Регенерация песков из смоляных и жидкостекольных смесей

Под регенерацией песков понимают совокупность операций обработки, которой подвергают отработанные смеси с целью выделения из них песков, пригодных к по­вторному использованию для изготовления формовочных и стержневых смесей.

Регенерация (восстановление) песков из формовочных смесей является логиче­ским шагом, делающим использование химических связующих экономически целесо­образным. Процесс регенерации включает разбиение конгломерированных зерен фор­мовочной смеси на отдельные зерна, снижение количества нанесенного на зерна свя­зующего до приемлемого уровня, делающего возможным разрыв связей; удаление мел­ких фракций формовочной смеси, остатков связующего и металлических включений; классификацию и охлаждение формовочной смеси до рабочего состояния перед по­вторным использованием. Механические регенерационные системы включают: щеко-вые дробилки, вибрационные сита, оборудование для отсоса пыли при пересыпке мате­риала и очистку воздуха в скрубберах и рукавных фильтрах, охлаждение. Иногда при­меняются аппараты для оттирки связующего в псевдоожиженном спое.

Основными требованиями, предъявляемыми к любой системе регенерации пес­ков из отработанных смесей являются: (1) сохранить приемлемый уровень потерь при прокаливании (параметр LOI) путем снижения слоя полимерного покрытия, остающе­гося на зернах отработанной смеси, до уровня, являющегося экономически выгодным; (2) избежать дополнительного образования мелкой фракции в процессе разбиения конгломератов смеси; (3) сохранить на низком уровне содержание мелких частиц в ре­генерированном песке путем удаления максимально возможного количества мелких частиц, образованных при заливке расплавленного металла и в процессе регенерации; (4) удалить металлические частицы (включения).

В литейном производстве, где планируется регенерация песка из отработанных смесей на основе органического связующего, необходимо будет поддерживать отноше­ние формовочной смеси к металлу на самом низком уровне из возможных (по условиям проведения процесса) для того, чтобы свести к максимуму выгорание связующей сис­темы, а также поддерживать на минимально возможном уровне добавление связующе­го.

Как правило, перед повторным использованием в регенерированный песок до­бавляется от 10 до 30% свежего песка с целью снизить параметр LOI и восстановить потери смеси.

6.2.1. Совместимость систем связующие при повторном связывании с песками, ре­генерированными из отработанных смесей.

СИСТЕМА ДЛЯ ПОВТОРНОГО СВЯЗЫВАНИЯ

Таблица №1

* Вызывает неприятный запах

L = В ограниченных пределах

? = Не известно, или до конца не выяснено

Для изготовления серийного и мелкосерийного литья, особенно крупного, где требуются высокие прочности, в развитых странах все больше получают распростране­ние «холоднотвердеющие смеси (ХТС)» К первому типу этих смесей, в состав которых входят связующее и отвердитель (катализатор), и которые затвердевают без внешнего воздействия, называются самотвердеющими (на Западе существует термин No-Bake).

К ним относятся ХТС на смолах (карбамидно-формальдегидно-фурановых) с катализа­тором в виде ортофосфорной кислоты или сульфокислоты, Pep-Set (фенольная смола + полиизоцианат + жидкий амин), альфа-set (щелочная фенольная смола + смесь слож­ных эфиров) и смеси ХТС с жидким стеклом.

Второй тип- смеси, затвердевающие под воздействием внешнего газообразного реагента, который продувают через стержень или форму. Общий зарубежный термин для смесей такого типа - Cold-box. К таким процессам относятся Cold-box-amin (про­дувка газообразным амином), бета-set (щелочная фенольная смола + метилформиат), Resol-CCb, Эпокси-ЗСЬ, СО₂ - процесс.

6.2.2. Современные методы регенерации песков из отработанных смоляных и
жилкостекольных смесей.

В настоящее время получили распространение три метода регенерации песков из отработанных смоляных и жидкостекольных смесей.

Механический метод. Посредством механических действий вызываются удары и тре­ния между самими гранулами, или между гранулами и другими поверхностями. В ре­зультате смоляные или жидкостекольные пленки отделяются и отсасываются. Это са­мый распространенный метод, хотя позволяет только частичное (30-50%) удаление ос­татков смолы. В жидкостекольных смесях считается, что песок, затвердевший под дей­ствием ССЬ, может быть повторно использован в количестве 50-60%, а песок, затвер­девший под действием сложных эфиров- только 25-30%.

Термический метод. Основан на прокалке песка при высокой температуре (700-800 С) в окисляющей среде, с тем, чтобы полностью сжечь органические остатки. Этот метод применяется только с органическими соединениями (фурановые смолы, фенольные смолы и т.д.) и обеспечивает полное их удаление. Результат такой регенерации- отлич­ный, но требуется большой расход энергии, в основном газа, кроме того, этот процесс может привести к загрязнению воздуха. В основном используются печи: барабанные вращающиеся, многоподовые со скребками, с псевдоожиженным слоем. Можно ис­пользовать до 90-95% регенерированного песка.

Термомеханический метод. Основан на последовательном применении предыдущих методов для получения регенерированного песка требуемого качества. По данным фирмы IMF при термомеханической регенерации песка из смоляных отработанных смесей в прокалочную печь следует направлять 15-20% от общего объема отработан­ной смеси для поддержания постоянного количества органики, а остальную часть отра­ботанной смеси перерабатывать механическим способом с целью экономии. Термоме­ханический способ получил распространение на предприятиях, регенерирующих пески из отработанных смесей различного состава, например смоляные стержни и жидкосте­кольные или песчано-бентонитовые формы (ОАО «Камский литейный завод»). В этом случае куски стержней отделяются на ситах и проходят обжиг в прокалочных печах, а затем вместе с формовочной смесью проходят механическую регенерацию. Повторно можно использовать свыше 80% регенерата

Мокрый метод. Четвертый метод регенерации - мокрый получил широкое распростра­нение в СССР в 70-х и 80-х годах прошлого столетия. Фирмой FDC (Швейцария) на Пензенский завод «Тяжпромарматура» и на Киевский завод «Большевик» было постав­лено оборудование для мокрой регенерации жидкостекольных смесей. Однако, в на­стоящее время процесс мокрой регенерации практически не применяется из-за высоких цен на реагенты для очистки оборотной веды, а также большой энергоемкости печей для сушки влажного регенерированного песка и множества перекачивающих насосов.