Verfahren und Vorrichtung zum Nassregenerieren von Giesserei-Altsanden

Abstract

 Gießerei-Altsande, insbesondere tongebundene Altsande, werden auf nassem Wege dadurch regeneriert, daß der mit Wasser versetzte Altsand vorentschlämmt, das Altsand/Wasser-Gemisch in mehreren hintereinander geschalteten Attritionsstufen einer Reibwaschanlage behandelt, das Gemisch jeder Attritionsstufe abgezogen und entschlämmt und das entschlämmte Gemisch der jeweils nächsten Attritionsstufe zugeführt wird und schließlich der erhaltene Regenerat-Sand entwässert und getrocknet wird. Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens besteht aus wenigstens zwei Reibwaschanlagen (7, 9) mit höchstens drei Attritionszellen und je einem Klassierer (6, 8, 10) zwischen zwei aufeinander folgenden Reibwaschanlagen, denen das in der vorangehenden Reibwaschanlage anfallende Gemisch zum Entschlämmen zugeführt wird und aus dem das entschlämmte Gemisch der nächsten Reibwaschanlage zugeführt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Naßregenerieren von Gießerei-Altsanden, insbesondere tongebundenen Altsanden, indem der mit Wasser versetzte Altsand vorentschlämmt, das vorentschlämmte Gemisch einer Reibwaschanlage zugeführt wird, in dieser die am Altsandkorn haftenden Bindemittel und Verunreinigungen durch Attrition abgetrennt werden, daraufhin das Gemisch entschlämmt und der erhaltene Regenerat-Sand entwässert und getrocknet wird. Ferner ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gerichtet.

[0002] Bisher werden tongebundene (bentonitgebundene) Altsande nur selten wiederverwendet und zumeist auf Deponien abgelagert. Da sowohl die Kosten für Neusand, als auch für die Ausscheidung des Altsandes, dessen Transport und Ablagerung inzwischen einen erheblichen Anteil an den Formkosten ausmachen, sind bereits viele Versuche unternommen worden, um Altsande zu regenerieren und an Stelle von Neusand der Gießerei wieder zuzuführen. Hierfür sind im wesentlichen drei Verfahren bekannt. Bei der pneumatischen Regenerierung werden der Altsand gegen Prallflächen geleitet und die einzelnen Partikel ferner im Gegenstrom geführt, so daß durch Pralleffekte und gegenseitige Reibung die unerwünschte Hülle am Einzelkorn abgesprengt wird. Das gleiche Ziel verfolgt man bei der thermischen Regenerierung, bei der der Altsand im Fließbett auf ca. 800 Grad Celcius erhitzt wird, um die brennbaren Bestandteile zu entfernen. Die pneumatische und die thermische Regenerierung führen je für sich zu keinen befriedigenden Ergebnissen, doch kann durch ein kombiniertes pneumatisch/thermisches Verfahren ein regenerierter Sand mit relativ geringen Verunreinigungen gewonnen werden. Dieses Verfahen ist jedoch hinsichtlich des apparativen Aufwandes und des Energieeinsatzes relativ teuer. Auch ist der Verschleiß am Sandkorn sehr groß, so daß die Ausbeute an Regenerat-Sand ausreichender Qualität relativ gering ist. Dieses Verfahren konnte deshalb nur in Einzelfällen in die Praxis eingeführt werden.

[0003] Das dritte bekannte Verfahren ist die Naßregenerierung, bei der der mit Wasser versetzte Altsand in Bewegung versetzt wird, wobei der Reinigungseffekt ausschließlich durch die schleißenden Reibkräfte zwischen den bewegten Sandpartikeln erreicht wird. Beispielsweise wird das Sand/Wasser-Gemisch durch einen Rührer agitiert (z. B. US-PS 2 783 511). Um die Ausbeute zu verbessern, wird ein Teil des regenerierten und entschlämmten Sandes in den Rührer zurückgeführt, um dort die größere schleißende Wirkung des aufbereiteten Sandes gegenüber dem zugeführten Altsand zu nutzen. Aufgrund des hohen Anteils des rückgeführten Sandes (bis zu 85 %) ist die Leistung einer solchen Regenerierung relativ schlecht. Im übrigen hat sie - wie alle bekannten Verfahren der Naßregenerierung - den Nachteil eines großen Wasserbedarfs und des Anfalls großer Abwassermengen. Eine bessere Ausbeute läßt sich mit solchen Naßregenerierverfahren erhalten (DE-Zeitschrift "Giesserei" 1972, Seite 593 bis 615 und "Giesserei-Praxis" 1984, Seite 206 bis 211), bei denen der Altsand zunächst in einem Klassierer vorentschlämmt, anschließend in einer mehrzelligen Attritions maschine behandelt und anschließend wiederum entschlämmt wird. Bei diesem Verfahren bleibt jedoch der Wirkungsgrad der Regenerierung unbefriedigend, so daß sich auch dieses Verfahren in der Praxis kaum bewährt hat.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Naßregenerierung von Altsanden vorzuschlagen, bei dem eine größere Ausbeute an regeneriertem Sand, mit einer dem Neusand gleichwertigen Qualität, erhalten wird und die Kosten des Wasserhaushaltes gesenkt werden können.

[0005] Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Altsand/Wasser-Gemisch in mehreren, räumlich voneinander getrennten, hintereinan der geschalteten Attritionsstufen behandelt, das Gemisch jeder Attritionsstufe abgezogen und entschlämmt und das entschlämmte Gemisch der jeweils nächsten Attritionsstufe zugeführt wird.

[0006] Praktische Versuche haben gezeigt, daß die Ausbeute an regeneriertem Sand mit einer mehrstufigen Verfahrensführung und jeweils zwischenengeschalteter Enschlämmung zu einem hohen Reinigungsgrad führt. Die Ursache ist darin zu sehen, daß bei einer nur einstufigen und mehrzelligen Attritionsmaschine die abgetrennten Verunreinigungen die Reibwirkung zwischen den gegenüber den Verunreinigungen härteren Sandpartikeln behindern, so daß durch Verlängerung der Attritionszeit keine oder keine nennenswert positiven Effekte erreicht werden können. Die Verunreinigungen wirken offensichtlich als Gleitmittel und mindern daher die Wirkung der Reibwäsche. Aufgrund der erfindungsgemäß zwischen jeder Attritionsstufe eingeschalteten Entschlämmung werden die in jeder Stufe abgetrennten Verunreinigungen aus dem Gemisch entfernt, so daß sie die Reibwäsche in der nachfolgenden Stufe nicht beeinträchtigen. Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Regenerat-Sand läßt sich als Substitut für Neusand dem Sandkreislauf des Gießereibetriebes zuführen.

[0007] In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, daß der beim Entschlämmen hinter der letzten Attritionsstufe anfallende Regenerat-Sand gewaschen, anschließend entwässert und getrocknet wird. Mit dem abschließenden Waschvorgang wird ein Regenerat-Sand mit besonders hohem Regenerierungsgrad erhalten.

[0008] Um die Kosten des Wasserhaushaltes so gering als möglich zu halten, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der an jeder Entschlämmungsstufe und der gegebenenfalls beim Waschen des Regenerat-Sandes anfallende Schlamm geklärt und das geklärte Wasser im Kreislauf wieder dem Altsand zugeführt.

[0009] Bei dieser Wasserrückgewinnung kann gegebenenfalls ein Teil des geklärten Wassers zum Waschen des Regenerat-Sandes verwendet werden. Vorzugsweise jedoch wird das dem Wasserkreislauf zum Ausgleich des Verlustwassers zuzuführende Frischwasser zum Waschen des Regenerat-Sandes verwendet.

[0010] Aufgrund der vorgenannten Ausführungsbeispiele wird der Großteil des Wassers im Kreislauf geführt. Es müssen im wesentlichen nur die beim Entschlämmen auftretenden Wasserverluste und die Verdunstungsverluste beim Trocknen des Regenerat-Sandes durch Frischwasser ergänzt werden.

[0011] Der beim Klassieren, Waschen und Klären anfallende Schlamm kann - wie bisher der Altsand - auf Deponie abgelagert werden. Da dieser Schlamm jedoch vielfach organische Verbindungen enthält, die aus den verschiedenen Bindern und Additiven des Form- und Kernsandes herrühren, kann es sich empfehlen, den Schlamm einem thermischen Reinigungsprozeß zu unterwerfen, um die organischen Bestandteile abzutrennen bzw. zu verbrennen. Der dann erhaltene staubförmige Rückstand ist ohne weiteres deponiefähig.

[0012] Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht die Erfindung von einer bekannten Vorrichtung aus (DE- Zeitschrift "Giesserei" 1972, Seite 596), die aus einem das Altsand/Wasser-Gemisch vorentschlämmenden Klassierer, wenigstens einer Reibwaschanlage mit mehreren Attritionszellen, einem dieser nachgeschalteten Klassierer und einem den entschlämmten und gegebenenfalls gewaschenen Regenerat-Sand aufnehmenden Trockner besteht. Eine solche Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß wenigstens zwei Reibwaschanlagen mit jeweils höchstens drei Attritionszellen hintereinander geschaltet sind und zwischen aufeinander folgenden Reibwaschanlagen jeweils ein Klassierer zum Entschlämmen des Gemischs angeordnet ist. Praktische Untersuchungen haben gezeigt, daß eine Reibwaschanlage mit maximal drei Attritionszellen in jeder einzelnen Stufe zu optimalen Ergebnissen führt und eine größere Anzahl von Attritionszellen keine zusätzlichen Effekte bringt. Die Klassierer können als Trogklassierer oder Aufstromklassierer (Hydrose paratoren), gegebenenfalls auch in Kombination miteinander, ausgebildet sein.

[0013] Vorzugsweise besteht die Reibwaschanlage aus zwei Attritionszellen und es sind vorzugsweise zwei oder mehrere solcher Reibwaschanlagen hintereinander geschaltet.

[0014] Zur Erzielung einer wirksamen Entschlämmung und zur Einstellung eines optimalen Feststoffgehalts, der eine effiziente Reibwirkung gewährleistet, haben sich Spiralklassierer als besonders günstig erwiesen.

[0015] In vorteilhafter Weiterbildung der Vorrichtung ist dem hinter der letzten Reibwaschanlage angeordneten Klassierer ein Wäscher für den Regenerat-Sand nachgeschaltet, von dem der aufbereitete Sand dann in den Trockner gelangt, um danach dem Sandkreislauf zugeführt zu werden. Der Wäscher kann eine Waschzentrifuge sein, die zugleich die Entwässerung vornimmt.

[0016] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem hinter der letzten Reibwasch anlage angeordneten Klassierer bzw. dem Wäscher für den Regenerat-Sand eine Kläreinrichtung nachgeschaltet, deren Wasserablauf mit der Altsand-Zuführung vor dem ersten Klassierer und gegebenenfalls dem Wäscher für den Regenerat-Sand verbunden ist. Das die Wasserverluste ausgleichende Frischwasser wird dabei zweckmäßigerweise am Wäscher aufgegeben.

[0017] Der in den Klassierern, dem Wäscher und der Kläreinrichtung anfallende Schlamm kann nach dem Trocknen einem Drehrohrofen zugeführt und dort bei Temperaturen zwischen 800 und 1500 Grad Celsius thermisch gereinigt und der Rückstand deponiert werden.

[0018] Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Ausführungsform einer Gesamtanlage beschrieben.

[0019] In der Zeichnung ist mit I schematisch eine Sandvorbereitung angedeutet, in der der Altsand in herkömmlicher Weise zerkleinert und mittels Magnetabscheidern von Metallteilen gereinigt wird. Der solchermaßen vorbehandelte Altsand wird im einem Silo 1 zwischengespeichert, aus dem er mittels einer Dosierschnecke 2 in einen Mischbehälter 3 gelangt. In dem Mischbehälter 3 wird der Altsand mit Wasser versetzt, mittels einer Pumpe 4 abgesaugt und über eine Leitung 5 einem ersten Spiralklassierer 6 zugeführt.

[0020] Der vorentschlämmte Altsand gelangt in eine erste zweizellige Attritionsmaschine 7. Diese, wie auch alle folgenden Attritionsmaschinen, weisen beim gezeigten Ausführungsbeispiel je drei Sätze mit jeweils sechs Paddeln auf, die das Altsand/Wasser-Gemisch in eine intensive Rührbewegung versetzen, so daß Bindemittel und andere Rückstände von dem Sandkorn abgerieben werden. Das Gemisch wird aus dieser ersten zweizelligen Attritionsmaschine erneut auf einen Spiralklassierer 8 aufgegeben, dabei weiterhin Wasser in geringen Mengen zugeführt und im Spiralklassierer der Dünnschlamm ausgeschieden, während der nasse Altsand in die zweite Attritionsmaschine 9 zur Wiederholung des Scheuerprozesses weitergeleitet wird. Der hierbei anfallende Feinanteil wird im dritten Sprialklassierer 10 wiederum als Dünnschlamm entfernt. Nach dieser Entschlämmung gelangt der Regenerat-Sand über einen Zwischenbehälter 11, in dem gegebenenfalls wiederum Wasser aufgegeben wird, und von dort mittels einer Pumpe 12 in eine Waschzentrifuge 13. Hier wird erneut Wasser zugeführt, um den Regenerat-Sand auszuwaschen.

[0021] Der Regenerat-Sand verläßt die Waschzentrifuge und gelangt auf ein Förderband 14, das den Regenerat-Sand in einen Trockner, z. B. einen Schwingtrockner 15 fördert. Der Regenerat-Sand verläßt den Schwingtrockner 15 über ein Sieb 15 a und wird beispielsweise in einer Leitung 16 pneumatisch zum Neusandbunker transportiert.

[0022] Der an den Spiralklassieren 6, 8, 10 anfallende Dünnschlamm gelangt über die Leitung 17 in einen Dünnschlammsammler 18, in den auch das Abwasser aus der Waschzentrifuge 13 aufgegeben wird. In diesem Dünnschlammsammler 18 kann ferner der im Schwingtrockner 15 anfallende und durch Naßentstaubung im Entstauber 15 b niedergeschlagene Staub eingeführt werden.

[0023] Aus dem Sammler 18 wird der Dünnschlamm mittels einer Pumpe 19 in eine Kläreinrichtung 20, z. B. einen Lamellenklärer überführt, dessen Schlammabzug mit einer Dekantiereinrichtung 21, 22 verbunden ist. An dieser fällt der entwässerte Schlamm an, der auf Deponie 22 a verbracht wird. Dieser Schlamm kann gegebenenfalls auch vorher getrocknet und in einem nicht gezeigten Drehrohrofen ausgebrannt werden, um noch vorhandene organische Bestandteile abzutrennen und gegebenenfalls nachzuverbrennen. Der Rückstand aus dem Drehrohrofen wird dann nach dem Abkühlen auf der Deponie 22 a abgelagert. Das am Lamellenklärer 20 und an der Dekantiereinrichtung 21, 22 anfallende, geklärte Wasser wird mittels einer Pumpe 24 über die Leitung 25 unter Ergänzung von Frischwasser über die Leitung 26 wieder in die Regenerierungsanlage zurückgeführt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Naßregenerieren von Gießerei-Altsanden, insbesondere tongebundenen Altsanden, indem der mit Wasser versetzte Altsand vorentschlämmt, das vorentschlämmte Gemisch einer Reibwaschanlage zugeführt wird, in dieser die am Altsandkorn haftenden Bindemittel und Verunreinigungen durch Attrition abgetrennt werden, daraufhin das Gemisch entschlämmt und der erhaltene Regenerat-Sand entwässert und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Altsand/Wasser-Gemisch in mehreren räumlich getrennten, hintereinander geschalteten Attritionsstufen behandelt, das Gemisch jeder Attritionsstufe abgezogen und entschlämmt und das entschlämmte Gemisch der jeweils nächsten Attritionsstufe zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Entschlämmen hinter der letzten Attritionsstufe anfallende Regenerat-Sand gewaschen, anschließend entwässert und getrocknet wird.

3. Verfahen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an jeder Entschlämmungsstufe und der gegebenenfalls beim Waschen des Regenerat-Sandes anfallende Schlamm geklärt und das geklärte Wasser im Kreislauf wieder dem Reinigungsprozeß zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des geklärten Wassers zum Waschen des Regenerat-Sandes verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlustwasser des Reinigungsprozesses durch Zufuhr von Frischwasser in den Wasserkreislauf ergänzt und das Frischwasser zum Waschen des Regenerat-Sandes verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Naßregenerierung und gegebenenfalls der beim Klären anfallende Schlamm einem thermischen Reinigungsprozeß unterworfen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm getrocknet, anschließend auf 800 bis 1500 Grad Celsius erhitzt, daraufhin gekühlt und dann deponiert wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einem das Altsand/Wasser-Gemisch vorentschlämmenden Klassierer, wenigstens einer Reibwaschanlage mit mehreren Attritionszellen, einem dieser nachgeschalteten Klassierer und einem den entschlämmten und gegebenenfalls gewaschenen Regenerat-Sand aufnehmenden Trockner, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Reibwaschanlage (7, 9) mit jeweils höchstens drei Attritionszellen, räumlich getrennt hintereinander geschaltet sind und zwischen aufeinander folgenden Reibwaschanlagen jeweils ein Klassierer (8) zum Entschlämmen des Gemischs angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reibwaschanlage (7, 9) zwei Attritionszellen aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassierer (6, 8, 10) als Spiralklassierer ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem hinter der letzten Reibwaschanlage (9) angeordneten Klassierer (10) ein Wäscher (13) für den Regenerat-Sand nachgeschaltet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem hinter der letzten Reibwaschanlage (9) angeordneten Klassierer (10) bzw. dem Wäscher (13) für den Regenerat-Sand eine Kläreinrichtung (20 bis 23) nachgeschaltet ist, deren Wasserablauf (25) mit der Altsand-Zuführung (3, 4) vor dem ersten Klassierer (5) und gegebenenfalls dem Wäscher (13) für den Regenerat-Sand verbunden ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß den Klassierern (6, 8, 10), dem Wäscher (13) und gegebenenfalls der Kläreinrichtung (20 bis 23) ein den Schlamm aufnehmender Trockner, diesem ein Ofen, insbesondere ein Drehrohrofen, und diesem ein Kühler nachgeschaltet ist.

Zeichnung