Устройства для регенерации отработанных смесей

Существуют следующие способы регенерации отработанных фор­мовочных смесей: гидравлический, термический и пневматический.

Гидравлическая регенерация заключается в том, что после дробления комьев и магнитной сепарации зерна отмываются от глины и пылевидных частиц. Промытый и обеспыленный песок обезвоживается или высушивается в печи для дальнейшего использования. При этом способе регенерации с зерен песка удаляются глинистые пленки и легко растворимые в воде связующие вещества.

Для отделения глины и пыли прибегают к гидравлической сепарации, в процессе которой тяжелые зерна оседают в потоке воды, а более легкие остаются во взвешенном состоянии. Осадок просушивают, просеивают, и он может быть использован взамен свежего песка.

Преимущество способа — полное отсутствие пыли.

Гидравлический способ регенерации и сепарации песка имеет; следующие недостатки: 1) расход воды на 1 т промытого песка составляет 12—15 м³; 2) необходимо устройство специальных громоздких отстойников, занимающих большие площади. После регенерации песок следует сушить, на что дополнительно расходуется 4—5% топлива от массы песка.

Гидравлический способ регенерации применяют в комплексе с гидро- или песко-гидравлической выбивкой стержней и очисткой при изготовлении крупных отливок. Для регенерации смесей, составленных на смоляных связующих, трудно растворимых в воде и имеющих высокую прочность после взаимодействия с металлом в форме, этот способ не пригоден.

Термическая регенерация. При этом способе отработанная смесь прокаливается при 550—800° С в специальных печах с последующим охлаждением и воздушной сепарацией.

При нагреве песка инертные пленки, обволакивающие зерна, сгорают, при этом возвращаются его первоначальные свойства. В качестве нагревательных установок для термической регенерации применяют печи с кипящим слоем, аналогичные рассмотренным выше (см. гл. 2). Обычно такие установки не только обжигают песок, но и охлаждают его. Производительность их невысокая (0,5—0,6 т/ч).

Термический способ регенерации экономически малоэффективен, так как требует больших затрат энергии на нагревание смеси, ее охлаждение и обеспыливание. Кроме того, при термической обработке приходит в негодность часть активной глины, которая могла бы быть использована в смеси как формовочный материал. Зато при регенерации смесей на смоляных связующих этот способ практически не заменим.

Холодно-твердеющие смеси, применяемые при Cold-box- nmin-Epoxy-S0₂-npoaeccax, хорошо поддаются термической ре­генерации. Но смеси, используемые для Альфа-сет и Бета-сет- ироцессах, не подходят для термической регенерации, так как они содержат щелочные фенольные смолы. Нельзя также подвер­гать терморегенерации ХТС, отверждаемые ортофосфорной ки­слотой.

Схема установки для термической регенерации формовочных песков показана на рис. 4.1. Общий вид и конструкции печи, охладителя, рекуператора представлены на рис. 4.2-4. 4.

Печь для термической регенерации (рис. 4.2) работает по принципу кипящего слоя и состоит из рабочей камеры (камеры кипящего слоя) 10, осадтельной камеры 7 и боковых горелок 9. Отработанная смесь после дробления, просева, магнитной сепа­рации подается в печь через течку 1, максимальный размер кус­ков отработанной смеси - не более 3-5 мм

Рис. 4.1. Схема установки для термической регенерации формовочных песков из отработанных смесей с органическими связующими

Рис. 4.2. Схема печи для термической регенерации: 1 - загрузочная течка; 2 - гляделка; 3 - ремонтная дверка; 4 - воздухораспределительная решетка; 5 - патрубок для отсоса дымовых газов; 6 - взрывной клапан; 7 - осадительная камера; 8 - футеровка; 9 - горелка; 10 - рабочая камера; 11 - рабочая и ремонтная течки

Обработанная смесь поступает в рабочую камеру 10 и пото­ком воздуха приводится в кипящее состояние. Нагрев смеси осу­ществляется газовыми двухпроводными горелками 9. Воздух, по­ступающий для формирования кипящего слоя и горелки, подогревается дымовыми газами в рекуператоре (рис. 4.4). Горелки пе­чи снабжены автоматической системой розжига и контроля пла­мени. Для большинства используемых смесей обработка производится в печах с боковыми горелками при температуре газовоздушной смеси 600-800°С. Печь с боковыми горелками безопас­нее в работе, чем печь, где в кипящий слой подается газовоздуш- поя смесь. Расход газа в значительной степени зависит от содер­жания остаточного связующего в отработанной смеси. Для охлаждения регенерата используют охладитель (рис. 4.3) работающий НО принципу кипящего слоя. Охладитель состоит из рабочей камеры 6 (камеры кипящего слоя), водяного теплообменника 9, осадительной камеры 3. Охлаждение песка осуществляется пото­ком воздуха, формирующим кипящий слой, и водяными тепло­обменниками, через которые проходит холодная оборотная вода. Расход воды составляет 20 м³, ее оптимальная температура равна 10°С. Температура регенерата на выходе из охладителя составля­ет около 40°С и зависит от температуры воды на входе

Рис. 4.3. Охладитель песка после термической регенерации:

1 - отбойник; 2 - светильник; 3 - осадительная камера; 4 - ремонтная дверка; 5 - гляделка; 6 - рабочая камера; 7 - выгрузочная течка;

8 - загрузочная течка; 9 - водяной теплообменник; 10 - решетка

Рис. 4.4. Схема рекуператора для нагрева воздуха дымовыми газами: 1 - коллектор подачи дымовых газов; 2 - корпус рекуператора; 3 - термоблок; 4 - коллектор отсоса дымовых газов

Для очистки дымовых газов, поступающих из печи, и запы­ленного воздуха из охладителя используют двухступенчатую систему очистки - центробежные циклоны и мокрые пылеочи­стители. Для подачи постоянного количества смеси в печь ис­пользуют питатели (ленточные, дисковые, вибрационные). Печи большой производительности как правило работают в непрерыв­ном режиме, а малой (производительностью не ниже 0,4 т/ч) - в периодическом режиме. При работе цеха или участка в одну или две смены может быть создан запас смеси в бункере-накопителе.

Многолетний опыт работы показал, что 99% отработанной смеси после регенерации можно повторно использовать в произ­водстве, качество регенерации по сравнению со свежим песком не изменяется. На ряде отечественных заводов внедрены уста­новки Конструкторско-технологического института автомобиль­ного машиностроения (КТИАМ) производительностью 10 т/ч для регенерации песка из ХТС на основе карбамидно-фурановой смолы с бензосульфокислотой в качестве катализатора. Качество полученного регенерата соответствует качеству свежего песка