de schlamms et une perte au feu plus élevées, sont soumis à un traitement supplémentaire qui peut inclure un traitement thermique intensif. Le traitement thermique peut comporter aussi bien une élévation de température, qu'une diminution de température. Lors d'un traitement à des températures élevées, on va, selon l'invention, jusqu'à l'éclatement, de la couche de liant, etc., mais pas au-delà, jusqu'au brûlage. 



   Il est également possible de provoquer dans les liants d'enrobage, par une diminution de la température (congélation) à-15 à-20 C, des tensions thermiques qui permettent une fragilisation de la couche superficielle. Ensuite, la masse de sable peut être soumise à une régénération mécanique supplémentaire de telle façon qu'au cours de cette étape de procédé, l'on puisse faire éclater ce que l'on a dénommé des "blindages de substances nuisibles"et qu'il en résulte alors un grain propre. 



   Dès que le nettoyage des grains de faible granulométrie est terminé, ceux-ci sont ramenés dans la masse de sable et réintroduits dans le cycle du sable. 



  EXEMPLE
Dans une quantité déterminée d'un sable à régénérer, on sépare la partie de liant de la masse de base des grains de sable. Ensuite, la masse de sable soumise à un nettoyage préalable est soumise à un traitement pneumatique avant l'engagement préalable 

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 d'un triage entre les gros et les petits grains au moyen d'un tamis. Il s'est avéré qu'environ 25% du sable est évacué à cause de sa faible granulométrie pour laquelle il faut entendre une granulométrie dont le diamètre ne dépasse pas 0,1 mm. La masse à faible granulométrie évacuée est maintenue pendant un certain temps à une température d'environ 300 C à peu près jusqu'à ce qu'il se manifeste des tensions thermiques suffisantes dans le blindage des substances nuisibles pour engendrer une fragilisation.

   Le traitement thermique est interrompu avant qu'il ne se produise une égalisation des températures entre le centre du grain et la couche de substances nuisibles. Ensuite, le traitement mécanique de la masse des grains ainsi nettoyés continue jusqu'à ce que le blindage des substances nuisibles soit éclaté complètement sur chaque grain. 



   Le procédé décrit ci-dessus est particulièrement favorable à la protection de l'environnement parce qu'il n'exige aucun brûlage ou combustion, contrairement aux procédés thermiques connus, ce qui évite la pollution de l'environnement. 



   Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de régénération sélective des sables de fonderie usagés, pour leur réutilisation à la place de sable neuf, comportant : - dans une première étape, séparation du sable et des nodules fractionnement des nodules et élimination des corps étrangers à l'aide de moyens mécaniques ; - dans une deuxième étape, accélérer les grains de sable pour séparer une partie de liant et engendrer un effet de frottement des grains de sable individuels les uns par rapport aux autres ; - dans une troisième étape, séparer (trier) les grains de sable de, grande taille et les grains de sable de petite taille ; caractérisé en ce qu'il comporte en plus une étape qui consiste à soumettre les grains de petite taille à un retraitement thermique et/ou mécanique.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise le retraitement mécanique par lavage suivi d'un séchage.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé à une température d'environ 300 C.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique comprend un sur-refroidissement de la masse de sable à traiter à une température de-15 à-20 C.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la séparation de la partie de liant est réalisée par tamisage.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on effectue après la deuxième étape un contrôle du sable afin de déterminer les paramètres : perte au feu, proportion des schlamms et le pH.