JPH0596340A - 使用済み鋳造用砂の再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は使用済み鋳造用砂の再生方法に関す
る。 【構成】 高い割合に粘土分を含む使用済み砂の浄化の
ために高いプロセス温度が用いられるが、しかしその上
限は砂のシャモット化および有機結合剤成分の燃焼が行
われないように制限される。乾燥機および後に接続され
る機械的浄化段階における空気ガス混合物は循環され、
そしてその循環系から一部の空気ガス混合物の分岐と燃
焼により得られる熱エネルギーを利用してプロセス温度
に加熱される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機および無機の結合
剤成分など、特に高い割合に粘土、特にベントナイトを
含む使用済み鋳造用砂の再生方法に関し、そしてこの方
法は請求項１の前文の特徴を含むものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の方法は、例えばドイツ国特許公
開第３４００６５６号により公知である。これらの公知
の方法において使用済みの砂は機械的じゃま板を有する
回転ドラムの磁気分別機上に導かれ、そこでドラムを通
して導入される熱風により乾燥される。そのドラムは同
時に、必要ならば、砂の成分を粉砕しかつ砂粒に付着し
ている結合剤成分を摩擦により機械的に除去するために
役立つ。またこのため回転ドラム内に存在する粉砕用物
体も役立つ。しかしこの機械的除去はまた別の工程にお
いて衝撃分離機の助けにより行われ得ることが、例えば
ドイツ国特許第３１１０５７８号に知られている。

【０００３】中間貯蔵の後、前記の砂は既知の方法に従
って流動床炉に導かれ、その中で約８００℃の温度でま
ず化学成分（例えば、有機結合剤）が燃焼される。その
熱い砂は次に冷却ドラムを通り、その中で後浄化が行わ
れ、またそこで砂は冷風により室温まで冷却される。そ
の後砂は分別されてから、再使用に供給されることがで
きる。砂の乾燥のために流動床炉の熱い排気が利用さ
れ、その排気は乾燥機ドラムの排気フィルターへ導かれ
てから、すべてのガス状有害物質と共に再び濾過の後環
境を害しながら大気中へ放出される。また冷却機の排気
並びに砂をさらに輸送するために使用される空気も同様
にフィルターを通過した後大気中へ放出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋳物工場における使用
済み砂の再加工はますます重要になってきている。なぜ
ならば、使用済み砂の単なる保管は環境的理由からます
ます多くの困難に打ち当たるからである。それ故使用済
み砂の再生装置が次第に多く用いられるようになってい
る。これらの使用済み砂は化学的添加物、有機結合剤並
びに無機結合剤（例えば、粘土成分）を含む。その場合
に高い粘土含有率の使用済み砂の再生は特に困難を生じ
る。この粘土成分は（自然砂および封泥の場合には）は
高稜石として、モンモリロン石（ベントナイトの主成
分）として、およびムル石またはケイ酸アルミニウム
（シャモットの重要成分）として存在し得る。

【０００５】使用済み砂の単純な機械的浄化または再生
処理は、その砂が比較的僅かな粘度含量を有する場合に
のみ満足させるに過ぎない。それ故、例えば前記特許公
開第３４００６５６号による方法におけるように、しば
しばある熱処理工程、使用済み砂を約８００℃の温度に
加熱する工程へ移行することがある。この位の温度で有
機結合剤は燃焼され、そして含粘土成分はかなりの範囲
にムル石となって石英砂粒子に焼き直される。その砂は
かくしてシャモット化され、その際再生砂の中のシャモ
ットの割合はしばしば５％またはそれ以上に達する。し
かしその場合に、シャモット化は予定された結合剤成分
のより高い消費に導くという不利のあることが示され
た。そのほかに砂の表面がかなりの範囲に多孔質とな
り、それは同時に結合剤の消費をかなり高める。これに
加えてまた有機成分の焼失が伴い、そこでこの焼失によ
り同様に石英粒子中に空隙が生じる。

【０００６】砂の高温加熱のさらに不利な点は熱エネル
ギーの高い要求にある。またこの加熱の後砂粒子はもう
一度機械的浄化工程にかけられねばならない。この不利
な点は、もし使用済み砂を湿った状態で再生するなら
ば、幾分成功を伴って対処できる。しかしこれは付随し
て生じる沈殿汚土の処理に関して高いコストとかなりの
問題に導く。

【０００７】本発明の課題は上記の不利を回避し、かつ
良質の再生砂へ本質的により少ない費用で導く乾式再生
法を提案することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題は請求項１の教
示により解決される。

【０００９】前記のドイツ国特許第３１１０５７８号の
プロセスに源を発するある浄化プロセスでは、上記プロ
セスの第二の機械的浄化工程が熱的浄化工程に代替され
ている（ドイツ国特許公開第３８２５３６１号参照）。
この熱的再生工程には少なくとも一つの機械的再生がい
つも前と後に接続されている。この公知の配列において
熱的再生工程は、砂の被覆部が砂粒自身よりも明らかに
速く加熱され、そして砂の被覆部において再生不可能な
被覆のコークス化と脆化に導くような熱応力が発生する
ように配置されている。その際本質的には、被覆のみの
一種の熱衝撃処理によりその物理的挙動を変えて、次の
機械的再生工程において脆化した被覆がより容易に口を
開きかつはぜて剥がれるようにするのが目的である。そ
のため、熱ガス流自身が砂混合物の熱再生に必要である
よりもはるかに高い温度で、約１０００℃またはそれ以
上の温度を示すことが必要である。同時に加工される砂
と熱いガス流との間の接触時間は、砂粒子の加熱が約２
００〜３００℃の温度以上に達しないように短く定めら
れる。他方において、熱ガス流の導入温度は、アルミニ
ウム雲母が一瞬にして完全に溶けるか気化されるほど高
い。

【００１０】本発明による方法はそれに対して本質的に
異なる方向を目指している。

【００１１】本発明の新規な方法において、使用済み砂
の高温加熱は放棄される。粉塵として生ずる残渣はなお
結合力あるすべての乾燥成分を含み、鋳造作業工程に再
び導入されることができる。作業温度はすべての段階に
おいて、シャモット化も有機結合剤の焼失も起こらない
ように制限される。それにより熱エネルギーの要求はか
なり減ぜられる。しかし何よりもまず砂のｐＨ値の上昇
が避けられかつ石英砂表面の多孔度がかなり減少され、
その結果再生された砂の再使用の際に結合剤の必要量が
本質的に減じる。有機結合剤および特に粘土含有結合剤
は効果的に機械的に除去される。その際有機結合剤の残
留物は砂の細孔の中に留まる。これは砂粒の表面積のか
なりの減少に、すなわち滑らかな表面へと導き、それは
結果として結合剤必要量の減少をもたらす。その際温度
は最高５５０℃までに制限される。

【００１２】他の一つの利点は、プロセス用空気または
処理の際に乾燥工程および直接その後につながる（第一
の）機械的浄化工程を通して発生する空気ガス混合物
は、再生工程の後につながる乾燥フィルターおよび空気
加熱装置を通して循環されることにある。このようにし
て、プロセス用の熱は大幅に保存される。空気ガス混合
物の予定された割合はその際連続的に循環系から分岐さ
れ、そして後燃焼に供給される。後燃焼はまた、砂から
分離された粉塵状の成分の余分を不活性化するために役
立つ。そのような不活性化は、環境保護の理由から、こ
の成分をごみ捨て場に捨てる前に行うことが絶対に必要
である。分岐された空気ガス混合物の燃焼に際しておよ
び余分の塵埃成分の後燃焼の際に得られる熱エネルギー
は、循環系に導かれた空気ガス混合物の加熱または後加
熱のため自由に使うことができる。かくして量品質の再
生砂が得られるので、その再使用は制限されない。さら
にすべての環境保護上の要件を良く満足させるプロセス
管理が達成される。この新規な方法において得られる再
生砂はさらに結合剤の節約的使用を可能にする。最後
に、この方法はエネルギー消費の理由からもまたコスト
の理由からも特に有利である。

【００１３】特許請求項１による新規な方法はなおより
簡単な形にすることができ、そしてこの目的に適用され
ることができる。その際に装置および作業コストに関し
てなおかなりの節約を達成することができる。すなわ
ち、乾燥工程が満足させる課題と機能はまた最初の機械
的再生工程により引きつがれることができることにな
る。なぜならば、そこでは砂の強い機械的負荷のため乾
燥は非常に早く行われ、それにより使用済み砂は機械的
再生の始めに既に、その前につながる乾燥からそれを携
行所有しているごとき、一貫性を示す。この有利な請求
項１の方法の改変は請求項５の対象である。

【００１４】その他の従属請求項は、請求項１または請
求項５による方法の有益な発展または進歩に関する。

【００１５】本発明は次に線図に基づいて二つの実施例
により詳細に説明される。

【００１６】

【実施例】本発明の新規な再生方法は多段階式である。
添付図面において、使用済み砂は最初の処理段階の前
に、１で矢印２によって描かれているように磁気分別機
３などに供給されて、使用済み砂の中に存在する鋳物残
渣およびその他の金属部分を４で分離する。そのように
処理された使用済み砂は５で乾燥段階に供給される。こ
の段階は目的に沿えば粉砕乾燥装置から成り、ここで通
過する砂は運動状態に保たれ、砂の塊りは粉砕され、そ
して砂は熱い空気により乾燥される。５に供給される使
用済み砂は２〜３％の残留湿分を示すことがある。この
湿分は粉砕乾燥装置の中でできるだけ完全に除去され
る。粉砕乾燥装置内の砂の運動をショベルなどが引き受
けることができる。いろいろな適当の粉砕乾燥装置が知
られているので、詳しく述べる必要はない。

【００１７】装置に加えられる乾燥用空気は循環システ
ム７において導入される。空気加熱装置８の中で空気は
熱せられてから、９で乾燥装置６に供給される。乾燥用
空気の温度は最高５００〜５５０℃に調節される。粉砕
乾燥装置の中で使用済み砂は温められ、粉砕されそして
乾燥される。乾燥装置６を去る時の使用済み砂の温度は
約１２０℃になり得る。殆ど同じ温度で排気が１０で乾
燥装置から出て、これに直接接続された第一の機械的浄
化または再生装置１１に達する。段階１１においてこの
説明の序文で既に述べたように、単室または多室の衝撃
分離機が使用されると好都合である。その際必要になる
砂のための運搬媒体が導管１０を経由して段階１１に供
給される。その運搬媒体は、乾燥ゾーン６の中で発生す
る空気ガス混合物から成る。好ましくはこの運搬媒体は
同様に最高２５０℃までの高温に調節される。温度の調
節のために、加熱された空気は導管９から弁１７と導管
１６へ分岐され、そして導管１０において空気ガス混合
物に混入されることができる。段階１１から排出された
空気ガス混合物は導管１２を経由して乾燥フィルター１
３に供給され、そしてここから導管１４を経由して加熱
装置８に戻り、それから空気ガス混合物はプロセスへ再
び供給される。

【００１８】段階１１における機械的浄化の際に生ずる
大き過ぎる粒子は１８において分別除去される。粉塵状
の成分は空気ガス混合物と共に導管１２を経由してフィ
ルター１３の中へ配達されてから、２０で循環系から排
出される。

【００１９】弁２８により調節可能な空気ガス混合物の
一部は循環系７から導管２７を経由して連続的に分岐さ
れ、アフターバーナー２５において燃焼される。後燃焼
装置２５にまたフィルターから２０で排出される粉塵状
の成分の過剰の部分が２６で供給される。その燃焼経過
によりこの成分は不活性状態に転化されて、その結果そ
れは３２で排出され、そしてごみ捨て場に環境上の心配
なく捨てることができる。後燃焼装置２５で得られる熱
エネルギーは排気ガスに運ばれ導管３０により加熱装置
８内の熱交換機および場合により追加熱源に供給され
る。熱の放出の後、排気ガスは場合により適当な浄化の
後に３１で煙突に供給される。２７により排出される空
気ガス混合物の分量は新鮮な空気で循環系７に埋め合わ
されることができる。

【００２０】このように調製された砂は今や直接に冷却
し、そして再使用に供給されることができる。

【００２１】しかし第二の機械的浄化段階４０を後に接
続することは目的にかなう。この段階には自己の空気循
環系４７、４８が付いており、それは２０ａで粉塵状成
分を分別除去するために適当な濾過装置１３ａを有す
る。機械的浄化システム４０は浄化システム１１に対応
する仕方で形成されている。ここでもまた残りの過剰部
分を１８ａで排出することができる。

【００２２】第二の浄化システムを後に接続する場合
に、第一の空気ガス循環系に必要な補充空気を弁５０と
導管４９を経由して第二の循環系４７、４８から供給す
ることができ、そして後者は代わって５１で弁５２を経
由して補充空気を送られる。

【００２３】段階１１において調製された砂は、例えば
１２０〜２００℃の残熱を持って第二の機械的処理段階
４０に入る。この砂の進入温度はこの段階でプロセス温
度を決定する。この段階において、砂は、例えば１００
℃に冷却し、そしてこの温度で４５により後続の冷却機
５２に入る。砂をさらに冷却するために固有の冷却循環
系、例えば、水冷却循環系５１が役立つが、熱はそれに
熱交換機５３および、例えば、空気冷却５４を経由して
取り去られる。

【００２４】２０または２０ａで濾過装置から発生して
排出される微粉部分はなおベントナイトおよび炭素光沢
剤の活性な成分を含む。この粉塵状成分は従って新しい
生砂の調製においてかなりの割合に再び使用することが
できる。余分の粉塵状成分はこれに反して２６で、前述
のように、燃焼に供給される。

【００２５】第一の循環系において必要な空気量は、装
置の効率が５ｔ／ｈである場合には、例えば７０００Ｎ
ｍ³／ｈに成り得る。導管２７を経由して分岐される量
は約５０Ｎｍ³／ｈになる。粉砕乾燥機６内の温度は好
ましくは１２０〜５００℃であり、一方段階１１のプロ
セス温度は２５０℃以下に保たれると目的にかなう。乾
燥機６内の砂の滞留時間は約１時間であり、そして浄化
段階１１と４０においてそれぞれ約１／２〜１時間であ
る。空気力−機械的再生段階、例えば、衝撃分離機を使
用の場合に段階１１と４０における運搬媒体の速度は２
０〜４０ｍ／ｓｅｃになる。

【００２６】上記の数値は特定の装置レイアウトに関す
るものである。それらの値はそれぞれの条件および装置
の設計に関係する。

【００２７】加熱装置８は後燃焼装置な後に接続された
熱交換機および接続可能な加熱設備から成れば目的にか
なう。

【００２８】図２によるレイアウトは、図１によるもの
とはただ磁気分別機３と第一の機械的浄化または再生装
置１１の間の領域においてのみ異なっており、そして前
記再生装置はこの実施例では直接３の後に接続されてい
る。高温ガス循環系７の加熱空気は第一の機械的再生段
階１１に直接供給され、そして従来と同様に導管１２を
経由して閉路の循環系７に再び供給される。弁１７を経
由して、例えば、短絡管１７ａを経由して導管１４から
より冷たいガス混合物の一部の混入により、導管１６内
のガス混合物の供給温度は所望の値に調節されることが
できる。この供給温度はそれぞれの場合に最高５５０℃
である。しかし好ましくは第一の機械的浄化段階へのガ
ス混合物の供給温度は、２５０℃を超えないある値に調
節される。

【００２９】図１に比較して、図２による装置は簡略さ
れており、そしてより環境保護的にかつよりエネルギー
を節約するように実施され得ることが示される。またこ
の方法において結合剤成分はさらに非常に高い結合力を
有するので、これは直接に再び型製作用の再生砂の調製
に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１による方法の実施のためのレイアウト
線図。

【図２】請求項５による方法の実施のためのレイアウト
線図。

【符号の説明】

３ 磁気分別機 ６ 乾燥段階（粉砕乾燥装置） ７ 空気ガス循環系 ８ 加熱装置（熱交換機） １１ 第一機械的浄化段階（衝撃分離機） １３ 乾燥フィルター ２５ 後燃焼段階（アフターバーナー） ４０ 第二機械的浄化段階 ４７ 空気循環系 ４８ 空気循環系 ５２ 冷却機

フロントページの続き (71)出願人 591133893 キユンケル−ヴアーグナー、ゲゼルシヤフ ト、ミツト、ベシユレンクテル、ハフツン グ、ウント、コンパニー、コマンデイトゲ ゼルシヤフト ＫＵＥＮＫＥＬ−ＷＡＧＮＥＲ ＧＥＳＥ ＬＬＳＣＨＡＦＴ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲ ＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵＮＧ ＆ ＣＯ ＭＰＡＧＮＩＥ ＫＯＭＭＡＮＤＩＴＧＥ ＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ドイツ連邦共和国、3220、アルフエルト ／ライン、ハノーフエルシエ、シユトラー セ、59 (72)発明者 エカルト、シヤールシユミツト ドイツ連邦共和国、3220、アルフエルト ／ライン、ベルクシユトラーセ、７

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機および無機の結合剤成分、例えば粘
   土、特にベントナイトを高い割合に含む使用済み鋳造用
   砂の乾式再生方法であって、残存湿分を有する使用済み
   砂が金属残分の選別の後まず乾燥段階において運動状態
   に保たれ、砂の塊は粉砕され、砂の残存湿分は加熱空気
   により除去され、乾燥された砂は少なくとも一つの浄化
   段階において機械的に浄化され、その結果生じる粉塵状
   の成分は空気流により排出され、乾燥し浄化された砂は
   次ぎに加工温度に冷却される再生方法において、粘土含
   有結合剤の燒結温度より明らかに下のかつ有機結合剤の
   燃焼温度より下の温度の加熱空気が前記乾燥段階に供給
   され、空気供給温度は最高５５０℃に制限され、乾燥さ
   れた砂は機械的浄化段階へ直接に供給され、乾燥段階か
   ら引き出された空気ガス混合物は閉回路の循環系内で、
   後接続された機械的浄化段階、乾燥フィルターおよび加
   熱装置を経由して再び乾燥段階に供給されることを特徴
   とする使用済み鋳造用砂の再生方法。
2. 【請求項２】 空気ガス混合物の循環系からあらかじめ
   定められた一部分が連続的に分岐されて後燃焼段階へ供
   給され、後燃焼段階において得られる熱エネルギーが加
   熱装置に送られることを特徴とする請求項１に記載の方
   法。
3. 【請求項３】 乾燥が粉砕乾燥段階において行われるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 機械的浄化段階において砂から分離され
   た粉塵状成分の余剰部分および／または並みはずれて大
   きな粒子もそれらの不活性化のために後燃焼段階へ供給
   されることを特徴とする請求項１より３までのいずれか
   一項に記載の方法。
5. 【請求項５】 砂および最高５５０℃の供給温度に加熱
   された空気が乾燥段階を回避して直接に機械的浄化段階
   に供給されることを特徴とする請求項１より４までのい
   ずれか一項に記載の方法。
6. 【請求項６】 最高２５０℃までの温度の加熱空気が単
   室または多室の衝撃分離機から成る第一の機械的浄化段
   階に供給されることを特徴とする請求項１より５までの
   いずれか一項に記載の方法。
7. 【請求項７】 第二の、好ましくは空気式−機械的に働
   く、浄化段階が第一の空気式−機械的浄化段階の後に直
   接に接続され、そのプロセス空気が別個の閉路の循環系
   内で乾燥フィルターを経由して導かれることを特徴とす
   る請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 加熱されたガス混合物の閉路循環系から
   連続的に分岐されかつ後燃焼に供給される量が連続的に
   第二の機械的浄化段階の別個の閉路循環系から埋め合わ
   されることを特徴とする請求項７に記載の方法。