EP0628367B1 - Verfahren zum Regenerieren von Giesserei-Altsanden - Google Patents

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EP0628367B1
EP0628367B1 EP94108072A EP94108072A EP0628367B1 EP 0628367 B1 EP0628367 B1 EP 0628367B1 EP 94108072 A EP94108072 A EP 94108072A EP 94108072 A EP94108072 A EP 94108072A EP 0628367 B1 EP0628367 B1 EP 0628367B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sand
control modules
dust
dedusting
friction apparatus
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94108072A
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English (en)
French (fr)
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EP0628367A2 (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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
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
Application granted granted Critical
Publication of EP0628367B1 publication Critical patent/EP0628367B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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 adding the old sand in batches Grater for mechanical release of the binder cover from Grain of sand fed out by means of a conveyor deducted from the grater, dusted and into the grater returned and after several cycles if necessary is withdrawn as regenerated sand.
  • thermal and mechanical processing methods known for the regeneration of old foundry sands.
  • the thermal processes are particularly useful for organic binders that are not thermally stable.
  • these processes require a high amount of energy and on the other hand lead to gas emissions what an additional effort in the removal of environmentally harmful Gases required. It is therefore increasing mechanical rubbing and scrubbing processes have been investigated, which is the only effective one anyway with inorganic binders Provide opportunity to remove the binder cover.
  • Combined procedures have already been proposed to especially old sand mixtures with different types of binders work up.
  • the invention has for its object that mentioned methods for mechanical processing of Process foundry sands to optimize consistently high cleaning efficiency to obtain.
  • the invention is based initially on the knowledge that old foundry sands, due to their very different composition (fine substance content, which can still be activated bentonite, still-burned bentonite (oolitized bentonite), coal dust, content of coke and chamotte, which mostly adhere to the grain of sand, and content of pure quartz) also require a varying treatment in the mechanical processing by rubbing and in the separation of the components by dedusting.
  • 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.
  • these three process stages namely "rubbing" (R), “dedusting” (E) and “circulation” (U)
  • a certain nominal power is installed.
  • the invention is based on the further consideration that, depending on the quality, the old sand should be treated in the three process stages with varying effective output in order to achieve optimal regeneration with the lowest possible energy input while at the same time recovering the usable sludge (active bentonite, coal dust) and the least possible grain destruction in the To achieve quartz sand.
  • control module M The process stages R, E and U are therefore combined to form a control module M and a plurality of control modules M 1 to M n are provided which differ in the percentage of the effective power of the individual process stages R, E and U in relation to the nominal power.
  • These selected control modules M 1 to M n are stored in a control device.
  • the control device controls the grater, the conveyor and the dedusting device with a correspondingly selected sequence of the control modules.
  • 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.
  • 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 M 1 to M n , with a different percentage of the effective power of the dryer based on its nominal power. 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 also be set for each control module M 1 to M n .
  • the friction intensity in the grater can be different Type vary, for example by changing the Pressure of the friction tools, by fluidizing the friction space, by quickly withdrawing the used sand from the friction zone etc.
  • a grater that offers these possibilities offers is in the older patent application DE-A 42 37 838 described by the applicant.
  • the dedusting performance leaves vary in a simple manner that in that Intermediate vessel into which the old sand enters, purge air is promoted in a controlled manner.
  • SAND TYPE CONTROL MODULE SEQUENCE Core sand without bentonite sand M 1 , M 2 , M 3 , M 4 Core sand with dry, still burned bentonite sand M 5 , M 2 , M 3 , M 4 Core sand with moist, active bentonite sand M 6 , M 2 , M 3 , M 4 Dry bentonite sand with little core sand M 3 , M 2 , M 3 , M 2 M 3 , M 4 Moist bentonite sand with little core sand M 6 , M 2 , M 3 , M 2 M 3 , M 4 Core sand with relatively much core breakage M 7 , M 2 , M 3 , M 4
  • the quality of the used sand can be determined on a sample that is significantly smaller than the batch in an analysis generator consisting 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 assigned to certain control modules M 1 to M n and a certain sequence of control modules by means of a program.
  • 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.
  • Fig. 1 shows a diagram in which the absorbed force is plotted against time.
  • the Curve A is typical for old sand with low fines (Slurry), e.g. for a core sand while curve B is typical for old sand with a high proportion of fine particles (Slurry), e.g. a bentonite bond Molding sand.
  • Another method to get a quality statement about the old sand is that a sample of the old sand with a certain mass in a microwave dryer dried, the temporal temperature curve in the Sample measured and the temperature curve that qualifies the old sand to control the control modules and their sequence is used.
  • a sample with a defined mass is obtained dried in a microwave dryer.
  • Fig. 2 are two typical curves are shown.
  • the curve C shows an extensive plateau at 100 ° C, the old sand consequently contains a larger proportion of water during the Used sand according to curve D contains practically no residual moisture.
  • Another characteristic is the different strengths Rise after the 100 ° C plateau.
  • the sharp rise in Curve C is on a noteworthy carbon content attributed to rapid and strong heating of the sample leads, while curve D is relative shows flat constant temperature rise.
  • the curve C is typical for wet cast sand, while curve D for a core sand is representative. Because the microwave drying - just like the ramming method described above - can be carried out quickly, from the pressure curve 1 and the temperature curve 2 and from the respective maximum values very much quick statements about the composition of the old sand be won.
  • Another way to qualify the old sand, especially with regard to the existing fine and Very fine fractions, is possible according to the invention in that a sample of the old sand in an open sample container filled and pressurized with compressed air from below, whose pressure is set so that all particles below of a certain particle size and suspended and that above the level of the sample the Turbidity of the air flow and its qualifying the old sand time course recorded and the turbidity curve to control the control modules and their sequence is used.
  • This turbidity measurement which is inherent in the analysis of Gas / solid dispersions is known, in turn, provides a maximum turbidity value and a time course of the turbidity value. A steep climb and a high one Maximum values 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 for a core sand or an old sand in the area of foundry cleaning.
  • Another way of qualifying the straight processed sand during its treatment possible in that the during Dusting of the old sand treated in the grater discharged dust collected and per unit time
  • the amount of dust produced is gravimetric or volumetric recorded, the temporal dust quantity gradient thus obtained recorded and the height of the dust volume gradient and its course to adjust the duration of treatment is used in the grater.
  • bentonite-bound used sand shows with pre-dedusting a high and approximate in time constant dust level, which only after a certain Duration decreases significantly.
  • By recording the dust volume gradient and its shape during the dedusting is a quality assessment of the initial dust possible. Is there a significant drop in the Gradient, the old sand is sent to the dryer or fed to the grater and the treatment started, the rest of the process via those stored in the control unit Control modules is controlled. The one with pre-dedusting Dust can be recycled.
  • the method can be further optimized in that in the mechanical processing stage as dust-free as possible Used sand arrives because the dust content in the used sand Reduction of the friction and effective on the used sand grain Abrasive forces.
  • the dust acts as a lubricant, so to speak.
  • Such graters are usually the one here addressed type driven by an electric motor.
  • the friction and This has an abrasive effect on the used sand grain directly at the current consumption of the drive motor. It can therefore measure this current consumption and the measured value as a control variable for the duration of the treatment of the old sand be used.
  • the old foundry sand is placed in a feed container 1 fed, withdrawn from there by means of a conveyor 2 and placed on a vibrating screen 3, that for retention larger tuber of sand, impurities or the like.
  • a conveyor 4 passes on which a magnetic separator 5 is assigned and the used sand is pneumatic Transmitter 6 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 pneumatic Delivery line 12 and a pneumatic transmitter 13 connected to the storage bunkers 7, 8 and 9.
  • the dryer 11 which is preferably designed as a fluid bed dryer and therefore connected to a blower 15 via a line 14 on the outlet side opens into an intermediate vessel 16 for dedusting the old sand. This tundish will again from the blower 15 via line 17 with purge air provided.
  • the old sand comes over a down pipe 22 into a possibly collecting several batches Container 23, on the outlet side of which is again a pneumatic one Transmitter 24 is arranged, the regenerated sand via line 25 into a dedusting device 26 promotes from where the regenerated sand - possibly via another Sieve 27 - gets into a pneumatic transmitter 28.
  • This conveys the regenerated sand into one of the regenerated sand bunkers 29, 30 or 31, in which possibly different Sand types can be saved. From the regenerated sand bunkers 29, 30 and 31, the regenerated sand reaches by means of of a pneumatic transmitter 33 back to the foundry.
  • the dust cycle is described below: The on Feed container 1 and in the area of the conveyor 2 and the Screening machine 3 accumulating dust is immediately in the Dust collector 34 promoted.
  • the during treatment in Fluid bed dryer 11 and accumulating in the intermediate vessel 16 Dust enters a device via lines 35 and 36, respectively 37 or 38, in which the amount of dust and their temporal seizure can be recorded gravimetrically.
  • dusts e.g. Slurry
  • acts they are pneumatically in the lines 39 and 40 in the Sludge bunker 41 promoted.
  • the old sand bunker 7, 8 and 9 are via lines 42 and the dedusting device 26 via line 43 and the old sand bunker 29, 30 and 31 via line 44 to the dust collector 34 connected.
  • the dust collected there can also get into the Line 40 and thus in the dust bunker 41 for recycling be promoted.
  • the described graters 19 with the tundish 16 can be switched in the circuit, in principle be constructed arbitrarily. However, graters are preferred used as in the earlier patent application DE-A 42 37 838 of the applicant are described.

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)

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 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 Effektivleistung der einzelnen Verfahrensstufen (R), (E) und (U) bezogen auf deren Nennleistung 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 in einem vorhergehenden Verfahrensschritt bestimmten 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) bestehen kann, 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 Effektivleistung der einzelnen Verfahrensstufen R, E und U bezogen auf die Nennleistung 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 Feuchtegehalt getrocknet. Die Verfahrensstufe "Trocknen" (T) wird gleichfalls in die Steuermodule M1 bis Mn einbezogen, und zwar mit unterschiedlichem prozentualen Anteil der Effektivleistung des Trockners bezogen auf seine Nennleistung. 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 % Umwälz-Förderleistung,
  • 100 % Entstaubungsleistung (hohe Entstaubungswirkung)
Steuermodul M2
  • 100 % Reibleistung,
  • 30 % Umwälz-Förderleistung (längere Verweilzeit),
  • 100 % Entstaubungsleistung (hohe Entstaubungswirkung)
Steuermodul M3
  • 0 % Reibleistung (keine Reibwirkung),
  • 100 % Umwälz-Förderleistung (kurze Verweilzeit),
  • 100 % Bunker-Spülluft (hohe Entstaubungswirkung)
Steuermodul M4
  • 0 % Reibleistung (keine Reibwirkung),
  • 50 % Umwälz-Förderleistung (mittlere Verweilzeit),
  • 100 % Entstaubungsleistung (hohe Entstaubungswirkung),
Steuermodul M5
  • 100 % Reibleistung,
  • 100 % Umwälz-Förderleistung,
  • 100 % Entstaubungsleistung,
Steuermodul M6
  • 0 % Reibleistung
  • 50 % Umwälz-Förderleistung (mittlere Verweilzeit)
  • 100 % Trocknen (Heizen),
  • 50 % Entstaubungsleistung,
Steuermodul M7
50 % Reibleistung,
  • 50 % Umwälz-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 DE-A 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 Staubmengengradienten 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 Vorratsbunker 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 ausgesetzt 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 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 DE-A 42 37 838 der Anmelderin beschrieben sind.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Regenerieren von Gießerei-Altsanden, indem der Altsand chargenweise einem Reibapparat (19) zum mechanischen Lösen der Binderhülle vom Sandkorn zugeführt, mittels einer Fördereinrichtung (20, 21) aus dem Reibapparat (19) abgezogen, entstaubt und in den Reibapparat (19) zurückgeführt und nach gegebenenfalls mehreren Zyklen als Regeneratsand abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
    der Altsand aus dem Reibapparat (19) in ein Zwischengefäß (16) mit einer Entstaubungseinrichtung gefördert und zwischen diesem und dem Reibapparat (19) 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 Effektivleistung der einzelnen Verfahrensstufen (R), (E) und (U) bezogen auf deren Nennleistung unterscheiden,
    die Steuermodule M1 bis Mn in einem Steuergerät gespeichert werden und
    der Reibapparat (19), die Fördereinrichtung (20, 21) und die Entstaubungseinrichtung von dem Steuergerät mit einer entsprechend der in einem vorhergehenden Verfahrensschritt bestimmten Qualität des Altsandes ausgewählten Sequenz von Steuermodulen angesteuert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Altsand zunächst in einem Trockner (11) getrocknet, von diesem in das Zwischengefäß (16) und anschließend im Umlauf zwischen diesem und dem Reibapparat (19) geführt wird, und daß die Verfahrensstufe "Trocknen" (T) in die Steuermodule M1 bis Mn mit unterschiedlichem prozentualen Anteil der Effektivleistung des Trockners bezogen auf seine Nennleistung einbezogen wird und daß der Reibapparat (19), die Fördereinrichtung (20, 21) die Entstaubungseinrichtung und der Trockner (11) 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 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 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 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, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch betriebener Reibapparat verwendet wird, 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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