WO1998017439A2 - Verfahren und vorrichtung zum recyceln von wasserstrahlschneidabrasivmitteln - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum recyceln von wasserstrahlschneidabrasivmitteln

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WO1998017439A2
WO1998017439A2 PCT/DE1997/002512 DE9702512W WO9817439A2 WO 1998017439 A2 WO1998017439 A2 WO 1998017439A2 DE 9702512 W DE9702512 W DE 9702512W WO 9817439 A2 WO9817439 A2 WO 9817439A2
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water
cutting
coarse
classifier
basin
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Hans-Günter Weide
Gerhard Hering
Jörn SCHATZ
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Intrec Gesellschaft Für Innovative Technologien Mbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00—Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material
    • B24C9/006—Treatment of used abrasive material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/62—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by hydraulic classifiers, e.g. of launder, tank, spiral or helical chute concentrator type
    • B03B5/623—Upward current classifiers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for recycling the portion of cutting material which is produced and reusable in sandblasting, in particular in abrasive high-pressure waterjet cutting, and for producing a dischargeable wastewater.
  • a high separating effect can be achieved with water jet cutting, provided that a thin jet of this suspension is applied to the material to be cut at high speed and thus high kinetic energy is judged.
  • the achievable cutting parameters for a given cutting substance are, apart from their chemical and physical properties (interaction with the material to be cut, hardness, etc.), very much dependent on the grain size and shape (spherical-round, angular-sharp-edged) of the corresponding particles.
  • the grain parameters are changed already during the acceleration phase of the particles in the suspension, but also due to the mechanical interaction with the material to be cut.
  • the cutting means changed after the cutting work has been carried out. together with the cutting material abrasion generated in a pool filled with water or solids, in which it is collected, suspended and discharged. It is customary to dispose of or process the used abrasive using a more or less complex administrative procedure. Most of the now contaminated water remains in the process as process water, a small proportion of which is often discharged into the sewer with a process-related suspended matter component.
  • the utility model G 93 08 809.4 describes, as a sub-step for sorting the waste sludge from abrasive jet cutting, a device known as a flow separator, consisting of a horizontally positioned pipe, through the inlet connection of which the resulting suspension is let in and whirled up by another medium.
  • a flow separator consisting of a horizontally positioned pipe, through the inlet connection of which the resulting suspension is let in and whirled up by another medium.
  • EP 0 502 461 AI discloses a method and a system for recovering abrasive abrasive material during water jet cutting, the abrasive material deposited on the tub bottom being transported horizontally to a lifting position and being lifted up from there out of the tub and out of the tub the abrasive material that has been removed is then subjected to drying by means of a UV lamp, after which the dried abrasive material is suspended in an air stream and finally collected in different size fractions.
  • a disadvantage of this solution is that both the coarse grain and the fine constituents are dried, although only the coarse constituents can be reused. UV drying is also ineffective. In addition, a dry material made of coarse and fine components tends to cake.
  • DE 43 03 868 AI describes a method and a plant for the separation and recovery of abrasives in water abrasive jet applications, the separation being realized by hydrocyclones.
  • the particular disadvantage here is that an additional centrifugal force has to be generated and discontinuous operation is problematic.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device which improve the prior art mentioned, with which an effective, reproducible separation of particles of different grain size and shape is possible and the process water entering the wastewater is largely cleaned.
  • the device should be inexpensive to manufacture and easy to operate and maintain, and should be flexibly adaptable to specific applications and have a long service life.
  • a particular advantage of the invention is that an effective recovery of the abrasives is achieved by rinsing the fine-grained particles in an upflow, sedimenting them by calming the flow, then filtering and collecting a certain proportion and removing the coarse-grained particles, mechanically pre-dewatered, dried and be reused.
  • a partial flow of the process water can be pumped through a filter unit, so that a conductive filtrate is obtained.
  • sorting takes place at the same time according to the density-different cutting material particles involved in the sedimenting separation process, so that it was initially assumed that, if cutting material with a higher density than that of the cutting agent, for example Almandine is present, which can also get into the recycled portion in an undesirable manner.
  • Fig. 2 shows a schematic diagram of a bypass.
  • the mixture in the cutting basin also called catcher, after the cutting process, consisting of coarse and fine abrasive and small amounts of material to be cut, predominantly of the finest grain size, is fed by means of a suspension pump Pl designed as a diaphragm pump, whose flow rate in the present exemplary embodiment is approximately 4 m 3 per hour after passing a sieve (not shown in FIG. 1) into an upstream classifier 1, in which the separation into the coarse-grained reusable abrasive fraction and into the fine fraction to be collected takes place.
  • a suspension pump Pl designed as a diaphragm pump, whose flow rate in the present exemplary embodiment is approximately 4 m 3 per hour after passing a sieve (not shown in FIG. 1) into an upstream classifier 1, in which the separation into the coarse-grained reusable abrasive fraction and into the fine fraction to be collected takes place.
  • the sieve with a plastic bottom with a mesh size of 600 ⁇ m causes the separation of foreign components that are considerably larger in relation to the granular material to be cut, such as flaked stony cuttings or other foreign components that have entered the suspension, such as the smallest cutting material residues that have fallen through the sieve in the cutting basin. At the same time, it reduces the speed of the volume flow of 2.3 m / s entering classifier 1 by more than ten times. In classifier 1, the separation takes place according to the grain size, in that the coarse particles, the sinking speed of which is greater than or at least equal to that of the upward flowing water flow, sink downwards, but the finer grain reaches the overflow with the water flow.
  • the classifier 1 is equipped with a tangential slurry inlet. To protect against shipping, it is automatically emptied before decommissioning.
  • the classifier 1 in the present exemplary embodiment with its dimensions, height 0.8 m, diameter 0.3 m, is designed for a clearing surface load of 1.6 cm / s at a suspension volume flow of 4 m 3 / h for a separation grain of 100 ⁇ m and specially configured for a cutting operation.
  • the bottom of the classifier 1 is designed as a nozzle plate.
  • a fluidized bed enriched with coarse material is formed above this perforated plate, in which it is subjected to an intensive rinsing / washing process, the fluidized bed essentially containing the hydrostatic pressure determined on the bottom of the container.
  • the nozzle plate is also possible to design the nozzle plate as a perforated plate over which an elastic mat, made of silicone, for example, is attached. These slots are opened under inflowing water pressure and create like that Nozzle plate an ascending pure water flow in the classifier 1.
  • a pressure transducer was installed to record a differential pressure that is related to an equally high water column, the signal of which controls a servomotor via a controller, which in turn actuates the floor outlet. If the bottom outlet opens, a steady or interrupted flow of recycled thick matter enters the intermediate bulk container 3, from which it is conveyed by means of a conveyor device 3a, e.g. a screw conveyor, into the dryer 4 and after passing through it into the dry goods container 5.
  • the intermediate bulk goods container 3 is designed as a trough with an inclined wall on one side and an adjustable overflow. The level of the sand is sensed and is linked to the dryer 4 and the suspension pump P1 via an NC control.
  • the intermediate coarse material container 3 is equipped with a device which, in the event of an increased underflow quantity and / or a high sand level, minimizes the quantity of coarse material which undesirably enters the reserve pool 6. It can be adjusted in position, that is to say so that the water overflow edge forms a horizontal plane and the water flowing over it reaches the reserve basin 6 via a circumferential drainage channel.
  • the sediment located in the intermediate bulk container 3 is conveyed by means of a mechanical conveyor 3a, preferably by a slow-moving screw conveyor, into the wet goods feed container of the dryer 4 in such a way that it is supported to a certain extent, for example by perforations in the Boundary wall surrounding the screw, is mechanically pre-dewatered.
  • the inclination and length of the part of the conveying device 3a projecting above the water level are dimensioned in such a way that they enable mechanical pre-dewatering to 10-20% by mass of the moist material entering the dryer 4.
  • Transport through the dryer 4 is carried out by a revolving steel link belt, into the cavities of which the moist material is introduced.
  • a special, self-adjusting applicator roller in the present exemplary embodiment a rubber transverse roller 8, is arranged in between to evenly distribute the goods offered by the conveying device 3a over the intended mesh width.
  • the steel mesh moves the moisture in it into the drying zone, where it is washed around on both sides, preferably with preheated (dry) air - recovered from the high-pressure pump cooling or from the cutting basin - with dehydration of the material and humidification of the desiccant in countercurrent.
  • heating elements are also arranged on one or both sides next to the braid near the air inlet at the lower part of the dryer 4.
  • the dryer 4 which can be expanded, is designed for a moisture content from 12 kg / h. Because of the broader grain spectrum of the abrasive compared to the originally used cutting agent, the favorable cutting parameters achieved were similar to those achieved using high-quality commercial garnet sand.
  • Overflow suspension arrives in a special device consisting of a combination of lamella clarifier 2a, sedimentation basin 2b and removal device 2c (e.g. filter bag), in which, for example, the lamella clarification part 2a stands detachably on a sealing layer directly on the sedimentation basin 2b and solely by its weight or guarantees the watertightness of the connection point in another suitable manner.
  • the lamella clarification part 2a stands detachably on a sealing layer directly on the sedimentation basin 2b and solely by its weight or guarantees the watertightness of the connection point in another suitable manner.
  • the correct, immovable position of the attached lamella clarifying part 2a is ensured by the attached guide element.
  • the upper basin that is to say the lamella clarifier 2a
  • the other basin that is to say the sales basin 2b
  • the lower settling tank 2b fills first and then the upper lamella clarifying part 2a.
  • the suspension initially flows horizontally / downwards into the lamella clarifier 2a from the side inlet of the suspension.
  • the current reverses and flows upwards across the entire clarification cross-section between the plates.
  • the sludge deposited on the plates slides downward against the flow and, after detaching from the lower end of the plate, falls directly into the removal device 2c designed as a fine material collection bag, in which it remains for a few days or weeks until the time of removal and can thus achieve a high degree of compression.
  • the degree of filling or the time of removal is indicated by means of a sensor attached to the settling basin 2b, for example using the bottom plate deflection caused by the sludge weight or a stirring sensor or in another suitable manner.
  • the water in the lamella clarifier 2a and settling basin 2b is first removed by means of an outlet Fes completely drained at the bottom
  • the filter bag in this sedimentation tank retains the solids. After lifting off the clarifier container part which is not firmly connected to the remaining heel basin 2b, the fine material sack can be removed.
  • the filter bag in this sedimentation tank retains the solids.
  • Another lamella clarifier 2a can be operated in parallel to avoid downtimes when changing the fine material bag.
  • the filter pump P4 for feeding the filter unit 9 and the upstream water pump P3, which are most remote from the lower wall, are located, each taking clean water near the surface.
  • a process water bypass is branched off via a filter pump P4 and fed to a filter unit 9 leads, the effect of which is dimensioned such that - since decoupled from the process water circuit - only the amount of water entered into the cutting basin 10 with the abrasive water jet due to operation and settling and / or filtration, if necessary using flocculants, needs to be subsequently cleaned so that it can be discharged into the sewer according to water law requirements.
  • the largely cleared process water - taken from the (internal) sedimentation chamber located within the reserve pool 6 - is only fed to the filter unit 9 (1 ⁇ m pore size) in a controlled amount for fine clarification, which is entered into the system via a cutting head .
  • the water leaving the filter unit 9 is free of recognizable cloudiness for almost the entire filter service life. Its solids content is ⁇ 5 mg / 1.
  • the filter resistance increases, the final size or the time of change is indicated by a conventional differential pressure sensor.
  • As a suspension or Return flow pumps use robust electric diaphragm pumps. Due to their arrangement in the upper part of the plant, the cutting basin 10 is reliably avoided when the pump is at a standstill.
  • a bypass 13 shown in FIG. 2 and provided with switching modules is arranged between the upflow classifier 1 and the lamella clarifier 2a.
  • This bypass 13 causes or enables a low solids water circuit is realized during a limited "start-up” and “shutdown” operating regime, which practically prevents line blockages.
  • Bypassing the upstream classifier 1, the suspension sucked out of the cutting pool 10 can, if necessary, be wholly or partially returned to the latter, for example to avoid overloading the upstream classifier 1, or the suspension can be fed directly to the lamella clarifier 2a.
  • the bypass 13 has actuating elements 11 for opening / closing the flaps 12 and an entrance from the cutting basin 10 and exits to the upflow classifier 1, to the lamella clarifier 2a and back to the cutting basin 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Recyceln von Sanden und ist anwendbar beispielsweise zum Recyceln des beim Sandstrahlen-, insbesondere beim Abrasiv- Hochdruck-Wasserstrahl-Schneiden anfallenden und wiederverwendbaren Schneidmittelanteils sowie zum Herstellen eines einleitfähigen Abwassers. Das Verfahren beruht darauf, daß in einer Aufströmung die feinkörnigen Partikel ausgespült, durch Strömungsberuhigung sedimentiert, nachfolgend gefiltert und gesammelt und die grobkörnigen Partikel abgeführt, mechanisch vorentwässert, getrocknet und der Wiederverwendung zugeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus mindestens einem nach dem Aufstromtrennprinzip arbeitenden Klassierer (1), der überlaufseitig mit mindestens einer Feinpartikelstrecke, bestehend aus Lamel lenklärer (2a), Absetzbecken (2b) und Entnahmeeinrichtung (2C) und Endklärbecken, und auslaufseitig mit mindestens einer Grobpartikelstrecke, bestehend aus Grobgutzwischenbehälter (3), Trockner (4) und Trockengutbehälter (5), verbunden ist, und Pumpen (P1-P4), welche das feststoffbeladene Wasser aus dem Schneidbecken (10) pumpen und das aus der Feinpartikelstrecke und der Grobpartikelstrecke anfallende Wasser als Prozeßwasser in das Schneidbecken (10) zurückführen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Recyceln von Wasserstrahlschneidabrasivmitteln
Besehreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Recyceln des beim Sandstrahlen- , insbesondere beim Abrasiv-Hochdruck-Wasserstrahl-Schneiden anfallen- den und wiederverwendbaren Schneidmittelanteils sowie zum Herstellen eines einleitfähigen Abwassers.
Durch Zusatz von geeigneten Schneidmitteln wie zum Beispiel Almandin-Granatsand als Abrasiv zu einem Trans- portmedium, beispielsweise Wasser, kann eine hohe Trennwirkung beim Wasserstrahlschneiden erzielt werden, sofern ein dünner Strahl dieser Suspension mit hoher Geschwindigkeit und damit hoher kinetischer Energie auf den zu trennenden Werkstoff gerichtet wird. Die erziel - baren Schneidparameter sind bei einer vorgegebenen Schneidmittelsubstanz außer von deren chemischen und physikalischen Eigenschaften (Wechselwirkung mit dem Schneidgut, Härte, etc.) ganz wesentlich abhängig von Korngröße und -form (kuglig-rund, eckig-scharfkantig) der entsprechenden Partikel . Schon während der Be- schleunigungsphase der Partikel in der Suspension, aber auch durch die mechanische Wechselwirkung mit dem Schneidgut, werden die Kornparameter verändert.
Das nach Verrichtung der Schneidarbeit veränderte Schneidmittel gelangt gemäß dem Stand der Technik zu- sammen mit dem erzeugten Schneidgutabrieb in ein mit Wasser oder mit Feststoffkörpern gefülltes Becken, in dem es gesammelt, suspendiert und ausgetragen wird. Üblich ist, das gebrauchte Abrasiv nach einem mehr oder weniger aufwendigen Verwaltungsverfahren der Entsorgung zuzuführen bzw. aufzubereiten. Der größte Teil des nunmehr verunreinigten Wassers verbleibt als Prozeßwasser im Betrieb, wovon ein geringer Anteil häufig mit einem prozessbedingten Schwebstoffanteil in den Abwasserkanal geleitet wird.
Einfache Versuche ergaben, daß mindestens 50% der eingesetzten Abrasivmenge nach dem Schneidprozeß erneut als Schneidmittel Verwendung finden könnte und gleich- bedeutend damit nur noch die Hälfte des benötigten Abrasivs der kostenintensiven Entsorgung zugeführt werden müßte .
Das Gebrauchsmuster G 93 08 809.4 beschreibt als Teil- schritt zum sortierenden Separieren des Abfallschlamms vom Abrasivstrahlschneiden eine als StrömungsSepara or bezeichnete Vorrichtung, bestehend aus einem horizontal gelagerten Rohr, über dessen Einlaßstutzen die anfallende Suspension eingelassen und durch ein weiteres Me- dium aufgewirbelt wird. Nach Durchströmen des mit eit- und Führungseinrichtungen ausgestatteten Rohres, wobei sich die schweren, wiederverwendbaren Partikel in einer „Strömungsschicht" auf bzw. nahe dem Rohrboden sammeln und bewegen sollen, die feineren und feinsten Partikel sich hingegen oberhalb der die gröberen Teilchen enthaltenden Schicht durch das Rohr strömend den Auslaß erreichen, wird ein getrenntes Erfassen und Fortleiten der Suspensionsfraktionen ermöglicht. Nachteilig bei dieser Lösung, welche die Elemente des klassischen horizontalen und vertikalen Aufstromklas- sierers aufgreift, ist, daß nur ein noch relativ viel Feingut enthaltendes Recyclat erzeugt wird.
Aus der EP 0 502 461 AI ist ein Verfahren und eine Anlage zur Rückgewinnung von abrasivem Schleifmaterial beim Wasserstrahl-Schneiden bekannt, wobei das am Wannenboden abgesetzte Schleifmaterial horizontal in eine Anhebeposition transportiert und von dort nach oben aus der Wanne herausgehoben wird und das aus der Wanne herausgehobene Schleifmaterial anschließend einer Trocknung mittels UV-Strahler unterzogen wird, wonach das getrocknete Schleifmaterial in einem Luftstrom sus- pendiert und schließlich aus diesem in unterschiedlichen Größenfraktionen abgeschieden gesammelt wird. Nachteilig an dieser Lösung ist, daß sowohl die Grobais auch die Feinbestandteile getrocknet werden, obwohl nur die Grobbestandteile wiederverwendbar sind. Auch ist eine UV-Trocknung uneffektiv. Hinzu kommt, daß ein Trockengut aus Grob- und Feinbestandteilen zum Zusammenbacken neigt .
Weiterhin beschreibt die DE 43 03 868 AI ein Verfahren und eine Anlage zur Trennung und Rückgewinnung von Ab- rasivmitteln bei der Wasserabrasivstrahlanwendung, wobei die Trennung durch Hydrozyklone realisiert wird. Nachteilig ist hierbei insbesondere, daß eine zusätzliche Zentrifugalkraft erzeugt werden muß und ein dis- kontinuierlicher Betrieb problematisch ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die den genannten Stand der Technik verbessern, mit welchen eine effektive, reproduzierbare Trennung von Partikeln unterschiedlicher Korngröße und Gestalt möglich ist und das in das Abwasser gelangende Prozeßwasser weitgehend gereinigt wird.
Darüberhinaus soll die Vorrichtung preiswert herstell- bar und einfach zu bedienen und zu warten sowie an spezifische Anwendungsfälle flexibel anpaßbar sein und eine hohe Lebensdauer aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 9 im Zusammenwirken mit den Merkmalen im Oberbegriff . Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine effektive Rückgewinnung der Abrasivmittel erreicht wird, indem in einer Aufströmung die feinkörnigen Partikel ausgespült, durch Strömungsberuhigung sedimen- tiert, nachfolgend ein bestimmter Anteil gefiltert und gesammelt und die grobkörnigen Partikel abgeführt, mechanisch vorentwässert, getrocknet und der Wiederverwendung zugeführt werden.
Eine einfach und preiswert herstellbare und leicht zu wartende Anlage resultiert daraus, daß mindestens ein nach dem AufStromtrennprinzip arbeitender Klassierer Überlaufseitig mit mindestens einer Feinpartikel- strecke, bestehend aus Lamellenklärer, Absetzbecken und Entnahmeeinrichtung und auslaufseitig mit mindestens einer Grobpartikelstrecke, bestehend aus Grobgutz- wischenbehälter, Fördereinrichtung mit mechanischer Entwässerung, Trockner und Trockengutbehälter, verbunden ist und das anfallende Prozeßwasser in das Schneidbecken zurückgeführt wird. Ein Teilstrom des Prozeßwas- sers kann über eine Filtereinheit gepumpt werden, so daß ein einleitfähiges Filtrat anfällt. Neben der an Almandin-Granatsand oder Olivinpartikeln vorzunehmenden klassierenden Trennung entsprechend der Partikelkorngröße vollzieht sich gleichzeitig eine Sortierung gemäß den am sedimentierenden Trennvorgang be- teiligten dichteunterschiedlichen Schneidgutpartikeln, so daß zunächst davon auszugehen war, daß, sofern Schneidgut mit höherer Dichte als die beispielsweise des Schneidmittels Almandin zugegen ist, jenes auch in unerwünschter Weise in den recycelten Anteil gelangen kann.
Untersuchungen hingegen zeigten überraschenderweise nur vernachlässigbare Anteile derartiger Beimengungen. Bei den häufig geschnittenen Steinen Granit und Marmor ist gleichfälliges Abscheiden in der Granat-Grob-Fraktion nur für sehr große Körner, etwa ausgebrochene Stücke, feststellbar.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest teilweise in der Fig. dargestellten Ausführungsbei- spielen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 Eine Prinzipdarstellung der Recycelanlage,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Bypasses.
Das nach dem Schneidvorgang im Schneidbecken, auch Catcher genannt, befindliche Gemisch, bestehend aus grobem und feinem Abrasiv und Schneidgutanteilen von geringer Menge, vorwiegend feinster Körnung, gelangt mittels einer als Membranpumpe ausgebildeten Suspensionspumpe Pl, deren Förderstrom im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 4 m3 pro Stunde beträgt, nach Passieren eines in der Fig. 1 nicht dargestellten Siebes in einen AufStromklassierer 1, in dem die Trennung in den grobkörnigen wiederverwendbaren Abrasivanteil und in die zu sammelnde Feinfraktion erfolgt. Das Sieb mit einem Kunststoffboden der Maschenweite 600 μm bewirkt das Aussondern von in Bezug auf die Schneidgutkörnung erheblich größeren Fremdbestandteilen, etwa abgeplatztes steiniges Schneidgut oder son- stige in die Suspension gelangte Fremdbestandteile, wie z.B. durch das Sieb im Schneidbecken gefallene kleinste Schneidgutrückstände. Zugleich vermindert es die Geschwindigkeit des in den Klassierer 1 eintretenden Volumenstromes von 2,3 m/s um mehr als das zehnfache. Im Klassierer 1 vollzieht sich das Trennen nach der Korngröße, indem die groben Partikel, deren Sinkgeschwindigkeit größer oder mindestens gleich der des aufwärts fließenden Wasserstromes ist, sinken nach unten, das feinere Korn jedoch mit dem Wasserstro zum Überlauf gelangt. Der Klassierer 1 ist mit einem tan- gentialen Suspensionseinlauf ausgestattet. Zum Schutz vor Versandung wird er vor der Außerbetriebnahme automatisch entleert. Der Klassierer 1 ist im vorliegenden Ausführungsbei- spiel mit seinen Abmaßen, Höhe 0,8 m, Durchmesser 0,3 m entsprechend einer Klärflächenbelastung von 1,6 cm/s bei einem Suspensionsvolumenstrom von 4 m3/h für ein Trennkorn um 100 μm ausgelegt und speziell für einen Schneidbetrieb konfiguriert . Der Boden des Klassierers 1 ist als Düsenplatte ausgebildet. Durch den durch sie über die Aufstromwasser- pumpe P3 fließenden Prozeß- bzw. einen Reinwasserstrom bildet sich oberhalb dieser Lochplatte eine mit Grobgut angereicherte Wirbelschicht aus, in der es einem inten- siven Spül-/Waschvorgang ausgesetzt wird, wobei die Wirbelschicht wesentlich den hydrostatischen Druck am Behälterboden bestimmt. Ebenso ist es möglich, die Düsenplatte als Lochplatte auszubilden, über der eine Schlitze aufweisende, elastische Matte, beispielsweise aus Silikon, angebracht ist. Diese Schlitze sind unter einströmendem Wasserdruck geöffnet und erzeugen wie die Düsenplatte einen aufsteigenden Reinwasserstrom im Klassierer 1.
Bei Abschalten des Wasserdruckes wölbt sich die Matte zurück, die Schlitze schließen sich und können nicht durch absinkende Abrasivteilchen verschmutzen.
Zur Erfassung eines sich in Bezug auf eine gleich hohe Wassersäule einstellenden Differenzdruckes wurde ein Druckmessumformer angebracht, dessen Signal über einen Regler einen Stellmotor steuert, der seinerseits den Bodenauslaß betätigt. Öffnet der Bodenauslaß, gelangt ein stetiger bzw. unterbrochener Dickstoffström klassierten Recyclates in den Grobgutzwischenbehälter 3, aus dem es mittels einer eine mechanische Vorentwässerung ermöglichende Fördereinrichtung 3a, z.B. einer Förderschnecke, in den Trockner 4 und nach dessen Durchlaufen in den Trockengutbehälter 5 gelangt. Der Grobgutzwischenbehälter 3 ist als Wanne mit einseitig schräger Wand und justierbarem Überlauf ausgebildet. Die Höhe des Sandpegels wird sensiert und ist über eine NC-Steuerung mit dem Trockner 4 und der Suspensionspumpe Pl verknüpft.
Der Grobgutzwischenbehälter 3 ist ausgestattet mit einer Vorrichtung, die bewirkt, daß bei erhöhter Klassie- rerunterlaufmenge und/oder hohem Sandstand die in das Reservebecken 6 unerwünscht gelangende Grobgutmenge minimiert wird. Er ist lagenjustierbar, d.h. so ausrichtbar, daß die Wasserüberlaufkante eine waagerechte Ebene bildet und das darüber fließende Wasser über eine um- laufende Ablaufrinne in das Reservebecken 6 gelangt . Das im Grobgutzwischenbehälter 3 befindliche Sediment wird vermittels einer mechanischen Fördereinrichtung 3a, vorzugsweise durch eine langsam laufende Förderschnecke derart in den Feuchtgutaufgabebehälter des Trockners 4 befördert, daß es bis auf ein bestimmtes Maß, z.B. unterstützt durch Löcherungen in der die Schnecke umgebenden Begrenzungswand, mechanisch vorentwässert wird. Neigung und Länge des über das Wasserniveau herausragenden Teiles der Fördereinrichtung 3a sind so bemessen, daß sie ein mechanisches Vorentwäs- sern auf 10-20 Ma.% des in den Trockner 4 gelangenden Feuchtgutes ermöglichen.
Den Transport durch den Trockner 4 übernimmt ein umlaufendes Stahlgliederband, in dessen Hohlräumen das Feuchtgut eingebracht wird. Zum gleichmäßigen Verteilen des von der Fördereinrichtung 3a angebotenen Gutes über die vorgesehene Geflechtbreite ist eine spezielle, sich selbst justierende Auftragswalze, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Gummiquerwalze 8, zwischengeordnet . Das Stahlgeflecht bewegt das in ihm haftende Feuchtgut in die Trockenzone, in der es beidseitig vorzugsweise mit - aus der Hochdruckpumpenkühlung bzw. aus dem Schneidbecken zurückgewonnener Energie - vorgeheizter (trockener) Luft unter Wasserentzug des Gutes und Befeuchtung des Trockenmittels im Gegenstrom um- spült wird. Zur Intensivierung der Trocknung werden beispielsweise auch Heizelemente ein- oder beidseitig neben dem Geflecht nahe am Lufteintritt am unteren Teil des Trockners 4 angeordnet . Am Ende der vertikalen Ab- wärtstrockenstrecke fällt das getrocknete Gut nach Pas- sieren einer Siebvorrichtung (nicht dargestellt) in den Trockengutbehälter 5. Der vorliegende erweiterungsfähige Trockner 4 ist für einen Feuchtegutanfall ab 12 Kg/h ausgelegt. Aufgrund des im Vergleich zum ursprünglich eingesetzten Schneidmittel breiteren Korn- Spektrums des Abrasivs glichen die erzielten günstigen Schneidparameter jenen, die unter Verwendung von hoch- qualitativen handelsüblichen Granatsandes erzielt werden.
Die - aus dem Klassierer 1 austretende das nicht mehr als Schneidmittel verwendbare Feingut enthaltende OberlaufSuspension gelangt in eine spezielle Vorrichtung, die aus einer Kombination von Lamellenklärer 2a, Absetzbecken 2b und Entnahmeeinrichtung 2c (z.B. Filtersack) besteht, bei der beispielsweise das Lamellen- klärteil 2a abnehmbar auf einer Dichtungslage direkt auf dem Absetzbecken 2b steht und allein durch sein Gewicht oder in anderer geeigneter Weise die Wasserdichtheit der Verbindungsstelle gewährleistet. Durch angebrachte Führungselernente wird die richtige, unver- rückbare Lage des aufgesetzten Lamellenklärteiles 2a gesichert. Als zweckmäßig hat sich erwiesen, daß das oberen Becken, also der Lamellenklärer 2a, mit allen Anschlüssen gestellfest angeordnet ist und das andere Becken, also das Absatzbecken 2b, bei der Entleerung abgesenkt wird. Bei der Erstbefüllung füllt sich zunächst das untere Absetzbecken 2b und danach der obere Lamellenklärteil 2a. Im gefüllten Zustand strömt die Suspension vom seitlichen Suspensionseintritt aus zunächst waagerecht/abwärts in den Lamellenklärer 2a. Nach dem Erreichen des unteren Endes der mit 60 Grad Neigung im Abstand von 2 - 5 cm angeordneten Platten kehrt sich der Strom um und fließt über den gesamten Klärquerschnitt zwischen den Platten nach oben. Der auf den Platten abgeschiedene Schlamm rutscht gegen den Strom abwärts und fällt nach Lösen vom unteren Plattenende direkt in die als Feingutsammeisack ausgebildete Entnahmeeinrichtung 2c, in dem er einige Tage oder Wochen bis zum Entnahmezeitpunkt verbleibt und so einen hohen Kompressionsgrad erreichen kann. Der Füllgrad bzw. der Entnahmezeitpunkt wird über einen am Absetzbecken 2b angebrachten Sensor, z.B. unter Ausnutzung der durch das Schlammgewicht verursachten Bodenplattendurchbiegung oder einen Rührsensor oder in anderer geeigneter Weise indiziert. Vor Entnahme des Feingut- sackes wird zunächst das im Lamellenklärer 2a und Absetzbecken 2b befindliche Wasser mittels eines Auslau- fes am Absetzbeckenboden vollständig abgelassen. Der Filtersack in diesem Absetzbecken hält die Feststoffe zurück. Nach Abheben des mit dem übrigen Absatzbecken 2b nicht fest verbundenen Klarerbehalterteils kann der Feingutsack entnommen werden.
Der Filtersack in diesem Absetzbecken hält die Feststoffe zurück.
Zur Vermeidung von Stillstandszeiten während einer Feingutsackauswechslung kann parallel ein weiterer Lamellenklärer 2a betrieben werden.
Bei einer projizierten Klärfläche von 7 - 15 m2 und einem Durchsatz von 4 m3/h ergibt sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Klärflächenbelastung von etwa 2*10~2 cm/s bei 7m2. Daher entläßt der Behälterüberlauf schon weitgehend geklärtes Prozeßwasser (Hauptstrom) in ein entsprechendes Reservebecken 6, aus dem es wieder über die Rücklaufpumpe P2 in das Schneidbecken 10 zurückgepumpt wird. Insbesondere durch den Einlauf des im Lamellenklärer 2a weiter geklärten Prozeßwassers in das Reservebecken 6 wird das darin befindliche Wasser stets bewegt. Um dennoch eine weitere Klärung zu erreichen, wird, abgestimmt auf die Fördermengen von Auf- stromwasser- und Filterpumpe P3 und P4, ein Teil des Reservebehältervolumens, mindestens das hintere Drittel, durch mindestens eine Senkwand vom verbleibenden Volumen nahezu abgetrennt. Infolge des in diesem Behälter „beruhigten" Wassers kann weiterer Feinanteil sedi- mentieren. Von der Senkwand am abgewandtesten befindet sich die Filterpumpe P4 zur Beschickung der Filtereinheit 9 und die Aufstromwasserpumpe P3, die jeweils sauberes oberflächennahes Wasser entnehmen. Direkt vom Behälterüberlauf oder anderer geeigneter Stelle wird ein Prozeßwasser-Nebenstrom über eine Filterpumpe P4 abgezweigt und einer Filtereinheit 9 zuge- führt, deren Wirkung so bemessen ist, daß - da vom Prozeßwasserkreislauf entkoppelt - nur die mit dem abra- siven Wasserstrahl in das Schneidbecken 10 betriebsbedingt eingetragene Wassermenge durch Absetzen und/oder Filtration bei Bedarf unter Einsatz von Flockungsmittel soweit nachgereinigt zu werden braucht, so daß sie gemäß den wasserrechtlichen Forderungen in den Abwasserkanal eingeleitet werden kann. Das - aus der an sich innerhalb des Reservebeckens 6 befindlichen (internen) Sedimentationskammer - entnommene weitestge- hend geklärte Prozeßwasser wird zur Feinstklärung der Filtereinheit 9 ( 1 μm Porenweite) lediglich in einer solchen geregelten Menge zugeführt, die über einen Schneidkopf in das System eingetragen wird. Das die Filtereinheit 9 verlassene Wasser ist nahezu während der gesamten Filterstandzeit frei von erkennbarer Trübung. Sein Feststoffanteil beträgt < 5 mg/1. Mit fortschreitender Standzeit der Filterelemente, z.B. Kerzenfilter, steigt der Filterwiderstand, dessen End- große bzw. sein Wechselzeitpunkt durch einen üblichen Differenzdrucksensor indiziert wird. Als Suspensionsbzw. Rücklaufpumpen werden robuste elektrische Membranpumpen eingesetzt. Durch ihre Anordnung im oberen Anlageteil wird - bei Pumpenstillstand - ein Auslaufen des Schneidbeckens 10 sicher vermieden.
Im Zusammenwirken mit dem zwischen Lamellenklärer 2a und Klassierer 1 angeordneten Bypaß 13, einem „Abfahrregime" mit festStoffarmen Prozeßwasser und seines höhenlagenbedingten Rückflusses im Abschaltfall werden Leitungsverstopfungen verhindert .
In einer vorteilhaften Modifizierung der Vorrichtung wird zwischen dem Aufstromklassierer 1 und dem Lamellenklärer 2a ein in Fig. 2 dargestellter, mit Schaltmo- dulen versehener Bypaß 13 angeordnet . Dieser Bypaß 13 bewirkt bzw. ermöglicht, daß ein feststoffarmer Wasser- kreislauf während eines zeitlich begrenzten „Anfahr"- und „Abfahr"-Betriebsregimes realisiert wird, wodurch Leitungsverstopfungen praktisch verhindert werden. Unter Umgehung des AufStromklassierers 1 kann bei Er- fordernis die aus dem Schneidbecken 10 abgesaugte Suspension ganz oder teilweise in letzteres zurückgeleitet werden, um z.B. Überlastungen des AufStromklassierers 1 zu vermeiden, oder es kann die Suspension dem Lamellenklärer 2a direkt zugeführt werden. Der Bypaß 13 weist Betätigungselemente 11 zum Öffnen/Schließen der Klappen 12 sowie einen Eingang vom Schneidbecken 10 und Ausgänge zum Aufstrommklassierer 1, zum Lamellenklärer 2a sowie zurück zum Schneidbecken 10 auf.
Das beschriebene Recyceln eines Almandin-Granatsandes ist auch auf Olivine und andere Mineralien geeigneter Dichte anwendbar.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier darge- stellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Kombination und Modifikation der genannten Mittel und Merkmale weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
12 Klappe
1 AufStromklassierer
13 Bypaß
2a Lamellenklärer
Pl Suspensionspumpe
2b Absetzbecken
P2 Rücklaufpumpe
2c Entnahmeeinrichtung
P3 Aufstromwasserpumpe
3 Grobgutzwischen-be- hälter P4 Filterpumpe
3a Fördereinrichtung und Entwässerung
4 Vertikalbandtrockner
Trockengutbehälter
Reservebecken
7. Heizelemente
8 Gummiquerwalze
Filtereinheit
10 Schneidbecken
11 Betätigungselement

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Recyceln von Sanden aus einer Feststoff-Flüssigkeit-Suspension durch Abtrennung der grobkörnigen Partikel, wobei keine Zentrifugalkräfte erzeugt und eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Aufströmung die feinkörnigen Partikel ausgespült, durch Strömungsberuhigung sedimentiert , nachfolgend gefiltert und gesammelt und die grobkörnigen Partikel abgeführt, mechanisch vorentwässert, getrocknet und der Wiederverwendung zugeführt werden .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufströmung eine mit sedimentierten grobkörnigen Partikeln angereicherte Wirbelschicht erzeugt wird, welche in ihrer Höhe einstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der grobkörnigen Partikel elektrisch und/oder durch heiße, trockene Luft und/oder Mikrowellenstrahlung erfolgt .
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in einem Prozeßwasserkreislauf geführt wird und nur die Wassermenge in den Abwasserkanal eingeleitet wird, welche durch den abrasiven Was- serstrahl eingeleitet wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Abwasserkanal einzuleitende Wasser durch
Absetzen und/oder Filtration und/oder unter Einsatz von Flockungsmitteln soweit nachgereinigt wird, daß es weitestgehend frei von Partikel > 1 μm und
Fremdbestandteilen ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in einen AufStromklassierer eintretende Suspensionsstrom durch ein feinmaschiges Sieb in seiner Geschwindigkeit wesentlich abgebremst und flächig verteilt wird sowie gröbere Fremdbestandteile zurückgehalten werden.
7. Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Suspension in der Trennvorrichtung ein Signal zur Steuerung der Abführung der grobkörnigen Partikel liefert.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Vorentwässerung der grobkörnigen Partikel auf 10 bis 20 Ma.% des zu trocknenden Feuchtgutes erfolgt.
Vorrichtung zum Recyceln von Wasserstrahlschneidab- rasivmitteln aus einer Feststoff-Flüssigkeit-Sus- pension durch Abtrennung der grobkörnigen Partikel, ohne Einsatz von Hydrozyklonen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein nach dem AufStromtrennprinzip arbei- tender Klassierer (1) Überlaufseitig mit mindestens einer Feinpartikelstrecke, bestehend aus Lamellenklärer (2a) , Absetzbecken (2b) und Entnahmeeinrichtung (2c) , und auslaufseitig mit mindestens einer Grobpartikelstrecke, bestehend aus Grobgutzwischen- behälter (3) , einer eine Entwässerung ermöglichende Fördervorrichtung (3a) , Trockner (4) und Trockengutbehälter (5) , verbunden ist und Pumpen Pl, P2) angeordnet sind, welche das feststoffbelastete Wasser aus dem Schneidbecken pumpen und das aus der Feinpartikelstrecke und der Grobpartikelstrecke anfallende Wasser als Prozeßwasser in das Schneidbecken zurückführen, sowie gegebenenfalls einen Teilstrom derart mit einer Pumpe (P4) über eine Filtereinheit (9) pumpen, so daß ein einleitfähiges Filtrat anfällt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobgutzwischenbehälter (3) und der Trockner (4) über eine Förderschnecke (3a) und/oder Gummiquerwalzen (8) miteinander verbunden sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockner (4) Elektroheizelemente und/oder Heißluftheizeinrichtungen und/oder Mikrowellenheizein- richtungen aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Klassierer (1) an seinem Eingang ein feinmaschiges Sieb aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb einen Boden mit einer Maschen-weite bis zu dem maximal zulässigen Korndurchmesser für den jeweiligen Einsatzzweck aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Klassierer (1) ein Druckmessumformer angeordnet ist, welcher über einen Regler mit einem Stellmotor zur Steuerung des Bodenauslasses am Klassierer (1) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobgutzwischenbehälter (3) als Wanne mit ein- seitig schräger Wand und Überlauf ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport durch den Trockner (4) mittels einem Gliederband realisiert wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenklärer (2a) abnehmbar auf einer Dichtungslage direkt auf dem Absetzbecken (2b) angeordnet ist und eine wasserdichte Verbindung realisiert .
18. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenklärer (2a) eine Vielzahl von Platten aufweist, welche mit einer Neigung von 60 Grad angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten im Abstand bis zu ca. 1 bis 5 cm zueinander angeordnet sind und eine hohe Oberflächengüte aufweisen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeeinrichtung (2c) am Behälterboden einen Sensor aufweist, der die Bodenplattendurchbiegung als Maß des Füllgewichtes erfaßt oder die Füllung des Filtersackes durch einen Rührsensor angezeigt wird.
21. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Feinpartikelstrecke und/oder Grobpartikelstrecke ein Reservebecken (6) angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Reservebecken (6) ein durch Überlauf aus dem Lamellenklärer (2a) gespeistes Zusatzbecken und/oder eine Filtereinheit (9) angeordnet ist, welche mit dem Abwasserkanal verbunden sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen oberhalb der Schneidbecken-Wasseroberfläche und/oder des AufStromklassierers 1 angeordnet sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den AufStromklassierer (1) und dem Lamellenklärer (2a) ein Bypaß (13) angeordnet ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypaß (13) Betätigungselemente (11) zum Öffnen/Schließen der Klappen (12) sowie einen Eingang vom Schneidbecken (10) und Ausgänge zum Auf- stromklassierer (1) , zum Lamellenklärer (2a) sowie zurück zum Schneidbecken (10) aufweist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenklärer (2a) mit allen Anschlüssen gestellfest angeordnet ist und das Absetzbecken (2b) zur Entleerung abgesenkt wird.
27. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Klassierers (1) als Düsenplatte oder als Lochplatte, über der eine Schlitze aufweisende elastische Matte angeordnet ist, ausgebildet ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte aus Silikon oder Gummi besteht .
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