WO2008155047A1 - Vorrichtung und verfahren zur reinigung von verunreinigten sanden - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur reinigung von verunreinigten sanden Download PDF

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WO2008155047A1
WO2008155047A1 PCT/EP2008/004632 EP2008004632W WO2008155047A1 WO 2008155047 A1 WO2008155047 A1 WO 2008155047A1 EP 2008004632 W EP2008004632 W EP 2008004632W WO 2008155047 A1 WO2008155047 A1 WO 2008155047A1
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cleaning
cleaning liquid
sand
suspension
washing
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PCT/EP2008/004632
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English (en)
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Inventor
Jan Satek
Rüdiger KAULFERS
Original Assignee
Hottinger Maschinenbau Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • B03B5/02—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating using shaken, pulsated or stirred beds as the principal means of separation
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method by means of which contaminated sands can be cleaned using a cleaning liquid, and in particular by how the cleaning liquid can be used as efficiently as possible.
  • An important field of application of the present invention is the purification of core sands, such as those used to produce sand cores for metal foundries. For environmental reasons, core sands, or sand cores made from them, which are bound with inorganic binders are already being used. In contrast, conventional methods use organic binders.
  • a molding material called "core sand”
  • core sand is filled into a mold having a cavity having the shape of the sand core to be formed, to provide sufficient rapid and uniform filling of that cavity
  • the core sand is usually introduced via a plurality of distributed openings, so-called “shot openings” in the mold.
  • shots openings so-called "shot openings” in the mold.
  • a nozzle When filling in each of the firing openings, a nozzle (“firing nozzle”) is introduced, through which the core sand is introduced into the cavity, which is usually carried by compressed air or pressurized gas at high speed, so that the core sand is also injected.
  • the core sand itself is normally stored within a closed volume on the side of the shot nozzle facing away from the mold, the so-called "shot hood.”
  • the core sand is injected into the core sand. lumen abruptly and for a short time (within about 500 ms to 800 ms) applied to a pressurized gas, which in turn is stored in a compressed gas reservoir. Due to the overpressure, the core sand is introduced into the mold, the core sand being completely penetrated by the gas, so that the majority of the gas introduced also flows through the core sand and through the firing nozzles into the mold, from which the shot gas can escape through vents.
  • the bound with organic binders sands for example, after the cold box process, usually cleaned by thermal treatment in which the sand must be heated to temperatures above 400 0 C. This is energetically extremely unfavorable and thus leads to an increase in the total cost of the process. Since the process throughputs are usually relatively high, the thermally treated sand often even needs to be cooled before it can be reused. In addition to the thermal treatment other mechanical separation methods are common, such as the screening or air classification. In the now preferred inorganic binders, a thermal aftertreatment can in principle also lead to success, but then a chemical additive would be necessary to keep the sand processable. However, the chemical additives require an extremely high temperature of the thermal aftertreatment, which must be at least 900 0 C. This would increase the cost of cleaning compared to the cost of organic binder to the inefficiency of the process, since organic binders can be removed even at temperatures around 400 0 C.
  • a suspension is typically formed between the sand and the liquid, ie the macroscopic sand particles are in a liquid-saturated environment and can thus be conveyed or moved by a liquid flow or by mechanical drives. In this state of aggregation, they can also be used with fluidic methods clean, for example, when the suspension is diluted to supply a hydro-cyclone.
  • a hydro-cyclone is functionally similar to a centrifuge, with the hydro-cyclone designed for continuous operation. The particles present in dilute suspensions are separated in the hydrocyclone in a kind of artificial vortex, the lighter particles in a liquid rotating about the center of the cyclone not being driven out as much as the heavier particles.
  • the water is sucked off both at the edge of a cylinder or cone delimiting the cyclone and in the middle of the cyclone, so that a separation of the light and heavy particles in the suspension can be achieved.
  • the system has high dynamics, ie, the liquid flows through the cyclone at high tangential velocities, which are achieved by tangentially entrapping the diluted suspension in the cyclone at high pressures. This inevitably requires that a large amount of liquid must be used per unit time. A Hydrozyk- lon consumes a large amount of liquid per unit of time.
  • filters such as plan filters or ladle filters
  • filters such as plan filters or ladle filters
  • filters such as plan filters or ladle filters
  • filters such as plan filters or ladle filters
  • filters such as plan filters or ladle filters
  • filters can be mounted one behind the other, for example, several hydro-cyclones. This can increase the purity of the end product, ie the degree of soiling. However, this does not solve the problem of cleaning liquid consumption.
  • each cleaning step is sensitive, for example, to specific physical differences of the particles to be separated.
  • the present invention is based on the finding that contaminated sands can be cleaned in a resource-saving manner by means of a cleaning solution if two cleaning stages based on different cleaning principles are used sequentially, which can remove different impurities and whose cleaning agent requirement per unit time is similar, so that cleaning liquid used for cleaning the downstream cleaning stage can be used as a cleaning fluid for the upstream purification stage.
  • the cleaning liquid already used for cleaning in the downstream purification stage is in principle can be used completely for cleaning the sand in the upstream purification stage.
  • the cleaning fluid further used contains particles to be removed from the upstream purification stage in only low concentration.
  • the arrangement of the purification stages is therefore selected in the exemplary embodiments according to the invention such that an upstream classifier is used as the upstream purification stage, at the classifying inlet of which a suspension of the contaminated sand and the cleaning liquid is introduced.
  • the upflow classifier separates ultrafine particles from the sand suspension whose rate of descent is less than the flow rate of the countercurrently flowing cleaning liquid.
  • the classified sand suspension cleaned by the classifier of fines is fed to the second cleaning stage, a washing device for washing the suspension of the sand. For washing, this also uses cleaning liquid and a washing principle which does not lead to any accumulation of particles in the cleaning liquid. Since the sand suspension supplied to the washing device is already freed of very fine particles, in some embodiments of the invention a washing device is used whose washing principle prevents such finest particles from being additionally generated or accumulated in the cleaning liquid of the washing device.
  • a paddle scrubber is used as the washing device, in which the sand suspension to be cleaned in countercurrent process counter to a cleaning liquid stream mechanically transported by paddles.
  • a multi-stage paddle scrubber is used, ie a paddle scrubber which has a plurality of serially arranged paddles.
  • a paddle scrubber uses only slowly rotating mechanical components, so that there is hardly any mechanical abrasion in the paddle scrubber itself, as would be the case, for example, with a high-speed rotating centrifuge. An enrichment of the cleaning liquid with the finest particles of material as a result of abrasion is therefore excluded.
  • the low speed of the paddles used prevents crushing or breaking up of the sand crystals due to mechanical effects, so that no fine particles are separated from the sand to be cleaned itself, which could prevent complete reuse of the cleaning fluid of the paddle scrubber.
  • a paddle scrubber can be operated with small but variable amounts of detergent, since a change in the amount of detergent per unit time can be compensated by the inclination of the paddle scrubber assembly, so that the cleaning properties do not change, even if the volume flow of the cleaning liquid is increased or decreased ,
  • the paddle scrubber can be operated with volume flows which are also favorable for the operation of the on-load classifier or enable the on-load classifier, to remove fine impurities from the sand suspension reliably.
  • the washing apparatus is used to clean core foundries bonded to inorganic binders of a foundry.
  • the finest impurities resulting from the handling of the core sands consist of materials of low density, so that they can be removed from the sand suspension by the upstream classifier, even if this can be operated with a low volume flow because of a low flow rate in countercurrent.
  • water is used as the cleaning liquid, and the use of the inventive concept helps to provide an environmentally beneficial cleaning of sand since only a small amount of wastewater is produced per unit time because of the arrangement of the upstream classifier and the downstream washing device, the cleaning liquid can be used multiple times in the process.
  • Some other embodiments of the present invention include an attritor capable of generating the suspension of contaminated sand and cleaning slurry.
  • liquid serves.
  • cleaning fluid and contaminated sand are supplied in freely determinable volume ratios of a mechanical agitator, which may be one or more stages, and which generates the suspension.
  • a mechanical agitator which may be one or more stages, and which generates the suspension.
  • core sand this is, for example, the inorganic water glass used for bonding core sands, as some water-soluble alkali silicates are called.
  • the cleaning agent used in the attritor to form the suspension is removed from the washing device elsewhere in the process, so no fresh cleaning agent is used, which can further reduce the consumption of cleaning agent in the overall system.
  • the cleaning agent of the washing apparatus may be used to dilute the suspension downstream of the attritor or before the upflow classifier in order to allow the reliable operation of the upstream classifier which requires a certain minimum dilution of the material to be classified.
  • the cleaning fluid of the washing device due to the further use of the cleaning fluid of the washing device, special attention is paid to the efficiency with regard to the consumption of cleaning fluid.
  • the sand suspension washed by the washing device is dried by means of a dehumidifier to result in a dry, cleaned sand.
  • that of the Dehumidifying device obtained cleaning liquid supplied to the washing device, which uses these for washing the sand, so that attention is paid here to a consistent management of the cleaning liquid in countercurrent to the material to be cleaned.
  • a detergent feed so the supply of fresh, not yet used detergent into the washing device, so that it can be used by the subsequent re-use in countercurrent multiple times.
  • the detergent supply takes place alternatively or additionally at the material inlet of a dehumidifier, so that within the dehumidifier (for example a pusher centrifuge) a trouble-free material transport is ensured.
  • the cleaning liquid recovered from the dehumidification can then be used in countercurrent, for example to supply the washing device on.
  • newly added cleaning fluid is heated to temperatures above ambient temperature prior to introduction into the washer, which increases cleaning performance as water-soluble components or impurities dissolve more quickly.
  • the total energy balance can still be positive if the flow rate of the cleaning liquid can be countercurrently reduced thereby resulting in a further reduction in the need for cleaning liquid.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a washing device
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of a washing device
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a further embodiment of a washing device for cleaning contaminated sand
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a washing device for cleaning contaminated sand
  • Fig. 5 is a schematic representation of a method for cleaning contaminated sand.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a cleaning device for cleaning contaminated sand 10, which comprises a flow classifier 12 and a paddle scrubber 14.
  • the upstream classifier 12 is formed by a container 16 filled with cleaning fluid, which has a classifier 18.
  • the classifying installation is partially separated from the remaining volume of the container 16 by a partition wall 20 and consists essentially of an overflow 22 and an installation 24 which allows controlled introduction of the suspension of contaminated sand into the classifying installation 18.
  • the upstream classifier 12 further has a detergent inlet 26 and a kierating outlet 28 through which the sand suspension can be removed after classification (floating particle liberation).
  • the supply of cleaning liquid takes place on the side facing away from the classifying 18 side of the partition wall 20 so that set the required for classification flow conditions within the vessel.
  • the classifying 18 Depending on the added amount of cleaning liquid per unit time on the cleaning liquid inlet 26 is formed in the classifying 18 an upward flow, so that permanently drains through the drain 22 cleaning liquid.
  • the flow rate is now adjusted so that it is higher than the rate of descent of the particles to be separated in the cleaning liquid. While the sand whose rate of descent is higher than the set flow rate, sinks to the bottom of the container 16 and can be removed there via the Klassierausgang 28, the particulate matter and other light impurities are discharged via the outlet 22 controlled.
  • the washing device 10 core sands, which are bound with inorganic binder, the effluent via the drain 22 cleaning liquid due to the ecological safety of the binder used (for example, water glass) in the public
  • the sand suspension taken from the classifier exit 28 is fed by a suitable conveyor to a material supply 30 of the paddle scrubber 14 so that in the paddle scrubber it passes to a first paddle 32a of a plurality of paddles 32a-32e sequentially arranged to receive the sand suspension to transport against gravity and against the flow direction of the cleaning liquid.
  • the sand suspension is successively conveyed into different pans assigned to the respective paddles 32a-32e whose radius corresponds to the radius of the paddles. From the last delivery paddle 32e, the sand suspension enters the material exit 32 of the Paddle washer 14 transported.
  • the cleaning liquid is added through a cleaning liquid inlet 34 of the paddle scrubber 14, so that the cleaning liquid, under the influence of gravity, flows against the flow of the sand suspension from the delivery paddle 32e to the delivery paddle 32a to leave the paddle scrubber 14 at a cleaning liquid outlet 36.
  • the freely adjusting parameters of the paddle scrubber 14 include on the one hand the amount of material supplied per unit time, the amount of supplied cleaning liquid per unit time and the slope of the conveyor line, so that angle of a connecting line between the axes of the paddle 32a - 32e and an imaginary being trapped in the direction of the gravity line.
  • the cleaning liquid outlet 36 of the paddle scrubber 14 is connected to the cleaning agent inlet 26 of the flow classifier 12 such that the cleaning liquid of the paddle scrubber 14 used during washing can at least partially enter the flow classifier 12.
  • the entire amount of cleaning fluid obtained at the cleaning fluid outlet 36 of the paddle scrubber 14 can be forwarded to the cleaning fluid inlet 26 of the supercharger classifier 12 since the detergent consumption of the supercharger classifier and the paddle scrubber can be adjusted to be approximately identical is.
  • the use of the paddle scrubber as a washing device has the advantage that it can be operated with comparatively small amounts of cleaning liquid, which, in synergy with the use of the power classifier, results in only a very small amount of new cleaning fluid being added to each kilogram of sand to be cleaned must become.
  • the amount of fresh cleaning fluid per kilogram Sand may be so low that it lies in an interval between 0.5 l / kg and 4 l / kg. This is only possible if the successive operated washing devices can be operated so that they can be operated with optimal cleaning effect with a similar amount of liquid.
  • the synergistic effect would not be achieved because the hydrocyclone has a high minimum cleaning fluid requirement due to the high flow rates required so that the cleaning fluid used for the hydrocyclone will not be fully utilized as the feed to the upstream classifier can not be used because of the high levels of cleaning liquid provided by the hydrocyclone for the separation of sand and fine dust or Feinstteilchen. A large part of the cleaning liquid would therefore have to be removed as wastewater, which would significantly worsen the overall eco-balance of the process.
  • top classifier 12 and a paddle scrubber 14 shown in Figure 1 has the advantage that the sand washing or the regeneration of the sand is achieved by methods which only cause extremely low mechanical stress on the sand to be cleaned. Therefore, only a little Sand produced as broke, for example, by mechanically crushing the sand grains below the minimum required grain boundary, so that with some embodiments of the invention, sand recycling rates of 90% or even 95% and above can be achieved.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing an embodiment of a scrubbing apparatus 10 for cleaning contaminated sand which is supplied to an upflow classifier 12 at a classifying inlet 25 in the form of a suspension of contaminated sand and a cleaning liquid.
  • the upflow classifier further has a detergent inlet 26, at which the cleaning agent is introduced into the upflow classifier.
  • the pre-cleaned material obtained at a classifying outlet 28, the classified sand suspension is fed to a washing device for washing the sand suspension 14 via a material feeder 30.
  • the washing device 14 also has a cleaning liquid inlet 34, via which the washing device 14 is supplied with cleaning liquid.
  • a cleaning liquid outlet 36 of the washing device is connected to the cleaning liquid inlet 26 of the upstream classifier 12 in such a way that the cleaning liquid of the washing device 14 used during the washing at least partially reaches the cleaning liquid inlet 26 of the flow classifier 12 in order to minimize the amount of cleaning liquid consumed to keep.
  • Fig. 3 shows a block diagram of a scrubber for cleaning contaminated sand 10 in the context of the entire process cycle as it is being run through a foundry for processing core sands.
  • the core sand is initially stored in a sand bunker or held in stock, as can be seen from the process step 50.
  • the already-reclaimed core sand is mixed with any required new sand, binders and any optional activators that may be required to obtain a core sand mix suitable for producing sand cores made by conventional processes in a production step 54.
  • the sand cores located inside the castings are crushed and removed from the casting in a coring step 58.
  • the casting can be vibrated, for example, so that the sand cores located in the interior part can break open and can be removed from the casting by shaking or by washing.
  • these sand core fragments are fed to a crusher, which reduces them to approximately identical size, whereupon the crushed sand core fragments are temporarily stored in a sand silo in a storage step 62, from where they are fed to the actual treatment or washing.
  • an attritor 64 can optionally be arranged in front of the washing device 10, which serves to produce a suspension of the contaminated core sand and a cleaning liquid, for example water.
  • the core sand together with the cleaning liquid in an optional multi-stage, Rüherer inconvenience is given in which the cleaning liquid is mixed together with the contaminated core sand, so that the suspension of contaminated core sand and cleaning liquid forms.
  • the core sand is almost crushed to particle size and there are already first impurities that adhere mechanically to the core sand, separated from this.
  • the sand suspension is fed from the attritor 64 into a washing device 10, as described, for example, with reference to FIG. 2 was explained. To avoid redundancy, therefore, a detailed description of the upstream classifier 12 and the washing device 14 is omitted.
  • the washing device 14 has a cleaning liquid outlet 36 which is connected to a detergent inlet 26 of the upflow classifier 12 in such a way that the cleaning liquid of the washing device 14 used during washing can at least partially enter the upstream classifier 12.
  • optional cleaning fluid may be added from a cleaning fluid exit 66 of the upstream classifier to the attritor 64 to form the sand suspension along with the sand.
  • the attritor 64 may have a waste water outlet 68, via which, for example, sludge, which forms from fine particles in conjunction with the cleaning liquid in the attritor, may be discharged as waste water. This can, as shown in FIG.
  • a wastewater treatment 70 which can separate off parts of the cleaning liquid, for example by sedimentation or further classification, to obtain sludge and cleaning liquid to be dumped in the end result or to obtain wastewater.
  • the sand suspension after the washing device 14 is fed before drying to a PAN filter 72 which, with the addition of fresh cleaning liquid, leaves a filtration of the sand suspension from the washing device 14 may make a cleaning liquid reservoir 72, to obtain in the final result as a filter cake a cleaned, pre-dried sand, which is a drying / cooling device 76 is supplied.
  • the filtrate of the PAN filter, or the filtrate later filter stages of the PAN filter 72 can in turn be supplied to a cleaning liquid inlet 34 of the washing device 14 in countercurrent, since this is only slightly contaminated in the PAN filter 72.
  • the concept of taking consistent water flow countercurrently into account again takes into account the positive effect on the overall balance of cleaning fluid consumption.
  • the filter cake of the PAN filter, so the still moist cleaned sand is fed to a drying / cooling unit 76, which dries the wet sand for reuse.
  • the sand is then cooled, so as not to cause premature curing of the core sand mixture, when the inorganic, thermosetting, binder is supplied to it (for example, water glass).
  • the cooled, cleaned sand may be subjected to optional fine dust screening through a sieve length 78 should this be required.
  • the Siebanlange could for example be an air classifier, the dust removed by means of the screen 78 dust is disposed of as waste product.
  • the re-sieved sand or the sand after processing by the cooling / drying unit 76 is the sand bunker 50 is supplied to be reused in the further course of the process for core production.
  • FIG. 4 shows a more detailed view of another embodiment of the present invention based on the attritor 64, power classifier 12, and paddle scrubber 14 components already described with reference to FIGS.
  • the attritor 64 has a two-stage design.
  • the attritor holds at its Attritoreingang 80 both the sand to be cleaned and for cleaning (as a cleaning liquid) used water from a return container 82.
  • At the Attritorausgang a suspension 84 of the sand and the cleaning liquid in the classifying input 25 of the power classifier 12 is given.
  • water from the return container 82 can additionally be mixed with the sand suspension supplied by the two-stage agitator of the attritor 64 via a valve 86 to ensure a continuous supply to the upstream classifier 12 or to set a dilution for proper functioning of the upflow classifier 12 is required.
  • the cleaning agent inlet 26 of the upstream classifier 12 is connected to the return container 82 via a valve HB, so that the cleaning agents required for operation of the upstream classifier 12 tion liquid or the required water can be completely removed from the return container 82.
  • the overflow 22 of the upstream classifier 12 is connected to a sump 90.
  • the classifier exit 28 of the upstream classifier 12 is connected to a screw conveyor 92 to convey the sand suspension from the upstream classifier or classifier exit of the upstream classifier to the material supply 30 of the paddle scrubber 14.
  • the conveying speed can be arbitrarily set by varying the rotational speed of the conveyor spindle and adapted to the conditions or the required throughput of the apparatus.
  • the purge fluid exit 36 of the paddle scrubber 14 is connected to the recycle bin 82 so that all of the water used by the paddle scrubber 14 for purification is collected in the recycle bin 82. Should the capacity of the return tank 82 be exceeded, water is transferred from the return tank 82 to the sump 90 via a line 94.
  • the material outlet 32 is connected to a collection container 96, which serves to feed the washed sand suspension to a further conveyor screw 98.
  • the sump 96 further includes an excess water overflow 100 which is connected by a conduit to the recycle tank 82 for countercurrently recycling the clean excess water to the washed suspension of sand; H. the attritor or upstream classifier.
  • the washed sand suspension is transferred to a pusher centrifuge 102, wherein here, too, the rotational speed of the further conveyor screw 98 is continuously adapted to the amount of sand to be cleaned per unit time can be.
  • Fresh water from a fresh water reservoir 106 may also be added to an entrance 104 of the pusher centrifuge to prevent the pusher centrifuge 102 from being prevented from functioning properly by too thick a sand suspension.
  • the amount of fresh water to be added can be regulated via a metering valve 107.
  • the cleaned and predried sand can be fed to a dryer.
  • the condensate of the pusher centrifuge 102 that is, the water obtained by the centrifuging is passed into a buffer 110.
  • the buffer 110 thus contains hardly any contaminated fresh water. This is used to carry out the washing of the sand in the paddle scrubber 14.
  • the cleaning fluid inlet 34 of the paddle scrubber 14 is connected to the intermediate reservoir 110 via a valve arrangement 112. If there is insufficient liquid in the intermediate reservoir 110 to operate the paddle scrubber 14, additional fresh water from the fresh water reservoir 106 can be admixed via the valve arrangement 112 in order to provide the liquid quantity required for operating the paddle scrubber.
  • the introduction of fresh water into the process takes place in the example shown in Fig.
  • the fresh water reservoir 106 is equipped with an overflow outlet 114 in that, when the maximum liquid level in the fresh water reservoir 106 is reached, the fresh water is transferred via the overflow into a waste water line 116 in order to prevent an uncontrolled overflow of the fresh water reservoir 106.
  • the Sewer 116 fed exclusively from the reservoir 90. That is, the waste water is removed during normal operation only at the end of the countercurrent, so that as little fresh water must be added, since the once added fresh water can be used in countercurrent successively for all cleaning stages used. This is possible in particular because the water-intensive cleaning steps, the laundry by means of the paddle scrubber 14 and the stream classification are coordinated with one another such that they require approximately the same amount of liquid per unit of time.
  • Fig. 5 shows schematically in block diagram form an example of a method for cleaning contaminated sands using a cleaning liquid.
  • a washing process 200 a classified sand suspension is washed with a cleaning liquid.
  • a classifying step a sand suspension is classified using at least portions of the cleaning fluid used in the washing to produce the classified sand suspension.
  • a washing apparatus has been described predominantly in which an on-current classifier is combined with a paddle scrubber
  • the use of a paddle scrubber in combination with an up-stream scrubber is not a prerequisite for a successful implementation of the inventive concept. Rather, any other washing device that achieves a washing effect using the cleaning liquid may be used, and the amount of cleaning liquid to be used to achieve the desired result may be adjusted to the consumption of the size classifier to achieve approximately complete reuse of the used for washing Cleaning fluid to operate the Aufstromklas- sierers to reach.
  • optional attrition is not mandatory to enable resource efficient cleaning of sand.
  • an attritor it is possible, for example, to use any other suspension device which is suitable for producing a suspension or a dilution from the sand to be cleaned and a cleaning liquid which can be further treated by means of an upflow classifier.
  • This may, for example, be a conventional mixer or obtained by mixing sand with a high pressure water jet to form a non-saturated suspension, which may become a saturated suspension by subsequent brief sedimentation should this be required be .
  • the further filtering or cleaning steps described after the application of the washing device or the cleaning device described in some embodiments are optional and can also be omitted without significantly degrading the result due to the high cleaning effect of the combination of upflow classifier and downstream washing device.

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Abstract

Verunreinigte Sande werden mittels einer Reinigungsflüssigkeit ressourcenschonend gereinigt, wenn zwei auf unterschiedlichen Reinigungsprinzipien basierende Reinigungsstufen sequentiell verwendet werden, welche unterschiedliche Verunreinigungen entfernen können und deren Reinigungsmittelbedarf pro Zeiteinheit ähnlich ist, so dass zur Reinigung verwendete Reinigungsflüssigkeit der nachgelagerten Reinigungsstufe als Reinigungsflüssigkeit für die vorgelagerte Reinigungsstufe verwendet werden kann.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von verunreinigten Sanden
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren, mittels dessen verunreinigte Sande unter Verwendung einer Reinigungsflüssigkeit gerei- nigt werden können, und insbesondere damit, wie die Reinigungsflüssigkeit möglichst effizient verwendet werden kann. Dabei ist ein wichtiges Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung die Reinigung von Kernsanden, wie sie zur Erzeugung von Sandkernen für Metallgießereien verwendet werden. Aus Umweltgründen werden bereits Kernsande, bzw. aus diesen hergestellten Sandkerne verwendet, die mit anorganischen Bindern gebunden sind. Im Gegensatz dazu verwenden herkömmliche Verfahren organische Binder.
Unabhängig von der Art des verwendeten Binders wird bei der Kernherstellung ein Formstoff, ein so genannter „Kernsand" in ein Formwerkzeug befüllt, das einen Hohlraum besitzt, der die Form des zu erzeugenden Sandkerns besitzt. Um eine ausreichende schnelle und gleichmäßige Befüllung dieses Hohlraums zu erzielen, wird der Kernsand üblicherweise über eine Mehrzahl von verteilt angeordneten Öffnungen, so genannten „Schussöffnungen", in das Formwerkzeug eingebracht. Dabei wird beim Befüllen in jede der Schussöffnungen eine Düse („Schussdüse") eingeführt, über die der Kernsand in den Hohlraum eingebracht wird. Dieses Einbringen geschieht üblicherweise unterstützt von Druckluft oder Druckgas mit hoher Geschwindigkeit, so dass man auch von Einschießen des Kernsandes spricht.
Der Kernsand selbst wird normalerweise innerhalb eines abgeschlossenen Volumens auf der dem Formwerkzeug abgewandten Seite der Schussdüse bevorratet, der so genannten „Schuss— Haube". Zum Einbringen des Kernsandes wird das Kernsandvo- lumen plötzlich und für kurze Zeit (innerhalb von etwa 500 ms bis 800 ms) mit einem unter Druck stehenden Gas beaufschlagt, welches wiederum in einem Druckgasreservoir bevorratet wird. Durch den Überdruck wird der Kernsand in da Formwerkzeug eingebracht, wobei der Kernsand vollständig vom Gas durchsetzt wird, so dass auch der Großteil des eingebrachten Gases durch den Kernsand hindurch und über die Schussdüsen in das Formwerkzeug strömt, aus welchem das Schussgas über Entlüftungsöffnungen entweichen kann.
Bei Verfahren mit organischen Bindematerialien wird üblicherweise trockene Luft als Schussgas verwendet, da diese Binder nach dem Einbringen des Kernsandes in das Formwerkzeug durch Zufügen eines aktivierenden Gases zum Aushärten gebracht werden. Die Verwendung dieses aktivierenden Gases sowie die Verwendung von organischen Bindern führt jedoch zu einer nicht zu vernachlässigenden Belastung des Arbeitsplatzes bzw. der Umwelt, so dass die Entwicklung von Kernsanden mit anorganischen Bindern, wie beispielsweise Was- serglas, vorangetrieben wurden. Anorganische Binder härten unter dem Einfluss von zugeführter Wärme aus, so dass auf ein aktivierendes, die Umwelt belastendes Gas verzichtet werden kann.
Die mit organischen Bindern gebundenen Sande werden, beispielsweise nach dem Cold-Box-Verfahren, üblicherweise durch thermische Nachbehandlung gereinigt, bei der der Sand auf Temperaturen von über 4000C erhitzt werden muss. Dies ist energetisch äußerst ungünstig und führt damit zu einer Erhöhung der Gesamtkosten des Prozesses. Da die Prozessdurchsätze in der Regel relativ hoch sind, muss der thermisch nachbehandelte Sand oftmals sogar gekühlt werden, bevor er weiterverwendet werden kann. Ergänzend zur thermischen Behandlung sind weitere mechanische Trennverfahren üblich, wie beispielsweise die Siebung oder Windsichtung. Bei den nunmehr favorisierten anorganischen Bindern kann eine thermische Nachbehandlung prinzipiell auch zum Erfolg führen, jedoch wäre dann ein chemischer Zusatz notwendig, um den Sand verarbeitbar zu halten. Die chemischen Zusätze erfordern jedoch eine extrem hohe Temperatur der thermischen Nachbehandlung, die mindestens 9000C betragen muss. Dies würde die Kosten der Reinigung gegenüber den Kosten für organische Binder bis zur Unwirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöhen, da organische Binder bereits bei Temperaturen um 4000C entfernt werden können.
Stattdessen werden alternative Wasch- bzw. Reinigungsverfahren vorgeschlagen, die verunreinigten Sand unter Verwendung einer Reinigungsflüssigkeit säubern bzw. waschen können. Dabei sind wiederum Aspekte der Wirtschaftlichkeit und der Umweltverträglichkeit zu berücksichtigen. Das heißt insbesondere, dass anfallendes Abwasser bzw. anfallende, aus dem Prozess auszuschleu- sende Reinigungsflüssigkeit keine Umweltunverträglichkeit aufweisen darf. Darüber hinaus sollte die Menge des anfallenden Abwassers bzw. der anfallenden Reinigungsflüssigkeit möglichst gering sein, um die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu erhöhen. Insbesondere Verfahren, die keinen Kreislauf bilden, bei denen also sämtliche Reinigungsflüssigkeit nach einmaliger Anwendung als Abwasser anfällt, sind sowohl im Hinblick auf die Kosten als auch im Hinblick auf die Umweltverträglichkeit nachteilhaft.
Bei der Sandwäsche unter Zuhilfenahme einer Flüssigkeit wird typischerweise eine Suspension zwischen dem Sand und der Flüssigkeit gebildet, d. h. die makroskopischen Sandteilchen befinden sich in einer mit Flüssigkeit gesättigten Umgebung und können so mit einem Flüssigkeitsstrom oder durch mechanische Antriebe gefördert oder bewegt werden. In diesem Aggregatszustand lassen sie sich darüber hinaus mit fluidischen Verfahren reinigen, beispielsweise wenn die Suspension verdünnt wird, um diese einem Hydro-Zyklon zuzuführen. Ein Hydro-Zyklon ähnelt vom Funktionsprinzip her einer Zentrifuge, wobei der Hydro-Zyklon für kontinuierlichen Betrieb konstruiert ist. Die in verdünnter Suspensionen vorliegenden Teilchen werden im Hydro-Zyklon in einer Art künstlichen Wirbel getrennt, wobei die leichteren Teilchen in einer um das Zentrum des Zyklons rotierenden Flüssigkeit nicht so stark nach außen getrieben werden wie die schwereren Teilchen. Beim Zyklon wird das Wasser sowohl am Rand eines den Zyklon begrenzenden Zylinders oder Kegels als auch in der Mitte des Zyklons abgesaugt, so dass sich eine Trennung der in der Suspension befindlichen leichten und schwe- ren Teilchen erreichen lässt. Das System hat eine hohe Dynamik, d. h. die Flüssigkeit durchströmt den Zyklon mit hohen Tangentialgeschwindigkeiten, die durch ein tangentiales Einschließen der verdünnten Suspension in den Zyklon mit hohen Drücken erreicht werden. Dies bedingt unweigerlich, dass pro Zeiteinheit eine große Menge Flüssigkeit verwendet werden muss. Ein Hydrozyk- lon verbraucht also eine große Menge Flüssigkeit pro Zeiteinheit .
Verwendet werden könnten auch von der Suspension durchströmte Siebe, diese sind jedoch zur Kernsandwaschung nur bedingt geeignet, da die Verunreinigungen, die in den Kernsanden auftreten, wie beispielsweise metallischer Abrieb oder mikroskopische Metallteilchen aus dem Gussprozess, in etwa die Dimension der Sandkörner haben, so dass eine zuverlässige Trennung und Aufbrei- tung des Sandes allein durch Siebe nicht erreicht werden kann.
Ähnliches gilt für Filter, wie Planfilter oder Pfannenfilter, wenn diese als alleinige Filterinstrumente verwendet werden sollen. Prinzipiell können beispielsweise auch mehrere identi¬ sche Reinigungsvorrichtungen hintereinander angebracht werden, beispielsweise mehrere Hydro-Zyklone. Dies kann die Reinheit des Endprodukts, also den Grad der Säube- rung, erhöhen. Jedoch wird dadurch das Problem des Reinigungsflüssigkeitsverbrauchs nicht gelöst.
Generell ist es vorteilhaft, um eine bessere Reinigungswirkung zu erhalten, eine Mehrzahl von Reinigungs- schritten durchzuführen, wobei jeder Reinigungsschritt beispielsweise auf spezifische physikalische Unterschiede der zu trennenden Teilchen sensitiv ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept durch Reinigung von verunreinigten Sanden zur Verfügung zu stellen, mittels dessen Sande unter Zuhilfenahme einer Reinigungsflüssigkeit bei geringem Reinigungsflüssigkeitsverbrauch gereinigt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Waschvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass verunreinigte Sande mittels einer Reinigungsflüssigkeit ressourcenschonend gereinigt werden können, wenn zwei auf unterschiedlichen Reinigungsprinzipien basierende Reinigungsstufen sequentiell verwendet werden, die unterschiedliche Verunreinigungen entfernen können und deren Reinigungsmittelbedarf pro Zeiteinheit ähnlich ist, so dass zur Reinigung verwendete Reinigungsflüssigkeit der nachgelagerten Reinigungsstufe als Reinigungsflüssigkeit für die vorgelagerte Reinigungsstufe verwendet werden kann.
Es wurde erkannt, dass unter der obigen Voraussetzung die bereits zur Reinigung in der nachgelagerten Reinigungsstufe verwendete Reinigungsflüssigkeit im Prinzip vollständig zur Reinigung des Sandes in der vorgelagerten Reinigungsstufe verwendet werden kann. Neben dem näherungsweise identischen Verbrauch von Reinigungsmittel je Zeiteinheit der beiden sequentiell betriebenen Reinigungsstufen ist darüber hinaus vorteilhaft, wenn die weiter verwendete Reinigungsflüssigkeit Partikel, die von der vorgelagerten Reinigungsstufe entfernt werden sollen in lediglich geringer Konzentration enthält.
Die Anordnung der Reinigungsstufen ist daher bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen derart gewählt, dass als vorgelagerte Reinigungsstufe eine Aufstromklassierer verwendet wird, an dessen Klassierein- gang eine Suspension des verunreinigten Sandes und der Reinigungsflüssigkeit eingefüllt wird. Der Aufstromklassierer trennt dabei Feinstpartikel aus der Sandsuspension, deren Sinkgeschwindigkeit geringer ist als die Strömungsgeschwindigkeit der in Gegenstrom fließenden Reinigungsflüssigkeit. Die durch den Klassierer von Feinstpartikeln gereinigte klassierte Sandsuspension wird der zweiten Reinigungsstufe, einer Waschvorrichtung zum Waschen der Suspension des Sandes zugeführt. Diese verwendet zum Waschen ebenfalls Reini- gungsflüssigkeit und ein Waschprinzip, welches zu keiner Anreicherung feister Teilchen in der Reinigungsflüssigkeit führt. Da die der Waschvorrichtung zugeführte Sandsuspension bereits von feinsten Teilchen befreit ist, wird bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Waschvorrichtung verwendet, deren Waschprinzip verhindert, dass solche feinsten Teilchen zusätzlich erzeugt werden oder sich in der Reinigungsflüssigkeit der Waschvorrichtung anreichern können.
Bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird als Waschvorrichtung ein Paddclwäscher verwendet, bei dem die zu reinigende Sandsuspension im Gegenstromver- fahren entgegen eines Reinigungsflüssigkeitsstroms mechanisch von Paddeln transportiert wird. Dabei wird bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung ein mehrstufiger Paddelwäscher verwendet, also ein Paddelwäscher, der mehrere seriell angeordnete Paddel auf- weist. Durch die mechanische Bewegung der Suspension mit Paddeln wird eine hervorragende Durchmischung der Sandsuspension bzw. des zu reinigenden Sandes mit dem Reinigungsmittel erreicht, so dass die Reinigung auf einer großen effektiven Fläche stattfinden kann. Dies hat den Vorteil, dass zu einer Reinigung ein vergleichsweise geringer Volumenstrom von Reinigungsflüssigkeit erforderlich ist. Darüber hinaus verwendet ein Paddelwäscher nur langsam drehende mechanische Komponenten, so dass es kaum zu mechanischem Abrieb im Paddelwäscher selbst kommt, wie dies beispielsweise bei einer mit hoher Drehzahl drehenden Zentrifuge der Fall wäre. Eine Anreicherung der Reinigungsflüssigkeit mit feinsten Materialteilchen in Folge des Abriebs ist daher ausgeschlossen. Darüber hinaus verhindert die geringe Geschwindigkeit der verwendeten Paddel ein Zerkleinern bzw. Aufbrechen der Sandkristalle aufgrund mechanischer Einwirkungen, so dass auch aus dem zu reinigenden Sand selbst keine feinsten Teilchen abgeschieden werden, die eine vollständige Weiterverwendung der Reinigungsflüssigkeit des Paddelwäschers verhindern könnten.
Darüber hinaus kann ein Paddelwäscher mit geringen, jedoch variablen Reinigungsmittelmengen betrieben werden, da eine Änderung der Reinigungsmittelmenge pro Zeiteinheit durch die Neigung der Paddelwäscheranordnung kompensiert werden kann, so dass sich die Reinigungseigenschaften nicht ändern, selbst wenn der Volumenstrom der Reinigungsflüssigkeit erhöht oder ernied- rigt wird. Insbesondere kann auf diese Art und Weise der Paddelwäscher mit Volumenströmen betrieben werden, die auch für den Betrieb des AufStromklassierers günstig sind, bzw. dem AufStromklassierer ermöglichen, feine Verunreinigungen aus der Sandsuspension zuverlässig zu entfernen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die Waschvorrichtung zur Reinigung von mit anorganischen Bindern gebundenen Kernsanden einer Gießerei verwendet. Die durch das Handling der Kernsande auftretenden feinsten Verunreinigungen bestehen aus Materialien geringer Dichte, so dass diese vom Auf- Stromklassierer aus der Sandsuspension entfernt werden können, selbst wenn dieser mit einem geringen Volumenstrom, weil geringer Strömungsgeschwindigkeit im Gegenstrom betrieben werden kann. Die sequentielle Verwendung eines Aufstromklassierers und eines Paddelwäschers wirken also hinsichtlich der für ihren Betrieb erforderlichen Parameter zur Waschung von Sanden auf vorteilhafte Art und Weise derart zusammen, dass zum einen eine geringe Menge an Reinigungsflüssigkeit je Zeiteinheit verwendet werden kann, wobei zum anderen die vom Paddelwäscher verwendete Reinigungsflüssigkeit erneut zur Versorgung des Aufstromklassierers verwendet werden kann, ohne dass es zur Anreicherung von Verunreinigungen durch die Weiterverwendung der Reinigungsflüssigkeit kommt.
Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird als Reinigungsflüssigkeit Wasser verwendet, wobei die Anwendung des erfindungsgemäßen Konzeptes dazu beiträgt, eine ökologisch vorteilhafte Reini- gung von Sand zu ermöglichen, da nur eine geringe Menge von Abwasser pro Zeiteinheit erzeugt wird, weil durch die Anordnung des Aufstromklassierers und der nachge- ordneten Waschvorrichtung die Reinigungsflüssigkeit im Prozess mehrfach verwendet werden kann.
Einige weitere Äusführungsbeispielc der vorliegenden Erfindung enthalten einen Attritor, der zum erzeugen der Suspension aus verunreinigtem Sand und Reinigungs- flüssigkeit dient. Dazu werden Reinigungsflüssigkeit und verunreinigter Sand in frei bestimmbaren Volumenverhältnissen einem mechanischen Rührwerk zugeführt, welches ein- oder mehrstufig sein kann, und welches die Suspension erzeugt. Dabei wird zusätzlich zum Erzeugen der Suspension durch die mechanische Reibung der Sandteilchen untereinander bereits eine Vorreinigung erzielt, indem eventuelle Verunreinigungen, die den Sandkörnern anhaften, auf mechanischem Wege teilweise entfernt werden. Im Falle von Kernsand ist dies beispielsweise das zur Bindung von Kernsanden verwendete anorganische Wasserglas, wie einige wasserlösliche Alkalisilikate bezeichnet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird das Reinigungsmittel, das im Attritor zur Bildung der Suspension verwendet wird, der Waschvorrichtung an anderer Stelle im Prozess entnommen, es wird also kein frisches Reinigungsmittel verwendet, was den Verbrauch von Reinigungsmittel im Gesamtsystem weiter verringern kann.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann mit dem Reinigungsmittel der Waschvorrichtung die Suspension nach dem Attritor oder vor dem Aufstromklassierer verdünnt werden, um den zuverlässigen Betrieb des AufStromklassierers zu ermöglichen, der eine gewisse Mindestverdünnung des zu klassierenden Materials voraussetzt. Auch hier wird, durch die Weiterverwendung der Reinigungsflüssigkeit der Waschvor- richtung auf besondere Effizienz hinsichtlich des Reinigungsflüssigkeitsverbrauchs geachtet .
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die von der Waschvorrichtung gewaschene Sandsuspension mittels einer Entfeuchtungseinrichtung getrocknet, um im Ergebnis einen trockenen, gereinigten Sand zu erhalten. Dabei wird bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die von der Entfeuchtungseinrichtung gewonnene Reinigungsflüssigkeit der Waschvorrichtung zugeführt, die diese zum Waschen des Sandes verwendet, so dass auch hier auf eine konsequente Führung der Reinigungsflüssigkeit im Gegenstrom zum zu reinigenden Material geachtet wird.
Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Reinigungsmittelzuführung, also die Einspeisung von frischem, noch nicht benutzten Reinigungsmittel in die Waschvorrichtung, , so dass diese durch die darauf folgende Weiterverwendung im Gegenstrom mehrfach verwendet werden kann.
Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Reinigungsmittelzuführung alternativ oder zusätzlich am Materialeingang einer Entfeuchtungseinrichtung, so dass innerhalb der Entfeuchtungseinrichtung (beispielsweise einer Schubzentrifuge) ein störungsfreier Materialtransport gewährleistet ist. Die aus der Entfeuchtung wiedergewonnene Reinigungsflüssigkeit kann dann im Gegenstrom, beispielsweise zur Versorgung der Waschvorrichtung, weiter verwendet werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird neu zugeführte Reinigungsflüssigkeit vor dem Einbringen in die Waschvorrichtung auf Temperaturen oberhalb der Umgebungstemperatur erwärmt, was die Reinigungsleistung erhöht, da wasserlösliche Komponen- ten bzw. Verunreinigungen schneller in Lösung gehen. Dadurch kann, obwohl zur Erwärmung der Reinigungsflüssigkeit Energie aufzuwenden ist, die Gesamtenergiebilanz dennoch positiv sein, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit im Gegenstrom dadurch verringert werden kann, was zu einer weiteren Verringerung des Bedarfs an Reinigungsflüssigkeit führt. Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden, Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen, erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Waschvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Waschvorrichtung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Waschvorrichtung zur Reinigung von verunreinigtem Sand;
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Waschvorrichtung zur Reinigung von verunreinigtem Sand; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Reinigen von verunreinigtem Sand.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Waschvorrichtung zur Reinigung von verunreinigtem Sand 10, welches einen AufStromklassierer 12 und einen Paddelwä- scher 14 umfasst.
Der AufStromklassierer 12 wird durch ein mit Reinigungsflüssigkeit gefülltes Behältnis 16 gebildet, welches einen Klassiereinbau 18 aufweist. Der Klassier- einbau wird durch eine Trennwand 20 teilweise vom restlichen Volumen des Behältnisses 16 getrennt und besteht im Wesentlichen aus einem Überlauf 22 und einem Einbau 24, der kontrolliertes Einbringen der Suspension des verunreinigten Sandes in den Klassiereinbau 18 ermöglicht. Der AufStromklassierer 12 hat ferner einen Reinigungsmitteleingang 26 und einen Kiassierausgang 28, durch den die Sandsuspension nach der Klassierung (Befreiung von Schwebeteilchen) entnommen werden kann. Die Zuführung von Reinigungsflüssigkeit geschieht dabei auf der dem Klassiereinbau 18 abgewandeten Seite der Trennwand 20, so dass sich innerhalb des Gefäßes die zur Klassierung erforderlichen Strömungsverhältnisse einstellen. Abhängig von der zugegebenen Menge von Reinigungsflüssigkeit je Zeiteinheit über den Reini- gungsflüssigkeitseingang 26 bildet sich im Klassiereinbau 18 eine nach oben gerichtete Strömung aus, so dass durch den Ablauf 22 permanent Reinigungsflüssigkeit abfließt. Die Strömungsgeschwindigkeit wird nun so eingestellt, dass diese höher ist als die Sinkgeschwindigkeit der zu trennenden Teilchen in der Reinigungsflüssigkeit. Während der Sand, dessen Sinkgeschwindigkeit höher ist als die eingestellte Strömungsgeschwindigkeit, an den Boden des Behältnisses 16 sinkt und dort über den Klassierausgang 28 entnommen werden kann, werden die Feinstaubteilchen und sonstigen leichten Verunreinigungen über den Ablauf 22 kontrolliert abgeführt. Werden von der Waschvorrichtung 10 Kernsande, die mit anorganischen Binder gebunden sind, gereinigt, kann die über den Ablauf 22 abfließende Reinigungsflüssigkeit wegen der ökologischen Unbedenklichkeit des verwendeten Binder (beispielsweise Wasserglas) auch in die öffentliche
Die Sandsuspension, die dem Klassierausgang 28 entnommen wird, wird durch eine geeignete Fördereinrichtung einer Materialzuführung 30 des Paddelwäschers 14 zugeführt, so dass diese im Paddelwäscher auf ein erstes Paddel 32a einer Mehrzahl von Paddeln 32a - 32e gelangt, die sequentiell angeordnet sind, um die Sandsuspension entgegen der Schwerkraft und entgegen der Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit zu transportieren. Die Sandsuspension wird sukzessive in unter- schiedliche, den jeweiligen Paddeln 32a - 32e zugeordneten Pfannen, deren Radius dem Radius der Paddel entspricht, befördert. Vom letzten Förderpaddel 32e wird die Sandsuspension in den Materialausgang 32 des Paddelwäschers 14 befördert. Die Zugabe der Reinigungsflüssigkeit erfolgt durch einen Reinigungsflüssigkeits- eingang 34 des Paddelwäschers 14, so dass die Reinigungsflüssigkeit unter dem Einfluss der Schwerkraft entgegen dem Strom der Sandsuspension von dem Förderpaddel 32e zum Förderpaddel 32a fließt, um an einem Reinigungsflüssigkeitsausgang 36 den Paddelwäscher 14 wieder zu verlassen. Zu den frei einstellenden Parametern des Paddelwäschers 14 gehören dabei zum einen die Menge zugeführten Materials pro Zeiteinheit, die Menge zugeführter Reinigungsflüssigkeit pro Zeiteinheit und die Steigung der Förderstrecke, also derjenige Winkel, der von einer Verbindungslinie zwischen den Achsen der Paddel 32a - 32e und einer gedachten, in Richtung der Schwerkraft verlaufenden Linie, eingeschlossen wird.
Um die Reinigung des Sandes möglichst ressourcenschonend durchzuführen, ist der Reinigungsflüssigkeitsausgang 36 des Paddelwäschers 14 mit dem Reinigungsmit- teleingang 26 des AufStromklassierers 12 derart verbunden, dass die beim Waschen verwendete Reinigungsflüssigkeit des Paddelwäschers 14 zumindest teilweise in den AufStromklassierer 12 gelangen kann. Dabei kann prinzipiell die gesamte Menge der Reinigungsflüssig- keit, die am Reinigungsflüssigkeitsausgang 36 des Paddelwäschers 14 erhalten wird, an den Reinigungsflüs- sigkeitseingang 26 des AufStromklassierers 12 weitergeleitet werden, da der Reinigungsmittelverbrauch des AufStromklassierers und des Paddelwäschers so angepasst werden können, dass dieser näherungsweise identisch ist. Die Verwendung des Paddelwäschers als Waschvorrichtung hat hierbei den Vorteil, dass diese mit vergleichsweise geringen Mengen an Reinigungsflüssigkeit betrieben werden kann, was in Synergie mit der Verwen- düng des AufStromklassierers dazu führt, dass nur eine äußerst geringe Menge neuer Reinigungsflüssigkeit je zu reinigendem Kilogramm Sand hinzugegeben werden muss. Die Menge frischer Reinigungsflüssigkeit pro Kilogramm Sand, kann dabei beispielsweise so gering sein, dass diese in einem Intervall zwischen 0,5 l/kg und 4 l/kg liegt. Dies ist nur möglich, wenn die hintereinander betriebenen Waschvorrichtungen so betrieben werden können, dass sie bei optimaler Reinigungswirkung mit einer ähnlichen Menge von Flüssigkeit betrieben werden können .
Würde statt des Paddelwäschers 14 ein Hydrozyklon verwendet werden, ließe sich der synergetische Effekt beispielsweise nicht erzielen, da der Hydrozyklon aufgrund der hohen erforderlichen Strömungsgeschwindigkeiten einen hohen Minimalbedarf an Reinigungsflüssigkeit aufweist, so dass die für Hydrozyklon verwendete Reinigungsflüssigkeit nicht vollständig als Speisung für den AufStromklassierer verwendet werden kann, da dieser mit den hohen vom Hydrozyklon zur Verfügung gestellten Mengen an Reinigungsflüssigkeit nicht zur Trennung von Sand und Feinstaub bzw. Feinstteilchen verwendet werden kann. Ein Großteil der Reinigungsflüssigkeit müsste also als Abwasser abgeführt werden, was die Gesamt-Öko-Bilanz des Verfahrens wesentlich verschlechtern würde. Prinzipiell könnte zwar ein Teil der vom Hydrozyklon verwendeten Reinigungsflüssigkeit an dessen eigenen Eingang zurückgeführt werden, allerdings ergäbe sich dann zwangsläufig eine Anreicherung der vom Hydrozyklon nicht entfernbaren Verunreinigungen im Kreislauf bzw. in der Reinigungsflüssigkeit, die zu einer Verschlechterung des Gesamtergebnisses bzw. der Reinheit des durch die Vorrichtung gewaschenen Sandes führen kann.
Darüber hinaus hat die in Fig. 1 gezeigte Kombination eines AufStromklassierers 12 und eines Paddelwäschers 14 den Vorteil, dass die Sandwaschung bzw. die Regeneration des Sandes mittels Verfahren erreicht wird, die nur eine äußerst geringe mechanische Beanspruchung des zu reinigenden Sandes verursachen. Daher wird nur wenig Sand als Ausschuss produziert, beispielsweise durch mechanisches Zerkleinern der Sandkörner unterhalb die minimal geforderte Korngrenze, so dass mit einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung Sand-Recycling- Quoten von 90 % oder sogar von 95 % und darüber erzielt werden können.
Fig. 2 zeigt anhand eines Blockdiagramms schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Waschvorrichtung 10 zur Reinigung von verunreinigtem Sand bei, der einem Aufstromklassierer 12 an einem Klassiereingang 25 in Form einer Suspension des verunreinigten Sandes und einer Reinigungsflüssigkeit zuführt wird. Der Aufstromklas- sierer weist ferner einen Reinigungsmitteleingang 26 auf, an dem das Reinigungsmittel in den Aufstromklas- sierer eingebracht wird.
Das an einem Klassierausgang 28 erhaltene, vorgereinigte Material, die klassierte Sandsuspension, wird einer Waschvorrichtung zum Waschen der Sandsuspension 14 über eine Materialzuführung 30 zugeführt. Die Waschvorrichtung 14 weist ferner einen Reinigungsflüssigkeitsein- gang 34 auf, über den die Waschvorrichtung 14 mit Reinigungsflüssigkeit versorgt wird. Ein Reinigungs- flüssigkeitsausgang 36 der Waschvorrichtung ist mit dem Reinigungsflüssigkeitseingang 26 des Aufstromklassie- rers 12 derart verbunden, dass die beim Waschen verwendete Reinigungsflüssigkeit der Waschvorrichtung 14 zumindest teilweise an den Reinigungsflüssigkeitsein- gang 26 des AufStromklassierers 12 gelangt, um die verbrauchte Reinigungsflüssigkeitsmenge so gering wie möglich zu halten.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Waschvorrichtung zur Reinigung von verunreinigtem Sand 10 im Kontext des gesamten Prozess-Zyklus, wie er in einer Gießerei zur Aufbereitung von Kernsanden durchlaufen wird. Dabei wird der Kernsand zunächst in einem Sandbunker gelagert bzw. vorrätig gehalten, wie es dem Prozessschritt 50 zu entnehmen ist. Bei der Kernsandmischung 52 wird der bereits recycelte Kernsand mit eventuell erforderlichem neuen Sand, den Bindern und eventuell erforderlichen, optionalen Aktivatoren vermischt, um ein Kernsandgemisch zu erhalten, das sich zur Produktion von Sandkernen eignet, die nach herkömmlichen Verfahren in einem Produktionsschritt 54 hergestellt werden. Nach einem Gießprozess 56 werden die im Inneren der Gussteile befindlichen Sandkerne zerkleinert und in einem Entkernschritt 58 aus dem Gussstück entfernt. Dazu kann das Gussstück beispielsweise in Vibration versetzt werden, so dass die im Inneren befindlichen Sandkerne teilweise aufbrechen und aus den Gussteil durch Schüt- teln oder durch Auswaschen entfernt werden können. In einem Zerkleinerungsschritt 60 werden diese Sandkernbruchstücke einem Brecher zugeführt, der diese auf näherungsweise identische Größe verkleinert, woraufhin die zerkleinerten Sandkernbruchstücke in einem Sandsilo in einem Speicherschritt 62 zwischengespeichert werden, von wo aus sie der eigentlichen Aufbereitung bzw. Waschung zugeführt werden.
Dabei kann optional vor der Waschvorrichtung 10 ein Attritor 64 angeordnet sein, der dazu dient, eine Suspension des verunreinigten Kernsandes und eine Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, herzustellen. Dazu wird der Kernsand zusammen mit der Reinigungsflüssigkeit in einen, optional mehrstufigen, Rühereraufbau gegeben, in dem die Reinigungsflüssigkeit zusammen mit dem verunreinigten Kernsand vermengt wird, so dass sich die Suspension aus verunreinigtem Kernsand und Reinigungsflüssigkeit bildet. Dabei wird der Kernsand annähernd auf Korngröße zerkleinert und es werden bereits erste Verunreinigungen, die mechanisch am Kernsand haften, von diesem getrennt. Die Sandsuspension wird von dem Attritor 64 in eine Waschvorrichtung 10 gegeben, wie sie beispielsweise anhand von Fig. 2 erläutert wurde. Zur Vermeidung von Redundanz wird daher auf eine erneute detaillierte Beschreibung des AufStromklassierers 12 und der Wascheinrichtung 14 verzichtet .
Im Übrigen gilt sowohl hier als auch im gesamten Zusammenhang der Erfindungsmeldung, dass funktionsidentische oder funktionsähnliche Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind und dass die Beschreibung der betreffenden Komponenten in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen wechselseitig aufeinander anwendbar sein soll.
Wesentlich ist auch hier, dass die Waschvorrichtung 14 einen Reinigungsflüssigkeitsausgang 36 aufweist, der mit einem Reinigungsmitteleingang 26 des Aufstromklas- sierers 12 derart verbunden ist, dass die beim Waschen verwendete Reinigungsflüssigkeit der Waschvorrichtung 14 zumindest teilweise in den AufStromklassierer 12 gelangen kann. Zusätzlich kann optional Reinigungsflüssigkeit von einem Reinigungsflüssigkeitsausgang 66 des AufStromklassierers in den Attritor 64 gegeben werden, um zusammen mit dem Sand die Sandsuspension zu bilden. Ferner kann der Attritor 64 einen Abwasserausgang 68 aufweisen, über den beispielsweise Schlamm, der sich aus Feinteilchen in Verbindung mit der Reinigungsflüssigkeit im Attritor bildet, als Abwasser ausgegeben werden kann. Dies kann, wie in Fig. 3 gezeigt, zusammen mit dem Abwasser aus dem Überlauf 22 des Aufstromklas- sierers 14 einer Abwasseraufbereitung 70 zugeführt werden, die beispielsweise durch Sedimentbildung oder weitere Klassierung Teile der Reinigungsflüssigkeit abtrennen kann, um im Endergebnis zu deponierenden Schlamm und Reinigungsflüssigkeit bzw. Abwasser zu erhalten. Im in Fig. 3 schematisch dargestellten Pro- zess wird die Sandsuspension nach der Waschvorrichtung 14 vor einer Trocknung einem PAN-Filter 72 zugeführt, der unter Zugabe von frischer Reinigungsflüssigkeit aus einem Reinigungsflüssigkeitsreservoir 72 eine Filtration der Sandsuspension aus der Waschvorrichtung 14 vornehmen kann, um im Endergebnis als Filterkuchen einen gereinigten, vorgetrockneten Sand zu erhalten, der einer Trocken-/Kühleinrichtung 76 zugeführt wird. Das Filtrat des PAN-Filters, bzw. das Filtrat später Filterstufen des PAN-Filters 72 kann wiederum im Gegenstrom einem Reinigungsflüssigkeitseingang 34 der Waschvorrichtung 14 zugeführt werden, da dieses im PAN- Filter 72 nur geringfügig verunreinigt wird. Auch hierbei wird wieder dem Konzept Rechnung getragen, auf konsequente Wasserführung im Gegenstrom Rücksicht zu nehmen, um die Gesamtbilanz des Reinigungsflüssigkeits- verbrauchs positiv zu gestalten.
Der Filterkuchen des PAN-Filters, also der noch feuchte gereinigte Sand, wird einem Trocken-/Kühlaggregat 76 zugeführt, welches den feuchten Sand für die Weiterverwendung trocknet. Geschieht die Trocknung unter Wärme- zufuhr, wird der Sand anschließend gekühlt, um nicht eine vorzeitige Aushärtung des Kernsandgemisches Herbeizuführen, wenn diesem der anorganische, unter Wärmeeinwirkung aushärtende, Binder zugeführt wird (beispielsweise Wasserglas) . Der gekühlte, gereinigte Sand kann einer optionalen Feinstaubsiebung durch eine Siebanlange 78 zugeführt werden, sollte dies erforderlich sein. Die Siebanlange könnte beispielsweise ein Windsichter sein, wobei der mittels der Siebanlage 78 entfernte Staub als Abfallprodukt entsorgt wird. Der erneut gesiebte Sand bzw. der Sand nach der Aufbereitung durch das Kühl-/Trockenaggregat 76 wird dem Sandbunker 50 zugeführt, um im weiteren Prozessverlauf erneut zur Kernproduktion verwendet zu werden.
Wie in dem in Fig. 3 dargestellten Konzept zu entnehmen ist,- wird auch hier auf konsequente Fuhrung der Reinigungsflüssigkeit im Gegenstrom zum zu reinigenden Sand geachtet. Das heißt, frische Reinigungsflüssigkeit wird nur im letzten Reinigungsschritt zugegeben. Von dort an wird entgegen dem Sandfluss, also im Gegenstrom, die Reinigungsflüssigkeit, die zur Reinigung verwendet wurde, größtenteils an den Reinigungsflüssigkeitsein- gang der vorhergehenden Reinigungseinrichtung transferiert, so dass bis zum ersten Reinigungsschritt des Sandes (der Attrition 64) keine weitere frische Reinigungsflüssigkeit zugegeben werden muss. Dies hat zur Folge, dass die Reinigungsflüssigkeit bzw. das Wasser, das zur Reinigung verwendet wird, so effizient wie möglich eingesetzt wird, so dass es möglich ist, den Reinigungsmittelverbrauch je Kilogramm zu reinigenden Sands auf Werte unterhalb von 4 Liter zu bringen.
Fig. 4 zeigt eine detailliertere Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auf den bereits anhand der Fig. 1 und 3 beschriebenen Komponenten Attritor 64, AufStromklassierer 12 und Paddelwäscher 14 basiert. Wie es Fig. 4 zu entnehmen ist, ist der Attritor 64 zweistufig ausgeführt. Der Attritor hält an seinem Attritoreingang 80 sowohl den zu reinigenden Sand als auch zur Reinigung (als Reinigungsflüssigkeit) verwendetes Wasser aus einem Rückführbehälter 82. Am Attritorausgang wird über eine Verbindung 84 die Suspension des Sandes und der Reinigungsflüssigkeit in den Klassiereingang 25 des AufStromklassierers 12 gegeben. Um gegebenenfalls den Materialfluss der Sandsuspension zu verbessern, kann zusätzlich über ein Ventil 86 Wasser aus dem Rückführbehälter 82 mit der von dem zweistufigen Rührwerk des Attritors 64 gelieferten Sandsuspension vermischt werden, um eine kontinuierliche Zuführung zum AufStromklassierer 12 sicherzustellen bzw. eine Verdünnung einzustellen, die für eine einwandfreie Funktionsweise des Aufstromklassie- rers 12 erforderlich ist. Der Reiniungsmitteleingang 26 des Aufstromklassierers 12 ist über ein Ventil HB mit dem Rückführbehälter 82 verbunden, so dass die zum Betrieb des AufStromklassierer 12 erforderlichen Reini- gungsflüssigkeit bzw. das erforderliche Wasser vollständig dem Rückführbehälter 82 entnommen werden kann.
Der Überlauf 22 des AufStromklassierers 12 ist mit einem Sammelbehälter 90 verbunden. Der Klassierausgang 28 des AufStromklassierers 12 ist mit einer Förderschnecke 92 verbunden, um die Sandsuspension aus dem Aufstromklassierer bzw. aus dem Klassierausgang des AufStromklassierers zu der Materialzuführung 30 des Paddelwäschers 14 zu befördern. Dabei kann die Fördergeschwindigkeit durch Variation der Drehzahl der Förderspindel beliebig eingestellt und an die Gegebenheiten bzw. den erforderlichen Durchsatz der Apparatur angepasst werden.
Der Reinigungsflüssigkeitsausgang 36 des Paddelwäschers 14 ist mit dem Rückführbehälter 82 verbunden, so dass sämtliches vom Paddelwäscher 14 zur Reinigung verwendetes Wasser im Rückführbehälter 82 gesammelt wird. Sollte die Kapazität des Rückführbehälters 82 überschritten sein, wird Wasser von dem Rückführbehälter 82 über eine Leitung 94 in den Sammelbehälter 90 transferiert. Der Materialausgang 32 ist mit einem Sammelbehälter 96 verbunden, der der Zuführung der gewaschenen Sandsuspension zu einer weiteren Förderschnecke 98 dient. Der Sammelbehälter 96 weist ferner einen Überlauf für überschüssiges Wasser 100 auf, der mittels einer Leitung mit dem Rückführbehälter 82 verbunden ist, um das saubere überschüssige Wasser der gewasche- nen Sandsuspension im Gegenstrom rückzuführen, d. h. dem Attritor oder dem Aufstromklassierer zur Verfügung zu stellen.
Mittels einer weiteren Förderschnecke 98 wird die gewaschene Sandsuspension an eine Schubzentrifuge 102 transferiert, wobei auch hier die Rotationsgeschwindigkeit der weiteren Förderschnecke 98 stufenlos an die pro Zeiteinheit zu reinigende Sandmenge angepasst werden kann. An einem Eingang 104 der Schubzentrifuge kann ferner frisches Wasser aus einem Frischwasserreservoir 106 zugemischt werden, um zu verhindern, dass die Schubzentrifuge 102 durch eine zu dickflüssige Sandsuspension an ihrer ordnungsgemäßen Funktionsweise gehindert wird. Dabei kann die zuzugebende Menge Frischwasser über ein Dosierventil 107 geregelt werden. Über einen Materialausgang 108 der Schubzentrifuge 102 kann der gereinigte und vorgetrocknete Sand einem Trockner zugeführt werden.
Das Kondensat der Schubzentrifuge 102, also das durch das Zentrifugieren gewonnene Wasser wird in einen Zwischenspeicher 110 geleitet. Der Zwischenspeicher 110 enthält somit kaum verunreinigtes Frischwasser. Diese wird dazu verwendet, um im Paddelwäscher 14 die Wäsche des Sandes durchzuführen. Dazu ist der Reinigungsflüs- sigkeitseingang 34 des Paddelwäschers 14 mit dem Zwischenreservoir 110 über eine Ventilanordnung 112 ver- bunden. Ist im Zwischenreservoir 110 nicht genügend Flüssigkeit vorhanden, um den Paddelwäscher 14 zu betreiben, kann über die Ventilanordnung 112 zusätzliches Frischwasser aus dem Frischwasserreservoir 106 zugemischt werden, um die zum Betrieb des Paddelwä- schers erforderliche Flüssigkeitsmenge bereitzustellen. Das Einbringen von Frischwasser in den Prozess erfolgt im in Fig. 4 gezeigten Beispiel lediglich an einer Position, nämlich zu Beginn des Gegenstroms, also prozessflussmäßig am Ende des Waschvorgangs des Sandes in das Frischwasserreservoir 106. Aus Sicherheitsgründen ist das Frischwasserreservoir 106 mit einem Überlaufausgang 114 ausgestattet, der bei Erreichen des maximalen Flüssigkeitsstands im Frischwasserreservoir 106 das Frischwasser über den Überlauf in eine Abwas- serleitung 116 überführt, um ein unkontrolliertes Überlaufen des Frischwasserreservoirs 106 zu verhindern. Abgesehen von dem ebenfalls für das Zwischenreservoir 110 vorgesehenen Überlaufmechanismus wird die Abwasserleitung 116 ausschließlich vom Sammelbehälter 90 gespeist. Das heißt , das Abwasser wird im Regelbetrieb lediglich am Ende des Gegenstroms entnommen, so dass möglichst wenig Frischwasser zugegeben werden muss, da das einmal zugegebene Frischwasser im Gegenstrom sukzessive für alle verwendeten Reinigungsstufen verwendet werden kann. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da die wasserintensiven Reinigungsschritte, die Wäsche mittels des Paddelwäschers 14 und das Auf- stromklassieren derart aufeinander abgestimmt sind, dass diese näherungsweise dieselbe Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit benötigen.
Fig. 5 zeigt schematisch in Form eine Blockdiagramms ein Beispiel für ein Verfahren zum Reinigen von verunreinigten Sanden unter Verwendung einer Reinigungsflüssigkeit. In einem Waschvorgang 200 wird eine klassiere Sandsuspension mit einer Reinigungsflüssigkeit gewaschen. In einem Klassierschritt wird eine Sandsuspensi- on unter Verwendung von zumindest Teilen der beim Waschen benutzen Reinigungsflüssigkeit klassiert, um die klassierte Sandsuspension zu erzeugen.
Obwohl in den vorhergehenden Abschnitten und anhand der Figuren überwiegend eine Waschvorrichtung beschrieben wurde, bei der ein AufStromklassierer mit einem Paddelwäscher kombiniert wird, ist die Verwendung eines Paddelwäschers in Kombination mit einem Aufstromklas- sierer keine Voraussetzung für eine erfolgreiche Umset- zung des erfindungsgemäßen Konzeptes. Vielmehr kann jedwede andere Waschvorrichtung verwendet werden, die unter Verwendung der Reinigungsflüssigkeit eine Waschwirkung erzielt, wobei die zur Erzielung des erwünschten Ergebnisses zu verwendende Menge an Reinigungsflüs- sigkeit an den Verbrauch des AufStromklassierers ange- passt werden kann, um wie gewünscht eine näherungsweise vollständige Weiterverwendung der zum Waschen verwende- ten Reinigungsflüssigkeit zum Betrieb des Aufstromklas- sierers zu erreichen.
Ebenso ist die in einigen Ausführungsbeispielen optio- nale Attrition nicht zwingend erforderlich, um die ressourcenschonende Reinigung von Sand zu ermöglichen. Anstatt eines Attritors kann beispielsweise jedwede andere Suspensionseinrichtung verwendet werden, die geeignet ist, aus dem zu reinigenden Sand und einer Reinigungsflüssigkeit eine Suspension bzw. eine Verdünnung herzustellen, die mittels eines Aufstromklassie- rers weiterbehandelt werden kann. Dies kann beispielsweise ein herkömmlicher Mischer sein oder dadurch erzielt werden, dass Sand mit einem unter hohem Druck stehenden Wasserstrahl vermischt wird, so dass sich eine nicht gesättigte Suspension bildet, die durch eine anschließende kurze Sedimentation auch zu einer gesättigten Suspension werden kann, sollte dies erforderlich sein .
Die in einigen Ausführungsbeispielen beschriebenen weiteren Filter- bzw. Reinigungsschritte nach der Anwendung der Waschvorrichtung bzw. der Reinigungsvorrichtung sind optional und können aufgrund der hohen Reinigungswirkung der Kombination aus Aufstromklassie- rer und nachgeschalteter Waschvorrichtung auch weggelassen werden, ohne das Ergebnis signifikant zu verschlechtern .

Claims

Patentansprüche
1. Reinigungsvorrichtung (10) zur Reinigung von verunreinigtem Sand unter Verwendung einer Reinigungs- flüssigkeit, mit folgenden Merkmalen:
einem AufStromklassierer (12) mit einem Klassiereingang (25) für eine Suspension des verunreinigten Sandes und der Reinigungsflüssigkeit, einem Reini- gungsmitteleingang (26) und einem Klassierausgang (28) für eine klassierte Sandsuspension; und
einer Waschvorrichtung (14) zum Waschen der Klassierten Sandsuspension mit einer Materialzuführung (30) für die klassierte Sandsuspension, einem Reini- gungsflüssigkeitseingang (34) und eine Reinigungs- flüssigkeitsausgang (36) , der mit dem Reinigungsmitteleingang (26) des Aufstromklassierers (12) derart verbunden ist, dass die beim Waschen verwendete Rei- nigungsflüssigkeit zumindest teilweise in den Aufstromklassierer (12) gelangen kann.
2. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, die Wasser als Reinigungsflüssigkeit verwendet.
3. Reinigungsvorrichtung (10), bei der der Reinigungs- flüssigkeitsausgang (36) der Waschvorrichtung (14) mit dem Reinigungsmitteleingang (26) des Aufstromklassierers (12) derart verbunden ist, dass mindestens 80 % der beim Waschen verwendeten Reinigungsflüssigkeit der Waschvorrichtung in den Reinigungsmitteleingang (26) des Aufstromklassierers (12) gelangen.
4. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Reinigungsmitteleingang (26) des AufStromklassierers (12) räumlich benachbart zu einem Klassiereinsatz (18) des Auf- Stromklassierers (12) angeordnet ist, in welchem das Reinigunsmittel mit einer zur Klassierung erforderliche Strömung fließt.
5. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Waschvorrichtung (14) ein Paddelwäscher ist.
6. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, bei der der Paddelwäscher mehrere seriell angeordnete
Paddel zur Förderung der klassierten Sandsuspension aufweist .
7. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß einem der vorherge- henden Ansprüche, die ferner eine Entfeuchtungseinrichtung (102) zum Entfeuchten einer von der Waschvorrichtung (14) gewaschenen Sandsuspension aufweist, wobei die Entfeuchtungseinrichtung einen Rei- nigungsflüssigkeitsausgang aufweist, der mit dem Reinigungsflüssigkeitseingang (34) der Waschvorrichtung (14) derart verbunden ist, dass die Reinigungsflüssigkeit der Entfeuchtungseinrichtung (102) zumindest teilweise in den Reinigungsflüssigkeitseingang (34) der Waschvorrichtung (14) gelangen kann.
8. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 7, die ferner eine Reinigungsmittelzuführeinrichtung aufweist, um der Reinigungsvorrichtung (10) neue Reinigungsflüssigkeit zuzuführen, wobei die Reinigungs- mittelzuführeinrichtung derart mit einem Materialeingang (114) der Entfeuchtungseinrichtung (102) verbunden ist, dass die neue Reinigungsflüssigkeit zumindest teilweise in den Materialeingang (114) der Entfeuchtungseinrichtung (102) gelangen kann.
9. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner eine Reinigungsmittelzuführeinrichtung aufweist, um der Reinigungsvorrichtung (10) neue Reinigungsflüssigkeit zuzuführen, wobei die Reinigungsmittelzuführeinrichtung derart mit dem Reinigungsflüssigkeitseingang (34) der Waschvorrichtung (14) verbunden ist, das die neue Reinigungs- flüssigkeit zumindest teilweise in den Reinigungsflüssigkeitseingang (34) der Waschvorrichtung (14) gelangen kann.
10. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß einem der vorherge- henden Ansprüche, die ferner eine Suspensionseinrichtung (64) mit einem Reinigungsflüssigkeitseingang und einem Sandeingang aufweist, um die Suspension des Sandes und der Reinigungsflüssigkeit zu erzeugen.
11. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 10, bei der die Suspensionseinrichtung ein Attritor ist.
12. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 11, bei der der Attritor mehrere Rührwerke aufweist.
13. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der der Reinigungsflüssigkeitseingang des Attritors (64) mit dem Reinigungsflüssigkeits- ausgang (36) der Waschvorrichtung (14) derart verbunden ist, das Reinigungsflüssigkeit des Reinigungsflüssigkeitsausgangs (36) der Waschvorrichtung (14) zumindest teilweise in den Reinigungsflüssigkeitseingang des Attritors (64) gelangen kann.
14. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der der Reinigungsflüssigkeitsausgang (36) der Waschvorrichtung (14) mit dem Klassiereingang (25) des AufStromklassierers (12) oder mit ei- nem Ausgang der Suspensionseinrichtunq (64) derart verbunden ist, dass die Suspension des verunreinigten Sandes und der Reinigungsflüssigkeit mit weiterer Reinigungsflüssigkeit des Reinigungsflüssig- keitsausgangs (36) der Waschvorrichtung (14) verdünnt werden kann.
15. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß einem der vorherge- henden Ansprüche, die ferner eine Heizeinrichtung zum Heizen der Reinigungsflüssigkeit auf eine Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur aufweist.
16. Reinigungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 15, bei der die Heizeinrichtung ausgebildet ist, die Reinigungsflüssigkeit auf eine Temperatur von 500C oder mehr aufzuheizen.
17. Verfahren zur Reinigung von verunreinigtem Sand unter Verwendung einer Reinigungsflüssigkeit, mit folgenden Schritten:
Waschen einer klassierten Suspension des Sandes und der Reinigungsflüssigkeit unter Verwendung der Rei- nigungsflüssigkeit; und
Klassieren einer Suspension des verunreinigten Sandes und der Reinigungsflüssigkeit, um die klassierte Suspension des Sandes und der Reinigungsflüssigkeit zu erhalten, wobei beim Klassieren zumindest Teile der beim Waschen verwendeten Reinigungsflüssigkeit erneut verwendet werden.
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