EP3202927B1 - Method of and device for regeneration of foundry sand - Google Patents
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- EP3202927B1 EP3202927B1 EP16154654.4A EP16154654A EP3202927B1 EP 3202927 B1 EP3202927 B1 EP 3202927B1 EP 16154654 A EP16154654 A EP 16154654A EP 3202927 B1 EP3202927 B1 EP 3202927B1
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Definitions
- the DE-OS-24 08 981 describes a mechanical regeneration process in which foundry sand is accelerated at high speed by means of a centrifugal disc and bounces against a sand pad. Due to the falling after the impact of the sand flow, an air flow is guided, which is to dissipate the fine particles resulting from the impact.
- the cleaned and dried foundry sand is mixed with untreated foundry sand, whereby the binder content increases again.
- the separated from the cleaned foundry sand cloth grains can then be dried.
- the known method is, as mentioned, the mixture of the purified and dried foundry sand flow ahead with an untreated foundry sand flow, whereby overall the energy input low, but the sand properties for foundry operation due to the still relatively high binder content in need of improvement.
- large amounts of water are needed for the drying process preceding the washing process, with the disadvantages already described above.
- the object is to provide a regeneration device for carrying out the advantageous regeneration method.
- the invention overcomes a significant disadvantage of known methods, since with the technologies used there, binders, mechanically abraded Feinstteilchen and electrically charged particles could not be separated sufficiently from the foundry sand, which meant that they shortened in the reclaimed the period in which The Regenerat, which was usually mixed with new sand, new forms and cores could be produced.
- the interfering fines remained largely with the foundry sand, in particular they adhere to this, and acted through the enlarged surface active in the wet determination of electrical conductivity and acid consumption, which serve as indicators of foundry properties.
- a binder weight fraction (weight fraction of binder active substance such as water glass including any previously explained additives) of at least 0.3 wt .-%, preferably at least 0.5 wt.%, More preferably at least 0.8 wt.%, Even more preferably at least 1.0 wt.%, Even more preferably at least 1.5 wt.%, Most preferably about 2 , 0 wt .-% or more.
- the conductivity of a corresponding sand sample at the time of contacting with the carrier is greater than 800 ⁇ S / cm, more preferably greater than 900 ⁇ S / cm, even further preferably greater than 1000 ⁇ S / cm, even more preferably greater than 1100 ⁇ S / cm.
- the conductivity is less than 600 ⁇ S / cm, most preferably less than 500 ⁇ S / cm.
- liquid adhesion promoter is particularly suitable water.
- alcohols, polar solvents, electrically conductive liquids and / or binders, in particular water glass dissolving and / or dissolving liquids can be used.
- the foundry sand binder mixture does not become wet due to the adhesion promoter addition, ie does not exceed a certain maximum moisture content, which will also be explained later, and in particular results in no free liquid which would have to be separated.
- drying by means of an air flow, in particular an air flow for simultaneous removal of the carrier (with binder) from the foundry sand is a possibility for setting a desired final moisture content.
- other drying methods can in principle also be used, such as, for example, a treatment or drying with the aid of microwaves.
- drying can be completely dispensed with if the moisture content is kept low from the outset, in particular by no liquid coupling agent is added, but either no adhesion promoter or a residual adhesion promoter.
- the carrier is burned in the context of the method and / or the device, wherein the heat of combustion preferably for heating the gas stream, in particular the air stream for drying the foundry sand and / or separating the carrier with the binder adhering thereto and / or incorporated therein is used, for which purpose, for example, the combustion exhaust gases are conducted via a heat exchanger and / or or a heat exchanger is arranged in the combustion chamber and / or around the combustion chamber. Additionally or alternatively, it is conceivable, the gas volume flow for drying the foundry sand and / or the separation of the carrier with the binder of to form the foundry sand at least partially by means of the combustion gases themselves.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von Gießereisand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für die erneute Herstellung von Gießereiformen und/oder Gießereiformkernen aus dem regenerierten Gießereisand, durch Entfernen von anorganischem Bindemittel, wie beispielsweise Wasserglas oder organischem Bindemittel aus einem Gießereisand-Bindemittelgemisch, unter Verwendung eines festen (d.h. keinen flüssigen Aggregatzustand aufweisenden, sondern von einem Festkörper bzw. Feststoff gebildeten) Trägermittels, wobei Bindemittel und Trägermittel von dem Gießereisand getrennt werden, und wobei das Trägermittel (nicht erst mit dem bereits fertig gereinigten Gießereisand, sondern) mit dem Gießereinsand-Bindemittelgemisch in Kontakt gebracht, bevorzugt diesem zugesetzt, wird.The invention relates to a method for regenerating foundry sand according to the preamble of claim 1, in particular for the re-production of foundry molds and / or foundry mold cores from the regenerated foundry sand, by removing inorganic binder, such as waterglass or organic binder from a foundry sand-binder mixture, using a solid carrier (ie not having a liquid state of matter but formed by a solid), the binder and carrier being separated from the foundry sand, and the carrier (not with the already finished foundry sand, but) with the Gießereinsand binder mixture brought into contact, preferably added to this is.
Ferner betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des vorgeschlagenen Regenerierverfahrens ausgebildete (Regenerier-)Vorrichtung für Gießereisand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9, umfassend Mittel zum Inkontaktbringen von festen Trägermitteln und Gießereisand.Furthermore, the invention relates to a (regenerating) device for foundry sand designed for carrying out the proposed regeneration method according to the preamble of claim 9, comprising means for contacting solid carriers and foundry sand.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist die Gießereiindustrie bestrebt, Gießereisand wiederzuverwenden, d.h. den bereits mindestens einmal für Kerne oder Formen eingesetzten Gießereisand einem Sandkreislauf zuzuführen. Es ist bekannt, dass der Gießereisand mit zunehmenden Binderanteilen (Bindemittelanteilen) den Sandqualitätsanforderungen für einen Gussvorgang nicht mehr genügt, d.h. man ist bestrebt das Bindemittel von dem Gießereisand möglicht weitgehend abzutrennen. Darüber hinaus muss der Gießereisand vor seiner Wiederverwertung rieselfähig sein, was für den Fall einer Reinigung mit Wasser eine Trocknung des Sandes voraussetzt.For economic reasons, the foundry industry is anxious to reuse foundry sand, ie to feed the foundry sand already used at least once for cores or molds a sand cycle. It is known that the foundry sand no longer satisfies the sand quality requirements for a casting process with increasing proportions of binder (binding agent proportions), ie it is endeavored to largely separate the binder from the foundry sand as much as possible. In addition, the foundry sand must be free-flowing prior to its recycling, which in the case of cleaning with water, a drying of the sand requires.
Es sind verschiedenste Gießereisandaufbereitungsverfahren bekannt geworden, die insbesondere für den Fall, dass sie den Einsatz großer Mengen an Wasser erfordern oder der Regenerierprozess hohe Temperaturen voraussetzt, sehr energieintensiv sind.Various foundry sand processing methods have become known, which are very energy-intensive, in particular in the event that they require the use of large amounts of water or the regeneration process requires high temperatures.
So wird beispielsweise auf die
Die
Die
Die
Ein anderes mechanisches Regenerierungsprinzip ist in der
Die rein mechanischen und/oder thermischen Regenerierverfahren liefern bisher großtechnisch keine befriedigenden Trennergebnisse bezogen auf das Bindemittel.The purely mechanical and / or thermal regeneration methods hitherto do not provide satisfactory separation results based on the binder on an industrial scale.
Die
Aus der
Der gereinigte und getrocknete Gießereisand wird mit unbehandeltem Gießereisand vermischt, wodurch der Bindemittelanteil wieder zunimmt. Die vom gereinigten Gießereisand abgetrennten Stoffkörner können dann getrocknet werden. Das bekannte Verfahren setzt, wie erwähnt, die Mischung des gereinigten und getrockneten Gießereisandstroms mit einem unbehandelten Gießereisandstrom voraus, wodurch zwar insgesamt der Energieeintrag gering, jedoch die Sandeigenschaften für den Gießereibetrieb aufgrund des noch vergleichsweise hohen Bindemittelanteils verbesserungsbedürftig sind. Darüber hinaus werden für den dem Trocknungsvorgang vorausgehenden Waschvorgang große Wassermengen benötigt, mit den zuvor bereits beschriebenen Nachteilen.The cleaned and dried foundry sand is mixed with untreated foundry sand, whereby the binder content increases again. The separated from the cleaned foundry sand cloth grains can then be dried. The known method is, as mentioned, the mixture of the purified and dried foundry sand flow ahead with an untreated foundry sand flow, whereby overall the energy input low, but the sand properties for foundry operation due to the still relatively high binder content in need of improvement. In addition, large amounts of water are needed for the drying process preceding the washing process, with the disadvantages already described above.
Aus der
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein alternatives, verbessertes Regenerierverfahren für mit Bindemittel aus einem bereits erfolgten Gießereiprozess versetzten Gießereisand anzugeben, welches neben einem geringen Energieverbrauch gute Gießereisandqualitäten des regenerierten Gießereisandes, d.h. eine hohe Trennquote bezüglich des Bindemittels sicherstellt und darüber hinaus das Gießereisandregenerat rieselfähig ist. Bevorzugt soll das hergestellte Regenerat (gereinigter und trockener Gießereisand) zumindest weitgehend Neusandeigenschaften aufweisen und/oder wiederverwendbar sein. Weiter bevorzugt sollen keine umwelt- und/oder gesundheitsschädlichen Substanzen eingesetzt werden müssen.Based on the aforementioned prior art, the object of the invention is therefore to specify an alternative, improved regeneration method for foundry sand mixed with binder from a foundry process which has already taken place, which, in addition to low energy consumption, results in good foundry sand grades of the regenerated foundry sand, i. ensures a high separation rate with respect to the binder and beyond the foundry sand regenerate is free-flowing. Preferably, the regenerated material produced (cleaned and dry foundry sand) should at least largely have resurfacing properties and / or be reusable. More preferably, no environmentally and / or harmful substances should be used.
Ferner besteht die Aufgabe darin, eine Regenerationsvorrichtung zur Ausführung des vorteilhaften Regenerationsverfahrens anzugeben.Furthermore, the object is to provide a regeneration device for carrying out the advantageous regeneration method.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Regenerierungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, d.h. bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, dass dem Gießereisand-Bindemittelgemisch Haftvermittler zum Verbessern des Transportes des Bindemittels zu dem Trägermittel und/oder zum Verbessern der Anhaftung des Bindemittels am und/oder der Aufnahme des Bindemittels im Trägermittel zugegeben wird, und dass der Haftvermittler eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, umfasst oder ist, oder zumindest zeitweise bei gleichzeitiger Anwesenheit des Trägermittels in flüssiger Form, insbesondere durch Schmelzen, vorliegt, und dass das saugfähige Trägermittel gemeinsam mit dem an diesem anhaftenden und/oder in diesem aufgenommenen Bindemittel von dem Gießereisand getrennt wird.This object is achieved with respect to the regeneration method having the features of claim 1, i. in a generic method in that primer for improving the transport of the binder to the carrier and / or for improving the adhesion of the binder and / or the inclusion of the binder in the carrier is added to the foundry sand binder mixture, and that the adhesion promoter is a liquid, in particular water, comprises or is, or at least temporarily in the simultaneous presence of the carrier in liquid form, in particular by melting, is present, and that the absorbent carrier is separated together with the adhering to this and / or absorbed in this binder from the foundry sand.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst, d.h. bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch, dass diese Trennmittel zum gemeinsamen Trennen des saugfähigen Trägermittels und des daran anhaftenden und/oder darin aufgenommenen Bindemittels von dem Gießereisand aufweist.With regard to the device, the object is achieved with the features of claim 9, i. in a generic device in that this release agent for the common separation of the absorbent carrier and adhering thereto and / or absorbed therein binder of the foundry sand.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and / or the figures fall within the scope of the invention.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale auch als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.In order to avoid repetition, features disclosed according to the method are also to be regarded as disclosed in accordance with the device and to be able to be claimed. Likewise, devices disclosed according to the device should also be regarded as disclosed according to the method and be able to be claimed.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das, bevorzugt in einem vorgelagerten mechanischen Behandlungsschritt des Gießereisand-Bindemittelgemisches von den Gießereisandkörner abgelöste Bindemittel an und/oder in einem festen, d.h. keinem flüssigen Aggregatzustand aufweisenden Trägermittel anzubinden und dann dieses feste Trägermittel zusammen bzw. gemeinsam mit dem an diesem anhaftenden und/oder in diesem aufgenommenen Bindemittel inklusive etwaiger das Bindeverhalten des Bindemittels beeinflussender Zusätze (Additive) von dem Gießereisand abzutrennen. Gleichzeitig wird bevorzugt Quarzstaub zusammen mit dem Trägermittel von dem Gießereisand abgetrennt, wobei auch der Quarzstaub an dem Trägermittel anhaftet und/oder in diesem aufgenommen wird. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung, bei der dem Gießereisand-Bindemittelgemisch geringe Mengen eines zumindest zeitweise flüssigen Haftvermittlers, insbesondere von Wasser zugesetzt werden, übernimmt das saugfähige Trägermittel gleichzeitig zusätzlich zu seiner Trägerfunktion für Bindemittel eine Trocknungsfunktion. Dies ist jedoch nicht zwingend, insbesondere, wenn etwaige vorhandene Feuchtigkeit auf andere Weise, beispielsweise durch Mikrowellenbehandlung, abgeführt wird oder wenn eine Trocknung aufgrund eines geringen Feuchtigkeitsgehalts nicht notwendig ist.The invention is based on the idea that, preferably in an upstream mechanical treatment step of the foundry sand binder mixture Binders detached from the foundry sand grains and / or in a solid support, ie not having a liquid state, and then this solid support together or together with the attached thereto and / or absorbed in this binder including any binding properties of the binder influencing additives ( Additives) to separate from the foundry sand. At the same time, fumed silica is preferably separated from the foundry sand together with the carrier, wherein the fumed silica also adheres to and / or is absorbed in the carrier. In the embodiment according to the invention, in which small amounts of an at least temporarily liquid adhesion promoter, in particular of water, are added to the foundry sand binder mixture, the absorbent carrier simultaneously performs a drying function in addition to its binder carrier function. However, this is not mandatory, especially if any existing moisture is removed in another way, for example by microwave treatment, or if drying due to a low moisture content is not necessary.
Wesentlich ist vorliegend jedoch, dass das feste Trägermittel, nicht oder besser nicht nur eine Trocknungsfunktion übernimmt sondern in erster Linie das Bindemittel bindet, so dass Bindemittel und Trägermittel gemeinsam, bevorzugt unter gleichzeitiger Trocknung des Gießereisandes von dem Gießereisand getrennt werden, wozu es notwendig ist, dass sich das Bindemittel im Gegensatz zu der Lehre der
Die Erfindung macht sich somit erstmals die Adhäsionseigenschaften des Bindemittels zu einem festen, von dem zu reinigenden Gießereisand unterschiedlichen Trägermittel zunutze, indem durch das Inkontaktbringen, insbesondere Zugeben des Trägermittels mit dem bzw. zu dem Gießereisand-Bindemittelgemisch der Trägerstoff, insbesondere durch Kohäsion und/oder Adhäsion und/oder Kapillarbindung und/oder anderen Haft- oder Saugaufnahmeeffekten den Großteil des sich bei den Gießereisandkörnern befindlichen Bindemitteln und sonstige feinstkörnigen Stoffe, wie Quarzstaub und/oder auch elektrisch geladene Teilchen bindet, so dass Trägermittel mit daran und/oder darin vorhandenem Bindemittel vom Gießereisand getrennt, insbesondere von einem Gasstrom abgeführt, werden kann.Thus, for the first time, the invention makes use of the adhesion properties of the binder to form a solid support agent different from the foundry sand to be cleaned, by bringing the carrier, in particular by cohesion and / or by contacting, in particular adding the carrier with or to the foundry sand binder mixture Adhesion and / or Kapillarbindung and / or other adhesive or Saugaufnahmeeffekten the majority of located in the foundry sand grains binders and other fine-grained materials, such as fumed silica and / or electrically charged particles, so that carrier with it and / or binder present therein Foundry sand separated, in particular discharged from a gas stream can be.
Hierdurch überwindet die Erfindung einen erheblichen Nachteil von bekannten Verfahren, da mit den dort eingesetzten Technologien Bindemittel, mechanisch abgeriebene Feinstteilchen und elektrisch geladene Teilchen nicht genügend vom Gießereisand getrennt werden konnten, was dazu führte, dass sie im gewonnenen Regenerat den Zeitraum verkürzten, in dem mit dem Regenerat, welches in der Regel mit Neusand vermischt wurde, neue Formen und Kerne hergestellt werden konnten. Die störenden Feinstteilchen verblieben großteils beim Gießereisand, insbesondere haftenden sie an diesem, und wirkten durch die vergrößerte Oberfläche aktiv bei der Nassbestimmung der elektrischen Leitfähigkeit und dem Säureverbrauch, die als Indikatoren für Gießereisandeigenschaften dienen.As a result, the invention overcomes a significant disadvantage of known methods, since with the technologies used there, binders, mechanically abraded Feinstteilchen and electrically charged particles could not be separated sufficiently from the foundry sand, which meant that they shortened in the reclaimed the period in which The Regenerat, which was usually mixed with new sand, new forms and cores could be produced. The interfering fines remained largely with the foundry sand, in particular they adhere to this, and acted through the enlarged surface active in the wet determination of electrical conductivity and acid consumption, which serve as indicators of foundry properties.
Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn es sich bei dem im Gießereisand-Bindemittelgemisch vorhandenen und gemeinsam mit dem Trägermittel von dem Gießereisand zu trennenden Bindemittel um ein anorganisches Bindemittel handelt, insbesondere um Wasserglas. Zusätzlich oder alternativ können organische Bindemittel gewählt werden. Trägermittel und Bindemittel sind jedenfalls so aufeinander abzustimmen bzw. auszuwählen, dass ein Großteil des Bindemittels an dem Trägermittel anhaftet und/oder in diesem aufgenommen wird, um gemeinsam mit dem Trägermittel, d.h. in einem gemeinsamen Trennschritt vom Gießereisand getrennt werden zu können. Als zum Bindemittel gehörig werden im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch die Bindeeigenschaften der eigentlichen Bindemittelwirksubstanz, wie beispielsweise Wasserglas beeinflussende Zusätze verstanden. Solche, insbesondere bei anorganischen Bindemitteln bzw. Bindemittelwirksubstanzen zum Einsatz kommenden Zusatzstoffe werden auf dem Markt auch unter der Bezeichnung Promotoren angeboten. Diese Zusatzstoffe beeinflussen bevorzugt die Netzwerkbildung der eigentlichen Bindewirksubstanz und/oder die Heißfestigkeit der aus dem Gießereisandbindemittelgemisch herzustellenden Formen und Kerne. Bevorzugt treten die vorgenannten Additive physikalisch und/oder chemisch kovalent mit der Bindemittelwirksubstanz in Wechselwirkung und/oder dienen als Katalysator. Grundsätzlich können solche Zusatzstoffe in Pulverform dem Gießereisand zugesetzt sein und/oder flüssig, insbesondere zusammen mit einer flüssigen Bindemittelwirksubstanz.In principle, it is preferred if the binder present in the foundry sand binder mixture and to be separated from the foundry sand together with the carrier agent is an inorganic binder, in particular water glass. Additionally or alternatively, organic binders can be selected. Carrier and In any case, binders are to be coordinated or selected such that a large part of the binder adheres to and / or is received in the carrier in order to be able to be separated from the foundry sand together with the carrier, ie in a common separation step. Belonging to the binder in the context of the present disclosure, the binding properties of the actual binder active substance, such as water glass influencing additives understood. Such additives, especially those used for inorganic binders or binder active substances, are also available on the market under the name of promoters. These additives preferably influence the network formation of the actual binding active substance and / or the hot strength of the forms and cores to be produced from the foundry sand binder mixture. Preferably, the aforementioned additives physically and / or chemically covalently interact with the binder active substance and / or serve as a catalyst. In principle, such additives may be added in powder form to the foundry sand and / or liquid, in particular together with a liquid binder active substance.
Wie bereits erwähnt ist es wesentlich, dass das Trägermittel, um Bindemittel etwaige Zusätze, sonstige Feinstteile, insbesondere Quarzstaub und elektrisch geladene Teilchen binden zu können zum Gießereisand-Bindemittelgemisch zugegeben bzw. mit diesem in Kontakt gebracht wird und nicht zum bereits gereinigten Gießereisand. Um dies zu gewährleisten ist es vorteilhaft, wenn das Inkontaktbringen, insbesondere das Zugeben von Trägermittel zum Gießereisand-Bindemittelgemisch ohne vorheriges Nassbehandeln, d.h. Auswaschen von Bindemittel mit Flüssigkeit, wie Wasser erfolgt.As already mentioned, it is essential that the carrier in order to bind any additives, other fines, especially fumed silica and electrically charged particles can be added to the foundry sand binder mixture or brought into contact with this and not to the already cleaned foundry sand. To ensure this, it is advantageous if the contacting, in particular the addition of carrier to the foundry sand binder mixture without prior wet treatment, i. Wash out binder with liquid, such as water.
Ganz generell ist anzumerken, dass - falls nicht im Einzelfall anders angegeben - die im Text verwendeten Gew.-%-Angaben bezogen sind auf das im Rahmen der Erfindung zu behandelnde, also ursprüngliche Gießereisand-Bindemittelgemisch, noch vor einer noch zu erläuternden, fakultativen mechanischen Behandlung. Dies bedeutet, dass im Rahmen des Verfahrens erfolgende Stoffzugaben, insbesondere des Trägermittels und/oder eines Haftvermittlers nicht betrachtet werden.In general, it should be noted that - unless otherwise stated in an individual case - the weight percentages used in the text refer to the in the context of the invention to be treated, so original foundry sand binder mixture, even before an optional, yet to be explained, mechanical treatment. This means that substances added in the context of the process, in particular the carrier and / or an adhesion promoter, are not considered.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Trägermittel nach dem Abtrennen von Gießereisand wiederverwendet wird, d.h. einer (neuen) Altgießereisandcharge zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zugesetzt wird. Gemäß einer ersten Alternative erfolgt diese Wiederverwendung im Wesentlichen unbehandelt, was insbesondere dann möglich ist, wenn die Aufnahmekapazität für Bindemittel, etwaige Zusätze und Quarzstaub noch nicht erschöpft ist. Bei einer alternativen Variante kann das Trägermittel vor der erneuten Verwendung, beispielsweise durch mechanische Behandlung von anhaftenden Substanzen gereinigt werden, so dass das Trägermittel wieder eine erhöhte Aufnahmekapazität für die aufzunehmenden Substanzen hat.It is particularly preferred if the carrier is reused after the separation of foundry sand, i. a (new) Altgießereisandcharge for performing the method according to the invention is added. According to a first alternative, this reuse is essentially untreated, which is possible in particular when the absorption capacity for binders, any additives and fumed silica has not yet been exhausted. In an alternative variant, the carrier can be cleaned before re-use, for example, by mechanical treatment of adhering substances, so that the carrier has again an increased absorption capacity for the substances to be absorbed.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Gießereisand-Bindemittelgemisch zum Zeitpunkt des Inkontaktbringens mit dem Trägermittel, insbesondere vor der Zugabe, einen Bindemittelgewichtsanteil (Gewichtsanteil an Bindemittelwirksubstanz wie beispielsweise Wasserglas inklusive etwaiger zuvor erläuterter Zusätze) von mindestens 0,3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 0,8 Gew.-%, noch weiter bevorzugt mindestens 1,0 Gew.-%, noch weiter bevorzugt von mindestens 1,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von etwa 2,0 Gew.-% oder mehr aufweist.It is particularly expedient if the foundry sand-binder mixture at the time of bringing into contact with the carrier, especially before the addition, a binder weight fraction (weight fraction of binder active substance such as water glass including any previously explained additives) of at least 0.3 wt .-%, preferably at least 0.5 wt.%, More preferably at least 0.8 wt.%, Even more preferably at least 1.0 wt.%, Even more preferably at least 1.5 wt.%, Most preferably about 2 , 0 wt .-% or more.
Wie bereits erwähnt, wird die elektrische Leitfähigkeit sowie der Säureverbrauch als Indikator für die Gießereisandqualität genutzt. Dabei lassen grundsätzlich ein hoher Säureverbrauch und eine hohe Leitfähigkeit auf einen hohen Bindemittelanteil schließen - Ziel ist es somit durch das erfindungsgemäße Verfahren, dass die Leitfähigkeit und/oder der Säureverbrauch durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert werden/wird.As already mentioned, the electrical conductivity and the acid consumption are used as an indicator for the foundry sand quality. In principle, a high acid consumption and a high conductivity can be on close a high binder content - the goal is thus by the inventive method that the conductivity and / or the acid consumption by the inventive method or the use of a device according to the invention is / is reduced.
Ganz besonders bevorzugt ist es, unabhängig von dem jeweils angewandten Messverfahren zur Bestimmung der Leitfähigkeit und des Säureverbrauchs, wenn der Leitfähigkeitswert und/oder der Säureverbrauch bei dem Verfahrensendprodukt, d.h. dem regenerierten Gießereisand um mindestens 30% reduziert wird, im Vergleich mit einem entsprechenden Leitfähigkeitswert bzw. Säureverbrauchswert des Gießereisand-Bindemittelgemisches vor einem Verfahrensbeginn. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Leitfähigkeit und/oder der Säureverbrauch durch das Verfahren um mindestens 50% reduziert werden/wird, ganz besonders bevorzugt um mindestens 60%, noch weiter bevorzugt auf etwa ein Drittel oder weniger des entsprechenden ursprünglichen Wertes vor Verfahrensbeginn. Diese Reduzierung beruht in erster Linie auf dem Inkontaktbringen des Gießereisand-Bindemittelgemisches mit dem Trägermittel und ggf. einem Haftvermittler sowie dem Abtransport des Bindemittels bzw. vom Bindemittelteilchen mittels des Trägermittels.It is most preferred, regardless of the measuring method used to determine the conductivity and the acid consumption, if the conductivity value and / or the acid consumption in the final process product, i. E. the regenerated foundry sand is reduced by at least 30%, compared to a corresponding conductivity value or acid consumption value of the foundry sand-binder mixture before a start of the process. It is particularly preferred if the conductivity and / or the acid consumption by the process is reduced by at least 50%, more preferably by at least 60%, even more preferably by about one third or less of the corresponding original value before the beginning of the process. This reduction is based primarily on the contacting of the foundry sand binder mixture with the carrier and optionally an adhesion promoter and the removal of the binder or by the binder particles by means of the carrier.
In der im Folgenden eingeblendeten Tabelle sind typische Leitfähigkeitswerte und Säureverbrauchswerte für drei unterschiedliche Gießereisand-Bindemittelgemische (Ausgangsprodukte des Verfahrens) dargestellt und zwar vor Beginn des Verfahrens, d.h. in einem typischen Zustand nach einem Gießereiprozess (linke Spalte) sowie nach einer fakultativen mechanischen Bearbeitung im Rahmen des Verfahrens, wobei als mechanische Bearbeitung hier das später noch zu erläuternde Cluster-Reg-Verfahren angewendet wurde (mittlere Spalte), wobei im Zusammenhang mit Versuchen zu dem Sand 1 und 2 keine mechanische Bearbeitung erfolgte und somit entsprechende Leitfähigkeits- und Säureverbrauchswerte nicht angegeben sind. In der rechten Spalte sind die Werte des regenerierten Gießereisandes nach Beendigung des Verfahrens, d.h. nach einem noch zu erläuternden Splitten, d.h. dem Abtrennen des Trägermittels mit Bindemittel eingeblendet.The table below shows typical conductivity values and acid consumption values for three different foundry sand binder mixtures (starting materials of the process) before the start of the process, ie in a typical post-casting process (left hand column) and after optional mechanical machining in the frame of the method, wherein as mechanical processing here the later to be explained Cluster Reg method was applied (middle column), wherein in connection with experiments on the
Bei sämtlichen Gießereisand-Bindemittelgemischen (Sand 1, Sand 2, Sand 3) ist ein Bindemittel auf Wasserglasbasis mit Zusätzen enthalten.
Wie der Tabelle zu entnehmen ist und als allgemeine Lehre offenbart gelten soll, ist es bevorzugt, wenn die Leitfähigkeit einer entsprechenden Sandprobe zum Zeitpunkt des Inkontaktbringens mit dem Trägermittel größer ist als 800 µS/cm, weiter bevorzugt größer als 900 µS/cm, noch weiter bevorzugt größer 1000 µS/cm, noch weiter bevorzugt größer 1100 µS/cm. Ebenso ist es bevorzugt, wenn nach Abschluss des Verfahrens und dem Trennen des Trägermittels vom dann regenerierten Sand die Leitfähigkeit geringer ist als 600 µS/cm, ganz besonders bevorzugt geringer ist als 500 µS/cm.As can be seen from the table and should be considered as a general teaching, it is preferred if the conductivity of a corresponding sand sample at the time of contacting with the carrier is greater than 800 μS / cm, more preferably greater than 900 μS / cm, even further preferably greater than 1000 μS / cm, even more preferably greater than 1100 μS / cm. Likewise, it is preferred that after completion of the process and the separation of the carrier from the then regenerated sand, the conductivity is less than 600 μS / cm, most preferably less than 500 μS / cm.
Für den Säureverbrauch gilt allgemein, dass dieser vor der Durchführung des Verfahrens bevorzugt größer ist als 90 mg HCl/100g Probe, ganz besonders bevorzugt größer ist als 100 mg HCl/100g Probe, noch weiter bevorzugt größer ist als 110 mg HCl/100g Probe und/oder der Säureverbrauch des regenerierten Sandes geringer ist als 90 mg HCl/100g Probe, ganz besonders bevorzugt geringer ist als 80 mg HCl/100g Probe, noch weiter bevorzugt geringer ist als 70 mg HCl/100g Probe.For the acid consumption is generally that this is preferably greater than 90 mg HCl / 100g sample, most preferably greater than 100 mg HCl / 100g sample, even more preferably greater than 110 mg HCl / 100g sample and before the execution of the method or the acid consumption of the regenerated sand is less than 90 mg HCl / 100g sample, most preferably less than 80 mg HCl / 100g sample, even more preferably less than 70 mg HCl / 100g sample.
Die vorerwähnten und sonstigen im Rahmen dieser Offenbarung wiedergegebenen Leitfähigkeits- und Säureverbrauchswerte werden wie folgt ermittelt:The above-mentioned and other conductivity and acid consumption values given in the context of this disclosure are determined as follows:
50 g Sand werden mit 100 ml destilliertem oder entionisiertem Wasser in ein verschließbares Gefäß gegeben. Rütteln des Gefäßes auf dem Laborschüttler (reziprog, ca. 200 U/min) für 15 Minuten. Danach Gefäß 15 Minuten ruhen lassen. Bestimmung der Leitfähigkeit mit üblichem Leitfähigkeits-Messer in µS/cm unter Angabe der Temperatur in °C.Add 50 g of sand to 100 ml of distilled or deionized water in a sealable container. Shaking the jar on the laboratory shaker (reciprocal, about 200 rpm) for 15 minutes. Then let the vessel rest for 15 minutes. Determination of the conductivity with the usual conductivity meter in μS / cm with indication of the temperature in ° C.
in eine Kunststoffflasche (250 ml) werden 100 ml 0,05 N Salzsäure gegeben. Anschließend werden 50g Sandprobe in die Flasche gegeben und diese verschlossen. Diese Flasche wir für 10 min in ein Ultraschallbad gestellt. Im Anschluss an die Ultraschallbehandlung wird die Probe für 15 min auf einem Plattformschüttler (reziprok, 200 U/min) geschüttelt. Anschließend wird über einen Filter (Weißband) abfiltriert. 50 ml des Filtrates werden mit einer 0,1 N Natronlauge in einem automatischen Titrator auf pH 3,8 titriert.into a plastic bottle (250 ml) is added 100 ml of 0.05 N hydrochloric acid. Then 50g of sand sample are added to the bottle and sealed. This bottle is placed in an ultrasonic bath for 10 min. Following sonication, the sample is shaken for 15 minutes on a platform shaker (reciprocal, 200 rpm). Then it is filtered off via a filter (white tape). 50 ml of the filtrate are titrated with a 0.1 N sodium hydroxide solution in an automatic titrator to pH 3.8.
Wie eingangs bereits angedeutet ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass dem Gießereisand-Bindemittelgemisch, insbesondere - jedoch nicht zwingend - flüssiger, Haftvermittler zum Verbessern des Transportes des Bindemittels zu dem Trägermittel und/oder zum Verbessern der Anhaftung von Bindemittel und/oder Feinstteilchen und elektrisch geladenen Teilchen am und/oder der Aufnahme von Bindemittel, Feinstteilchen und elektrisch geladenen Teilchen im Trägermittel zugegeben wird. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn als Haftvermittler eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser eingesetzt wird oder der Haftvermittler zumindest eine solche Flüssigkeit umfasst. Grundsätzlich denkbar ist auch die Zugabe eines Haftvermittlers im festen Aggregatzustand, wobei es für diesen Fall zweckmäßig ist, wenn der Haftvermittler zumindest während eines Verfahrensschrittes, bei dem sich der Haftvermittler gemeinsam mit dem festen Trägermittel in Kontakt mit dem Gießereisand-Bindemittelgemisch befindet, fluid ist, also einem flüssigen Aggregatzustand erreicht, was je nach Wahl des Haftvermittlers beispielsweise durch Wärmezugabe erreicht werden kann, insbesondere für den Fall der Zugabe schmelzfähiger Haftvermittler.As already indicated, it is provided according to the invention that the foundry sand binder mixture, in particular - but not necessarily - liquid, adhesion promoter to improve the transport of the binder to the carrier and / or to improve the adhesion of binder and / or Feinstteilchen and electrically charged Particles is added to and / or the inclusion of binder, fines and electrically charged particles in the carrier. It is particularly preferred if a liquid, in particular water, is used as adhesion promoter or the adhesion promoter comprises at least one such liquid. It is also conceivable in principle to add an adhesion promoter in the solid state of aggregation, it being expedient for this case if the adhesion promoter is fluid at least during a process step in which the adhesion promoter is in contact with the foundry sand / binder mixture together with the solid support. So reaches a liquid state of matter, which can be achieved, for example by addition of heat, depending on the choice of adhesion promoter, especially in the case of the addition of meltable adhesion promoter.
Als flüssiger Haftvermittler eignet sich insbesondere Wasser. Zusätzlich oder alternativ können auch beispielsweise Alkohole, polare Lösungsmittel, elektrisch leitende Flüssigkeiten und/oder Bindemittel, insbesondere Wasserglas anlösende und/oder auflösende Flüssigkeiten eingesetzt werden. Wie später noch erläutert werden wird ist es jedoch wesentlich, dass das Gießereisand-Bindemittelgemisch durch die Haftvermittlerzugabe nicht nass wird, d.h. einen gewissen, ebenfalls später noch zu erläutenden maximalen Feuchtigkeitsgehalt nicht überschreitet und insbesondere keine freie Flüssigkeit resultiert, die abgeschieden werden müsste. Unabhängig von der Menge und Wahl des Haftvermittlers ist es bevorzugt, für eine gleichmäßige Verteilung bzw. Durchmischung Sorge zu tragen.As a liquid adhesion promoter is particularly suitable water. Additionally or alternatively, for example, alcohols, polar solvents, electrically conductive liquids and / or binders, in particular water glass dissolving and / or dissolving liquids can be used. As will be explained later, however, it is essential that the foundry sand binder mixture does not become wet due to the adhesion promoter addition, ie does not exceed a certain maximum moisture content, which will also be explained later, and in particular results in no free liquid which would have to be separated. Regardless of the amount and choice of coupling agent, it is preferred to ensure a uniform distribution or mixing.
Die bei flüssigen oder verflüssigbaren (z.B. schmelzbaren) Haftvermittlern aus der (geringen) Haftvermittlerzugabe resultierende, lediglich feuchte, nicht nasse Behandlung des Gießereisand-Bindemittelgemisches hat dann auch in der Konsequenz erhebliche Vorteile im Hinblick auf einen geringen Energieeinsatz zur Trocknung.The liquid, liquefiable (for example fusible) adhesion promoters resulting from the (small) adhesion promoter addition, only moist, non-wet treatment of the foundry sand binder mixture then also has the consequence considerable advantages in terms of a low energy input for drying.
Um die Behandlungsenergie, insbesondere die Trocknungsenergie zu minimieren, ist, wie bereits ausgeführt, in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil vorgesehen vor und/oder während des gemeinsamen Trennens von Bindemittel und Trägermittel von dem Gießereisand Haftvermittler, insbesondere eine Flüssigkeit, bevorzugt Wasser maximal zu einem Gewichtsprozentanteil bezogen auf das Gewicht des Gießereisand-Bindemittelgemisches ohne Berücksichtigung des Trägermittelgewichtsubstrates von weniger als 4 Gew.-%, bevorzugt weniger als 3,5 Gew.-%, noch weiter bevorzugt weniger als 3 Gew.-% zuzugeben. Besonders bevorzugt ist es, wenn dieser Gewichtsanteil (Feuchtigkeitsgehalt) weniger als 2,1 Gew.-% beträgt, ganz besonders bevorzugt zwischen 0,1 Gew.-% und 2,0 Gew.-%, noch weiter bevorzugt zwischen 0,3 Gew.-% und 2,0 Gew.-%. Auch wurden mit 1,5% Feuchtigkeitsgehalt (Gew.-%) vernünftige Trennergebnisse bei geringem Trocknungsenergieeinsatz festgestellt.In order to minimize the treatment energy, in particular the drying energy is, as already stated in development of the invention advantageously provided before and / or during the joint separation of binder and carrier of the foundry sand adhesion promoter, in particular a liquid, preferably water at most to a weight percentage based on the weight of the foundry sand binder mixture without consideration of the carrier weight of less than 4 wt .-%, preferably less than 3.5 wt .-%, more preferably less than 3 wt .-% admit. It is particularly preferred if this proportion by weight (moisture content) is less than 2.1% by weight, very particularly preferably between 0.1% by weight and 2.0% by weight, even more preferably between 0.3% by weight .-% and 2.0 wt .-%. Also, with 1.5% moisture content (wt.%), Reasonable separation results were observed with low use of dry energy.
Insgesamt ist es von Vorteil, wenn der Feuchtigkeitsgehalt so eingestellt wird und/oder während des gesamten Verfahrens so gewählt wird, dass das Gießerei- und Bindemittelgemisch sowie der regenerative Gießereisand (sowie sämtliche Zwischenstufen) zu jedem Verfahrenszeitpunkt rieselfähig ist bzw. bleibt und nicht klumpt.Overall, it is advantageous if the moisture content is adjusted and / or selected throughout the process so that the foundry and binder mixture and the regenerative foundry sand (as well as all intermediates) is or remains free-flowing at each process time and not clumping.
Insgesamt vorteilhaft ist es, wenn ein, auf Zugabe welcher Flüssigkeit auch immer zurückzuführender, Feuchtigkeitsgehalt des Gießereisand-Bindemittelgemisches, ohne Berücksichtigung des Trägermittelgewichtsanteils, insbesondere während des gesamten Regenerationsverfahrens einen in Anspruch 3 angegeben Gewichtsprozentgehalt nicht überschreitet bzw. aus dort angegebenen Gewichtsprozentbereichen aufweist und/oder gezielt auf einen solchen Wert eingestellt wird.It is altogether advantageous if a moisture content of the foundry sand-binder mixture which can always be attributed to the addition of whichever liquid, without taking into account the carrier weight fraction, in particular during the entire regeneration process does not exceed a weight percentage specified in
Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn, bevorzugt vor der Zugabe von Haftvermittler und/oder Trägermittel das Gießereisand-Bindemittelgemisch mechanisch bearbeitet wird, um an dem Gießereisand aggregiertes Bindemittel abzulösen und/oder um Bindemittel zu zerkleinern. Hier sind grundsätzlich verschiedene mechanische Bearbeitungen einsetzbar, die dafür Sorge tragen, dass das Gemisch entsprechenden mechanischen Belastungen, insbesondere Scherkräften und/oder Schlagkräften ausgesetzt wird. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die mit dem deutschen Patent
Bei Bedarf kann von dem Gießereisand abgelöstes Bindemittel, insbesondere nach einer vorerwähnten mechanischen Bearbeitung, ganz besonders bevorzugt vor einer Haftvermittlerzugabe, d.h. trocken abgetrennt werden, beispielsweise durch Sieben und/oder Windsichten.If necessary, binder removed from the foundry sand, especially after mechanical processing as mentioned above, may be particularly preferred preferably before a coupling agent addition, ie dry to be separated, for example by sieving and / or air classification.
Grundsätzlich ist es möglich, dass das Trägermittel gebunden an einem, bevorzugt bewegten Träger, beispielsweise einer, insbesondere rotierenden, Trommel und/oder einem bevorzugt bewegten, insbesondere umlaufenden, Band gebunden ist und das Gießereisand-Bindemittelgemisch relativ zu dem an dem Träger gebundenen Trägermittel bewegt wird. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich und bevorzugt, das Trägermittel in Form eines Schüttgutes dem Gießereisand-Bindemittelgemisch zuzusetzen, wobei das Trägermittel hierzu bevorzugt körnig und/oder pulverförmig und/oder faserig ist. In diesem bevorzugten Fall ist es wichtig, für eine gute Durchmischung von Trägermittel und, bevorzugt durch Haftvermittlerzugabe befeuchtetem (nicht zwingend) Gießereisand-Bindemittelgemisch Sorge zu tragen.In principle, it is possible for the carrier to be bound to a preferably moved carrier, for example one, in particular rotating, drum and / or a preferably moving, in particular circulating, belt and moving the foundry sand-binder mixture relative to the carrier-bound carrier becomes. Additionally or alternatively, it is possible and preferred to add the carrier in the form of a bulk material to the foundry sand binder mixture, wherein the carrier agent for this purpose is preferably granular and / or powdery and / or fibrous. In this preferred case, it is important to ensure thorough mixing of the vehicle and, preferably by addition of primer, moistened (not necessarily) foundry sand binder mixture.
Als Trägermittel (Trägerstoff) eignen insbesondere Stoffe mit großer aktiver Oberfläche, also großer äußerer Oberfläche und/oder großer innerer Oberfläche, wobei letztere von außen zur Wechselwirkung mit Bindemittel zugänglich sein sollte. Grundsätzlich möglich ist der Einsatz von bekannten Trocknungsmitteln, wie Aluminiumoxid, Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid, Kieselgel, Molekularsieb, Zelluloide usw., deren Auswahl nach Stoff-, Korn- und/oder Porengröße dem jeweiligen Bindemittel angepasst werden sollte.In particular, substances with a large active surface area, ie with a large outer surface area and / or a large inner surface area, the latter should be accessible from the outside to interact with the binder. In principle, it is possible to use known drying agents, such as aluminum oxide, potassium carbonate, potassium hydroxide, silica gel, molecular sieve, celluloids, etc., the selection of which should be adapted to the particular binder in terms of material, grain and / or pore size.
Einfach, kostengünstig und umweltfreundlich ist es natürliche Stoffe, insbesondere nachwachsende Stoffe, bevorzugt in Form von Fasern, insbesondere auch Zellulose und/oder Holz einzusetzen.Simple, cost-effective and environmentally friendly, it is natural substances, in particular renewable substances, preferably in the form of fibers, in particular cellulose and / or wood use.
Besonders gute Ergebnisse wurden mit Holzfasern aus Nadelholz in einem Kernspektrum von 0,05mm bis 0,2mm erreicht. Grundsätzlich möglich ist auch die Verwendung von groberen oder feineren Holzfasern, die auch nicht notwendigerweise Nadelholz umfassen oder daraus bestehen müssen. Diese zeigten sich in Versuchen besonders saugfähig und aufnahmefähig für die aus dem Korngemisch zu entfernenden Feinstteilchen. Zudem lassen sich solche Holzfasern mit den anhaftenden Feinstteilchen mit einem später noch zu erläuternden Gasstrom gut von den Sandkörnern splitten (trennen). Dies wird auf ihr im Verhältnis zu Gießereisand geringem Gewicht und dem Vergleich der mit den glatten, rundlichen Sandkörnern verfaserten Gestalt begünstigt. Mikroskopisch erkennbar ist, dass mit Trägermitteln allgemein und insbesondere den vorerwähnten Holzfasern Bindemittel und Feinstteilchen anhaften und auch eingelagert werden, d.h. ins Innere des Trägermittels gelangen.Particularly good results were obtained with softwood wood fibers in a core spectrum of 0.05 mm to 0.2 mm. At least possible is also the use of coarser or finer wood fibers, which do not necessarily include or must consist of softwood. These were found in tests particularly absorbent and receptive to be removed from the grain mixture Feinstteilchen. In addition, such wood fibers with the adhering Feinstteilchen with a later to be explained gas flow well from the grains of sand split (separate). This is favored on it in relation to foundry sand of low weight and the comparison of the shape with the smooth, roundish grains of sand. It can be seen microscopically that with carrier agents in general and in particular the above-mentioned wood fibers bind binder and Feinstteilchen and also be stored, ie reach the interior of the carrier.
Für den Fall des Zusatzes von Trägermitteln, insbesondere in Form von Partikeln, wie beispielsweise Fasern, noch weiter bevorzugt Holzfasern zum Gießereisand-Bindemittelgemisch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Gewichtsprozentanteil des Trägermittels am Gießereisand-Bindemittelgemisch vor der Zugabe aus einem Wertebereich zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% gewählt ist, noch weiter bevorzugt zwischen 1 Gew-% und 10 Gew.-%. Besonders gute Ergebnisse wurden mit einem Gewichtsanteil von Trägermitteln, wie beispielsweise Holzmehl von mehr als 2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mehr als 3 Gew.-% erzielt.In the case of the addition of carriers, especially in the form of particles, such as fibers, more preferably wood fibers to foundry sand binder mixture, it has been found to be advantageous if the weight percentage of the carrier to the foundry sand binder mixture prior to the addition of a value range between 1 Wt .-% and 15 wt .-% is selected, even more preferably between 1 wt% and 10 wt .-%. Particularly good results were achieved with a weight proportion of carriers, such as wood flour of more than 2 wt .-%, most preferably more than 3 wt .-%.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das zum Einsatz kommende Trägermittel brennbar ist, insbesondere indem es aus organischem Material besteht oder solches umfasst. Dies eröffnet eine Weiterbildung der Erfindung, wonach das von dem Gießereisand abgetrennte Trägermittel verbrannt wird und die Wärmeenergie und/oder unmittelbar die Verbrennungsgase benutzt werden, insbesondere um den Gießereisand zu trocknen und/oder einen später noch zu erläuternden Gasstrom zu erwärmen und/oder zu bilden, mit dem bevorzugt die Trennung von Trägermittel und Gießereisand erfolgt.It is particularly expedient if the carrier used is combustible, in particular in that it consists of or comprises organic material. This opens up a development of the invention, according to which the separated from the foundry sand carrier is burned and the heat energy and / or directly the combustion gases are used, in particular to dry the foundry sand and / or to heat a gas stream to be explained later and / or to form, with the preferred separation of the carrier and foundry sand.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn eine zumindest teilweise Behandlung, insbesondere Trocknung, des Gießereisandes und/oder des Trägermittels erfolgt, wenn diese noch gemischt sind. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass das Gemisch mit einem später noch zu erläuternden, erwärmten Gasstrahl, insbesondere Luftstrahl beaufschlagt wird, welcher gleichzeitig zur Trennung von Trägermittel mit daran angeordnetem Bindemittel und Gießereisand erfolgt.It has proven to be particularly advantageous if at least partial treatment, in particular drying, of the foundry sand and / or the carrier takes place when these are still mixed. This can be realized, for example, by subjecting the mixture to a heated gas jet, in particular an air jet, which will be explained later, which simultaneously takes place for the separation of carrier agent with binder and foundry sand arranged thereon.
Grundsätzlich ist es möglich, den Trocknungsschritt des Gießereisandes und des Trägermittels von dem Trennschritt zum gemeinsamen Abtrennen des Trägermittels und des Bindemittels vom Gießereisand räumlich und/oder zeitlich zu trennen bzw. nacheinander durchzuführen. Besonders zweckmäßig ist jedoch eine gemeinsame Durchführung von Trocknung und Trennung, was dadurch erreicht wird, dass die Mischung aus Gießereisand und Trägermittel mit, insbesondere erwärmtem Gas, insbesondere Luft durchströmt werden, insbesondere innerhalb eines Fließbettes, in das der erwärmte Gasstrom eingeleitet wird. Dieses gemeinsame Trocknen und Splitten (Trennen) hat erhebliche Vorteile und kann alternativ ersatzweise (batchweise) oder kontinuierlich durchgeführt werden. Das Trägermittel wird mittels des Gasstroms ausgetragen und kann mithilfe mindestens eines Filters oder Zyklons oder auf andere verfahrenstechnische Weisen wieder (außerhalb eines Trennaggregates bzw. Behälters) abgeschieden werden, insbesondere, um, wie bereits angedeutet, verbrannt zu werden. Bevorzugt wird die Strömungsgeschwindigkeit des erwärmten Gasstroms, insbesondere Luftstrom beim Splittvorgang so eingestellt, dass im Regenerat keine Körner mit einem Durchmesser von unter 0,2mm, vorzugsweise unter 0,1mm mehr vorhanden sind.In principle, it is possible to spatially and / or temporally separate the drying step of the foundry sand and the carrier agent from the separating step for the joint separation of the carrier and the binder from the foundry sand. However, a common implementation of drying and separation is particularly expedient, which is achieved in that the mixture of foundry sand and carrier with, in particular heated gas, in particular air are flowed through, in particular within a fluidized bed, in which the heated gas stream is introduced. This common drying and splitting (separation) has considerable advantages and can alternatively be carried out alternatively (batchwise) or continuously. The carrier is discharged by means of the gas stream and can be deposited again by means of at least one filter or cyclone or in other procedural manners (outside of a separating unit or container), in particular in order to be burnt, as already indicated. Preferably, the flow rate of the heated gas stream, in particular air flow during the chipping process is adjusted so that in the regrind no grains with a diameter of less than 0.2mm, preferably less than 0.1mm are available.
Aufgrund des erfindungsgemäßen geringen Feuchtigkeitsgehaltes bzw. der geringen Feuchtigkeitszugabe, insbesondere in Form von Haftvermittler reicht der Einsatz von Luftströmen mit vergleichsweise geringer Temperatur, insbesondere mit einer Temperatur von unter 300°C den gewünschten Trocknungs- und Trennschritt aus. Besonders zweckmäßig beträgt die Temperatur des Luftstroms weniger als 250°C und ist ganz besonders bevorzugt aus einem Temperaturbereich zwischen 160°C und 240°C gewählt bzw. wird auf eine solche Temperatur eingestellt. Zusätzlich oder alternativ wird bei dem Trocknungsschritt der Gießereisand, insbesondere durch Gasstrombeaufschlagung, insbesondere Luftstrombeaufschlagung während der Abtrennung (Splittung) des Trägermittels gemeinsam mit dem Bindemittel maximal auf eine Temperatur von unter 220°C, insbesondere unter 200°C, noch weiter bevorzugt unter 180°C erwärmt. Grundsätzlich wurde erkannt, dass die Trocknungsdauer zum Erreichen eines gewünschten End-Feuchtigkeitsgehaltes mit zunehmender Temperatur sinkt.Due to the low moisture content according to the invention or the low addition of moisture, in particular in the form of adhesion promoter, the use of air streams with a comparatively low temperature, in particular at a temperature of below 300 ° C., suffices for the desired drying and separating step. Particularly suitably, the temperature of the air flow is less than 250 ° C and is most preferably selected from a temperature range between 160 ° C and 240 ° C or is set to such a temperature. Additionally or alternatively, in the drying step, the foundry sand, in particular by gas flow, in particular Luftstrombeaufschlagung during the separation (splitting) of the carrier together with the binder at a maximum temperature below 220 ° C, especially below 200 ° C, even more preferably below 180 ° C heated. In principle, it has been recognized that the drying time to reach a desired final moisture content decreases with increasing temperature.
Der im Rahmen der Offenbarung erwähnte Trocknungsschritt kommt insbesondere zum Tragen bei einer Befeuchtung des Gießereisand-Bindemittelgemisches mit flüssigem und/oder verflüssigbarem Haftvermittler. Wird hierauf verzichtet, kann bei Bedarf auf eine Trocknung verzichtet werden.The drying step mentioned in the context of the disclosure comes into play, in particular, during wetting of the foundry sand-binder mixture with liquid and / or liquefiable adhesion promoter. If this is dispensed with, drying can be dispensed with if necessary.
Wie bereits erläutert, ist die Trocknung mittels eines Luftstroms, insbesondere eines Luftstroms zum gleichzeitigen Abtrennen des Trägermittels (mit Bindemittel) von dem Gießereisand eine Möglichkeit zur Einstellung eines gewünschten End-Feuchtigkeitsgehaltes. Zusätzlich oder alternativ zu einem erwähnten Luftstrom können grundsätzlich auch andere Trocknungsmethoden eingesetzt werden, wie beispielsweise eine Behandlung bzw. Trocknung mit Hilfe von Mikrowellen. Auf eine Trocknung kann insbesondere dann ganz verzichtet werden, wenn der Feuchtigkeitsgehalt von vornherein gering gehalten wird, insbesondere indem kein flüssiger Haftvermittler zugesetzt wird, sondern entweder gar kein Haftvermittler oder ein Reststoff-Haftvermittler.As already explained, the drying by means of an air flow, in particular an air flow for simultaneous removal of the carrier (with binder) from the foundry sand is a possibility for setting a desired final moisture content. In addition or as an alternative to an air stream mentioned, other drying methods can in principle also be used, such as, for example, a treatment or drying with the aid of microwaves. In particular, drying can be completely dispensed with if the moisture content is kept low from the outset, in particular by no liquid coupling agent is added, but either no adhesion promoter or a residual adhesion promoter.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bestimmt und ausgestaltet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und gekennzeichnet durch das Vorsehen von Trennmitteln (Trenneinrichtung) zum gemeinsamen Trennen des Trägermittels und des daran anhaftenden und/oder darin aufgenommenen Bindemittels von dem Gießereisand. Bevorzugt sind die Trennmittel gleichzeitig Trocknungsmittel für den Gießereisand und/oder das Trägermittel, welches bevorzugt einen Teil, insbesondere den Großteil der, insbesondere in Form von Haftvermittler zugegebenen Feuchtigkeit an sich bindet und/oder in sich aufnimmt. Bevorzugt umfassen die Trennmittel ein Fließbett, indem das Gießereisand-Bindemittelgemisch mit dem am Trägermittel anhaftenden Bindemittel mit einem Gasstrom, insbesondere einem Luftstrom durchströmbar ist, wobei der Gasstrom, insbesondere Luftstrom, wie im Rahmen des Verfahrens offenbart, bevorzugt erwärmbar ist.The device according to the invention is intended and configured for carrying out the method according to the invention and characterized by the provision of separating means (separating device) for jointly separating the carrier and the binder adhering thereto and / or absorbed therein from the foundry sand. The release agents are preferably simultaneously drying agents for the foundry sand and / or the carrier, which preferably binds a part, in particular the majority, of the moisture added, in particular in the form of adhesion promoter, and / or absorbs it. The release agents preferably comprise a fluidized bed in that the pourable sand / binder mixture can be flowed through by a gas stream, in particular an air stream, with the binder adhering to the carrier, wherein the gas stream, in particular air stream, as disclosed in the process, can preferably be heated.
Besonders zweckmäßig ist es nun, wenn, wie bereits erwähnt, das Trägermittel im Rahmen des Verfahrens und/oder der Vorrichtung verbrannt wird, wobei die Verbrennungswärme bevorzugt zum Erwärmen des Gasstroms, insbesondere des Luftstroms zum Trocknen des Gießereisandes und/oder des Abtrennens des Trägermittels mit dem daran anhaftenden und/oder darin aufgenommenen Bindemittel genutzt wird, wozu beispielsweise die Verbrennungs-Abgase über einen Wärmetauscher geführt werden und/oder oder ein Wärmetauscher im Verbrennungsraum und/oder um den Verbrennungsraum herum angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, den Gasvolumenstrom zur Trocknung des Gießereisandes und/oder der Trennung des Trägermittels mit dem Bindemittel von dem Gießereisand zumindest teilweise mittels der Verbrennungsgase selbst zu bilden.It is particularly useful if, as already mentioned, the carrier is burned in the context of the method and / or the device, wherein the heat of combustion preferably for heating the gas stream, in particular the air stream for drying the foundry sand and / or separating the carrier with the binder adhering thereto and / or incorporated therein is used, for which purpose, for example, the combustion exhaust gases are conducted via a heat exchanger and / or or a heat exchanger is arranged in the combustion chamber and / or around the combustion chamber. Additionally or alternatively, it is conceivable, the gas volume flow for drying the foundry sand and / or the separation of the carrier with the binder of to form the foundry sand at least partially by means of the combustion gases themselves.
Ganz besonders bevorzugt ist es nun, wenn die Vorrichtung eine Wärmerückgewinnungseinrichtung aufweist bzw. im Rahmen des Verfahrens Wärmeenergie gewonnen wird aus dem regenerierten und vorzugsweise wie zuvor beschriebenen im Gasvolumenstrom erwärmten Gießereisandes, wobei weiterbildungsgemäß diese Wärmeenergie zur Vorwärmung des Gasvolumenstroms zur Trocknung des Gießereisandes und/oder zur Trennung des Trägermittels mit dem Bindemittel von dem Gießereisand eingesetzt wird. Zu diesem Zweck können sogenannte Sandtemperiereinrichtungen eingesetzt werden, die beispielsweise ein in einem Rohrsystem fließendes Wärmeträgermedium umfassen und der Sand Wärmeenergie an dieses Rohrsystem abgeben kann, beispielsweise beim Fallen bzw. Rieseln durch einen ein solches Rohrsystem aufweisenden Fall- bzw. Rieselraum und/oder durch Fluidisierung des Sandes von unten und dadurch Inkontaktbringen mit einem solchen Rohrsystem. Auch alternative Wärmetauscheranordnungen sind zur Nutzung der Wärmeenergie des regenerierten Gießereisandes einsetzbar.It is now particularly preferred if the device has a heat recovery device or thermal energy is recovered from the regenerated and preferably as described above in the gas flow stream heated foundry sand, further training this heat energy for preheating the gas flow to dry the foundry sand and / or for separating the carrier with the binder from the foundry sand is used. For this purpose, so-called Sandtemperiereinrichtungen can be used, for example, comprise a flowing in a pipe system heat transfer medium and the sand can give heat energy to this pipe system, such as falling or trickling through such a pipe system having falling or trickle space and / or by fluidization of the sand from below and thereby bringing into contact with such a pipe system. Alternative heat exchanger arrangements can also be used to utilize the heat energy of the regenerated foundry sand.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der einzigen
Bei 3 wird das Ergebnis der mechanischen Behandlung, d.h. das mechanisch behandelte Gießereisand-Bindemittelgemisch, welches zudem Feinstteilchen, insbesondere Quarzsandteilchen und elektrisch geladene Teilchen enthält weitergeführt zu einem Mischer 4. Bei Bedarf kann die Schüttung, insbesondere vor dem Mischer 4, einem Sieb- oder Windsichterschritt zum bevorzugt trockenen Bereinigen des Gießereisand-Bindemittelgemisches von einem Bindemittelanteil und/oder von Feinstteilchen unterzogen werden. Jedenfalls erfolgt in dem Mischer 4 in dem konkreten Ausführungsbeispiel die Zugabe von Haftvermittler 5, hier beispielhaft in Form von Wasser und von Trägermittel 6, hier beispielhaft in Form von Holzfasern. Die Wassermenge wird in dem konkreten Ausführungsbeispiel so gewählt, dass der Feuchtigkeitsgehalt des Gießereisand-Bindemittelgemisches nach einer guten Durchmischung hier beispielhaft 1,7 Gew.-% beträgt, ohne Berücksichtigung des Trägermittelgewichtsanteils. Innerhalb des Mischers erfolgt bei der Durchmischung ein intensiver Kontakt von Bindemittelteilchen des Bindemittels und Trägermittel, wodurch die Bindemittelteilchen am Trägermittel anhaften und/oder in diesem aufgenommen werden.At 3, the result of the mechanical treatment, i. If necessary, the bed, in particular before the mixer 4, a sieving or air classification step for preferably dry cleaning the foundry sand-binder mixture of be subjected to a binder content and / or Feinstteilchen. In any case, in the concrete embodiment in the concrete embodiment, the addition of adhesion promoter 5, here for example in the form of water and carrier 6, here exemplified in the form of wood fibers. The amount of water is chosen in the specific embodiment so that the moisture content of the foundry sand binder mixture after thorough mixing here is for example 1.7 wt .-%, without consideration of the carrier weight fraction. Within the mixer, thorough mixing results in intensive contact of binder particles of the binder and carrier, whereby the binder particles adhere to and / or become lodged on the carrier.
Bei 7 erfolgt dann der Weitertransport der Mischung aus Gießereisand sowie Trägermittel mit daran befindlichem Bindemittelteilchen des Bindemittels zu einem Splitter 8 (gemeinsame Trocknungs- und Trenneinrichtung), indem gleichzeitig eine Trocknung des Gießereisandes sowie zumindest teilweise des Trägermittels erfolgt und das Trägermittel zusammen mit dem daran befindlichen Bindemittelteilchen des Bindemittels bei 9 ausgetragen, also von dem Gießersand abgetrennt wird, welcher trocken bei 10 aus dem Splitter ausgelassen wird. Der Splitter 8 umfasst ein Fließbett (Wirbelbett), in welchem Gießereisand und Trägermittel mit daran befindlichen Bindemittelteilchen des Bindemittels mittels eines, hier auf beispielhaft 180°C erwärmten Gasstroms 11 durchströmt werden. Zu erkennen ist, dass das ausgetragene Trägermittel einem Abscheider 12 zugeführt wird, mithilfe dessen Trägermittel mit daran anhaftendem Bindemittel aus dem Austragsgasstrom abgetrennt und bei 13 einer Verbrennungseinrichtung 14 zugeführt wird. Das Abgas wird durch einen Wärmetauscher 15 geleitet, der einen Gasstrom, hier einen Frischluftstrom 16 erwärmt, welcher dann im erwärmtem Zustand den Gasstrom 11 bildet. Bevorzugt wird zusätzlich oder alternativ der vorgewärmte Luftstrom 17, der von dem Trägermittel im Abscheider 12 befreit wurde, zur Erwärmung des Frischluftstroms 16 genutzt. Zusätzlich oder alternativ zu den vorerwähnten Energie- bzw. Wärmequellen kann bei 18 die äußere Heizenergie, beispielsweise elektrisch, gasförmig, mit flüssigen oder festen Energieträgern zur Erwärmung des Frischluftstroms 16 eingesetzt werden.At 7, the further transport of the mixture of foundry sand and carrier with binder particles of the binder thereon then takes place to a splitter 8 (common drying and separating device), by simultaneously drying the foundry sand and at least partially carried the carrier and the carrier together with the binder thereon binder of the binder discharged at 9, that is separated from the foundry sand, which is discharged at 10 dry from the splitter. The splitter 8 comprises a fluidized bed (fluidized bed), in which foundry sand and carrier agent with binder particles of the binder present thereon are flowed through by means of a
Zusätzlich oder alternativ zur Erwärmung des Frischluftstroms kann Wärmeenergie eingesetzt werden (nicht gezeigt) die rückgewonnen wird aus dem regenerierten Sand, beispielsweise durch eine sogenannte Sandtemperier- bzw. Kühleinrichtung.In addition or as an alternative to heating the fresh air flow, thermal energy can be used (not shown) which is recovered from the regenerated sand, for example by a so-called sand tempering or cooling device.
- 11
- Zuführung von Gießereisand-BindemittelgemischFeed of foundry sand binder mixture
- 22
- mechanische Behandlungseinrichtungmechanical treatment device
- 33
- WeitertransportNext transport
- 44
- Mischermixer
- 55
- Haftvermittlerbonding agent
- 66
- Trägermittelcarrier
- 77
- Weiterleitungforwarding
- 88th
- Splitter für Trocknung und TrennungSliver for drying and separation
- 99
- Austrag (Austragsgasstrom umfassend Trägermittel mit daran angeordnetem Bindemittel)Discharge (discharge gas stream comprising carrier with binder thereon)
- 1010
- Austrag von gereinigtem (und fakultativ getrocknetem) GießereisandDischarge of cleaned (and optionally dried) foundry sand
- 1111
- Gasstromgas flow
- 1212
- Abscheiderseparators
- 1313
- Zuführung von Trägermittel zur VerbrennungseinrichtungSupply of carrier to the incinerator
- 1414
- Verbrennungseinrichtungincinerator
- 1515
- Wärmetauscherheat exchangers
- 1616
- FrischluftstromFresh air flow
- 1717
- Lufstromairstream
- 1818
- äußere Wärmeenergieexternal heat energy
Claims (12)
- A method for regenerating foundry sand, in particular for producing foundry molds and/or foundry mold cores anew from the regenerated foundry sand, by removing bonding agent from a mixture of foundry sand and bonding agent by using a solid carrier agent (6), said solid carrier agent (6) coming into contact with the mixture of foundry sand and bonding agent, and said bonding agent and said solid carrier agent (6) being separated from the foundry sand,
characterized in that
the solid carrier agent (6) is absorbent, and in that adhesion promoter (5) is added to the mixture of foundry sand and bonding agent for improving transporting the bonding agent to the solid carrier agent (6) and/or for improving the adhesiveness of the bonding agent to the solid carrier agent (6) and/or the absorption of the bonding agent in the solid carrier agent (6), and in that the adhesion promoter (5) comprises or is a liquid, in particular water, or is available at least temporarily in liquid form, in particular by melting, simultaneously to the solid carrier agent (6), and in that the solid carrier agent (6) is separated from the foundry sand (10) in conjunction with the bonding agent adhering to and/or absorbed by the solid carrier agent (6). - The method according to claim 1,
characterized in that
the carrier agent (6) and the mixture of foundry sand and bonding agent are brought into contact without previously rinsing bonding agent from the mixture of foundry sand and bonding agent using liquid. - The method according to claim 1 or 2,
characterized in that
before and/or while jointly separating bonding agent and carrier agent (6) from the foundry sand, a maximal amount of adhesion promoter (5) is added at a percentage by weight of less than 4 wt.%, preferably less than 3.5 wt.%, more preferably less than 3 wt.%, more preferably less than 2.1 wt.%, even more preferably between 0.1 wt.% and 2.0 wt.%, particularly preferably between 0.3 wt.% and 2.0 wt.%, more preferably between 0.4 wt.% and 1.7 wt.% based on the weight of the mixture of foundry sand and bonding agent and/or in that in particular during the entire regeneration method, a moisture content of the mixture of foundry sand and bonding agent, irrespective of the percentage by weight of the carrier agent, has a value of percentage by weight of less than 4 wt.%, preferably less than 3.5 wt.%, more preferably less than 3 wt.%, more preferably less than 2.1 wt.%, even more preferably between 0.1 wt.% and 2.0 wt.%, particularly preferably between 0.3 wt.% and 2.0 wt.%, more preferably between 0.4 wt.% and 1.7 wt.%, and/or is set to such a value of percentage by weight. - The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
in order to dissolve bonding agent from the foundry sand and/or to reduce bonding agent in size, the mixture of foundry sand and bonding agent is mechanically processed, preferably before adding adhesion promoter (5) and/or carrier agent and in particular via movements relative to an aggregate material of storing bodies. - The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
bonding agent dissolved from the foundry sand is separated, in particular by sieving and/or winnowing, in particular after having been mechanically processed and/or before an adhesion promoter is added. - The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the carrier agent (6) is brought into contact with and mixed with the mixture of foundry sand and bonding agent as a bulk material, in particular a granular and/or powdery and/or fibrous bulk material, and/or in that the carrier agent (6) is bonded to a support, in particular a drum and/or a strip, and the mixture of foundry sand and bonding agent is moved relative to the bonded carrier agent (6), in particular by moving the support. - The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the carrier agent (6) is separated either continuously or batchwise from the foundry sand in conjunction with the bonding agent, in particular bonding agent particles, via a preferably heated gas flow, in particular an air flow, preferably in a fluidized bed, in particular while simultaneously at least partially drying the carrier agent still mixed with the mixture of foundry sand and bonding agent. - The method according to claim 7,
characterized in that
the gas flow is heated to a temperature below 300 °C, in particular below 250 °C, particularly preferably to a temperature between 160 °C and 240 °C, and/or the foundry sand is heated to a maximal temperature below 220 °C, preferably below 200 °C, even more preferably below 180 °C, while separating the carrier agent in conjunction with the bonding agent. - A device for regenerating foundry sand, in particular for producing casting molds and/or casting mold cores anew, said device being configured for executing a method according to any one of the preceding claims, comprising means for contacting solid carrier agent (6) and a foundry sand,
characterized by
separating means for jointly separating the absorbent solid carrier agent (6) and the bonding agent, in particular bonding agent particles, adhering to the solid carrier agent (6) and/or absorbed in the solid carrier agent (6) from the foundry sand. - The device according to claim 9,
characterized in that
the separating means, which preferably comprise a fluidized bed device for generating a fluidized bed of foundry sand, carrier agent and bonding agent, comprise gas-flow generating means for generating a, particularly heated, gas flow for jointly separating carrier agents (6) and bonding agent from the foundry sand. - The device according to claim 9 or 10,
characterized in that
the device comprises a combustion device (14) for combusting the separated carrier agent as well as means for heating the gas flow using the thermal energy resulting from combustion and/or for forming the gas volumetric flow by using combustion gases. - The device according to any one of the claims 9 to 11,
characterized in that
the device comprises a heat recovery system for recovering thermal energy from the regenerated foundry sand, preferably for heating the gas flow for separating carrier agent and/or for drying foundry sand.
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