способ очистки насыпного материала и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки поверхности (поверхностей) частиц загрязненного насыпного материала, в частности, очистки (дополнительной очистки), например, термически регенерированного (или предварительно регенерированного) песка, в частности, горелого литейного формовочного песка, при котором на очищаемый насыпной материал подают под повышенным давлением очищающий газ, вследствие чего очистка материала происходит путем воздействия на поверхность его частиц трения и/или истирания, отличающийся тем, что очищаемый насыпной материал при его обработке очищающим газом под повышенным давлением, подаваемым из отдельного источника псевдоожижающего газа, преобразуют в определенное вихревое русло.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очищающий газ под повышенным давлением подают на очищаемый материал по меньшей мере в одном месте подачи, в основном тангенциально на краевые зоны очищаемого материала.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что регулируют интенсивность подачи очищающего газа.

4. Устройство для очистки поверхности (поверхностей) частиц загрязненного насыпного материала, в частности, для очистки (дополнительной очистки), например, термически регенерированного (или предварительно регенерированного) песка, в частности, горелого литейного формовочного песка, включающее емкость с впуском и выпуском очищаемого насыпного материала и, по меньшей мере одним соединенным с источником газа под повышенным давлением соплом, направленным внутрь очищаемого насыпного материала, отличающееся тем, что оно снабжено установленным под соплами перфорированным днищем с расположенным на нем газопроницаемым основанием и расположенным под перфорированным днищем приспособлением для подачи газа для псевдоожижения очищаемого насыпного материала.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что газопроницаемое основание образовано известной шариковой засыпкой или аналогичным материалом.

6. Устройство по пп. 4 и 5, отличающееся тем, что сопла выполнены с возможностью регулирования интенсивности потока.

7. Устройство по пп. 4 6, отличающееся тем, что по меньшей мере часть сопл расположена так, что очищаемый насыпной материал при работе устройства приводится во вращательное движение, в частности, вокруг оси симметрии емкости.

8. Устройство по пп.4 7, отличающееся тем, что емкость по меньшей мере в зоне вихревого слоя имеет прямоугольное поперечное сечение.

9. Устройство по пп.4 8, отличающееся тем, что в емкости по меньшей мере в зоне вихревого слоя установлены перегородки или аналогичные им элементы, делящие свободное внутреннее пространство емкости на по меньшей мере две секции.

10. Устройство по пп.4 9, отличающееся тем, что диаметр сопл составляет 1 2 мм.

11. Устройство по пп.4 10, отличающееся тем, что по меньшей мере в зоне вихревого слоя емкость выложена амортизирующим материалом, например резиной.

12. Устройство по пп.4 11, отличающееся тем, что над зоной очистки материала установлен по меньшей мере один теплообменник.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу (механической) очистки поверхности(ей) частиц загрязненного насыпного материала, в частности (дополнительной) очистки термически (предварительно) регенерированного песка, в частности литейного горелого формовочного песка.

Настоящее изобретение относится к устройству для осуществления названного выше способа со снабженной впуском и выпуском для насыпного материала емкостью, оснащенной с целью образования псевдоожиженного слоя газопроницаемым основанием для набегающего потока, к которому от источника псевдоожижающего газа подается псевдоожижающий газ.

При самых разных технологических процессах с применением насыпного материала (например, песка) после осуществления соответствующего процесса этот насыпной материал в общем получается в загрязненной форме и согласно этому ранее он затем не только квалифицировался как продукт отхода, но соответственно также обрабатывался, при этом его сваливали в отвалы или устраняли каким-либо иным образом (и при этом не использовали при определенных обстоятельствах даже для частичного повторного применения).

Это является действительным, например, в отношении получающихся с давних пор в качестве отходов в больших количествах литейных горелых формовочных песков, обрабатываемых в качестве формовочных материалов неорганическими и/или органически-химическими связующими средствами и после процесса плавки, в частности вследствие добавленных ранее связующих средств, настолько загрязненных, что литейный горелый формовочный песок как таковой (то есть, следовательно, без регенерации) невозможно использовать вновь без дополнительных мероприятий. Регенерация и тем самым (по меньшей мере частичное) обратное получение загрязненного насыпного материала в названном выше в качестве примера случае предполагает, что оболочки из связующего средства и прочие загрязнения, состоящие в основном, из кварца, частиц песка, отделяются от них и сепарируются.

Такого рода оболочки из связующего средства возникают в случае литейного (горелого) формовочного песка при связанных неорганическим путем формовочных песках, в частности, потому, что в общем случае добавленный в качестве формовочного материала бентонит в зависимости от тепловой нагрузки при литье в основном в форме оболочки фиксируется на поверхности частиц песка за счет шамотизации (солитизации). Далее клареновый уголь и добавки, его образующие, также представляют собой загрязнения использованного для литья формовочного песка (литейного горелого формовочного песка).

Известны изобретения (заявки ФРГ N 4008849, 3103030, 3815877, 3019069 и патент США N 2783511), в которых уже предлагались технологии регенерации литейных горелых формовочных песков, однако они не приводят к удовлетворительным результатам ни с технической, ни с экономической точек зрения. В заявке ФРГ N 4008849 хотя и предлагаются способ и устройство для регенерации литейных горелых формовочных песков, приводящие по сравнению с более ранним уровнем техники к очень существенным техническим и тем самым также экономическим улучшениям, тем не менее выявилось то, что также эта технология еще может быть улучшена.

Качество регенератора для (возможно более) неограниченной повторной применяемости для различных способов формовки характеризуется параметрами: величина рН; солитизация; отмученный материал; общее содержание С; потери прокаливания и размер частиц < 90 мкм, причем (допустимые) предельные величины этих параметров для каждого процесса формовки определены соответственно и установлены на основании соответствующих опытов.

Если эти предельные величины параметров превышаются, то хотя повторная применяемость регенерированного литейного горелого формовочного песка в принципе также является возможной, но лишь в соответствующих так называемых оборотных формовочных материалах.

Регенерат, полученный по способу тепловой подготовки литейного горелого формовочного песка, уже имеет сравнительно высокое качество, но все еще содержит составляющие науглероженных смол, добавки и/или шамот на поверхности частиц, а также нежелательные (в связи с тем, что они мешают) тонкие составляющие. Для оптимальной регулировки желаемого, соответственно требуемого, самого по себе качества регенерата было бы поэтому необходимым освободить регенерат от этих загрязнений.

Если при такого рода (дополнительной) очистке рассматривать механическую (дополнительную) очистку, то следует установить, что при желательной сохраняющей частицы механической очистке насыпного материала эффект очистки в основном достигается за счет эффекта трения, соответственно истирания, а именно, когда отдельные насыпные материалы (частицы пека) с трением друг о друга перемещаются друг относительно друга. При этом слишком большая относительная скорость частиц насыпного материала друг относительно друга или же относительно других элементов очистки является критичной в той мере, что при слишком интенсивном перемещении (дополнительно) очищаемых частиц насыпного материала может происходить как уменьшение размеров частиц, разрушение частиц и/или повреждение поверхностей частиц, существенное разрушение от износа элементов очистки вследствие отражательных эффектов с соответствующей (слишком высокой) энергией импульса.

Известно несколько способов и устройств, с помощью которых обеспечивается механическое удаление такого рода загрязнений. При этом создаются эффекты отражения и трения частиц песка как между собой, так и с неподвижными или подвижными частями аппарата. В качестве примера ударно-отражательные мельницы, шаровые мельницы, вибрационные горшки и очистные барабаны, а также особенно часто применяемые ударно-отражательные установки по Якобу, Симпсону и Вебаку. Для того, чтобы удерживать повреждения и разрушения частиц как можно меньшими, делаются попытки с помощью надлежащих мероприятий, например наклонной установки отражательных поверхностей и т.д. удерживать более низкими силы соударения и делать более эффективными эффекты трения.

Наиболее близким к предлагаемому являются способ и устройство [1] в котором очистка материала осуществляется за счет трения частиц друг о друга при подаче в объем материала сжатого воздуха, это устройство включает емкость с впуском и выпуском очищаемого материала и по меньшей мере одним соединенным с источником газа под повышенным давлением соплом.

Общим для всех этих устройств, соответственно осуществляемых с их помощью способов, является существенный недостаток относительно большого разрушения частиц, которое в общем является тем большим, чем более высокими являются требования по качеству к регенерату, так как при сравнительно высоком требовании к качеству по логике и согласно этому последовательным образом устанавливают скорости отражения соответственно высокими, увеличивают количество прохождений через очистную аппаратуру, но при этом одновременно помимо относительно хорошего эффекта очистки приходят к высокой степени разрушения частиц.

Цель изобретения создание способа устройства, с помощью которых загрязненные поверхности частиц насыпного материала могут (механически) очищаться, соответственно дополнительно очищаться в отношении частиц.

Цель достигается тем, что на очищаемый, соответственно дополнительно очищаемый, насыпной материал подают находящийся под избыточным давлением поток газа и за счет этой подачи газа приводят его в псевдоожиженное состояние, очистку осуществляют с предупреждением нагрузок от ударов частиц с неподвижными или подвижными стенками, соответственно отражения от них, только за счет нагрузки (поверхности) частиц от трения, истирания, характеризуется по меньшей мере одним расположенным выше основания для набегающего потока соплом, поток сжатого газа которого направлен внутрь псевдоожиженного слоя, в котором ввиду целесообразности находится очищаемый, соответственно дополнительно очищаемый, насыпной материал.

При этом скорость звука газа в сопле достигается уже при предварительном давлении перед соплами около 2,3 бар абс. при увеличении предварительного давления скорость набегающего потока (скорости звука) остается постоянной, в то же время масса притекающего газа (и тем самым импульс) при увеличении давления (тем не менее) растет.

Время пребывания, в течение которого эти эффекты истирания являются эффективными, может быть увеличено практически до любого значения. Отсюда следует, что за счет предлагаемого способа действительно достигается желаемый идеальный вид механической регенерации песка исключительно за счет истирания приставших оболочек связующего средства или других загрязнений.

При осуществлении изобретения сопла могут размещаться со смещением друг относительно друга по высоте и/или по боку, так что не может происходить соударения потоков песка, ускоренных противоположными струями воздуха.

Предлагаемый способ представляет возможность того, чтобы процесс очистки происходил также при высокой температуре. За счет этого могут термическим путем удаляться органические составляющие, например, состоящие из остатков синтетических связующих средств. Таким образом также является возможным выжигать с образованием безвредных остаточных веществ такие органические соединения, которые загрязняют пыли, комбинировать в один переход термическую и механическую операции основательной регенерации песка.

Эта экономически очень положительная возможность дополняется некоторыми еще более значительными преимуществами. Псевдоожиженный слой следует собственным, отличным от пневматической транспортировки законам. Отсюда следует существенно более благоприятный способ действия, так как для псевдоожижения твердого вещества требуются лишь сравнительно малые затраты энергии. Для притекающих в поперечном направлении воздушных масс также является достаточной лишь малая энергия для того, чтобы производить в псевдоожиженном слое описанные выше феномены потока. Отсюда суммарно получаются затраты энергии, составляющие лишь приблизительно 20% от требуемого для обычных пневматических способов потребления энергии. Эти экономические преимущества дополняются высоким выходом высококачественного регенерата песка с малыми потерями частиц материала.

Большой выигрыш заключается в меньшем разрушении частиц материала и меньших затратах на транспортировку, новый песок, отвалы. Разрушается частиц приблизительно на 15 мас. меньше. Средний размер частиц в составляющей > 0,09 в ходе очистки снижается приблизительно на 10% при очистке в течение 1 ч.

Согласно способу предусматривается, что поток сжатого газа направляют на / в очищенный насыпной материал по меньшей мере в одном месте подачи, причем одно место подачи сжатого газа располагают в краевой зоне соответственно очищаемого количества насыпного материала, причем оно также может находиться внутри его.

Причем, первому месту подачи сжатого газа в основном противолежит по меньшей мере второе место подачи сжатого газа, так что при определенных обстоятельствах в нескольких местах, соответственно, являясь следствием нескольких мест-виновников, возникает такое положение, что очищаемый насыпной материал находится в зоне (по меньшей мере) двух в основном противоположных друг другу потоков газа и особенно интенсивно (дополнительно) очищается, причем на эффекты трения, соответственно истирания, накладывается (точно) дозируемый отражательный эффект между частицами (но не со стенками или встроенными элементами) за счет выбора состояния псевдоожиженного слоя (более или менее разрыхленного) и импульса струи газа (предварительное давление перед соплом) лишь в соответствии с различной глубиной проникновения в слой.

Сжатый газ направляют к одному по меньшей мере месту подачи сжатого газа по касательной к наружной поверхности очищаемой массы насыпного материала, за счет чего, когда это мероприятие реализуют в двух или большем количестве мест, очищаемый насыпной материал может приводиться во вращательное движение, положительно влияющее на желаемый эффект, причем эффект трения может быть усилен с помощью предназначенных для этого износа стойких стенок, соответственно износа стойких встроенных элементов.

Интенсивность подачи одного (преимущественно всех) места подачи сжатого газа является регулируемой для того, чтобы подача сжатого газа могла согласовываться с соответствующей технологической задачей, когда используют сжатый газ (сжатый воздух).

Против по меньшей мере первого сопла на противолежащей стороне псевдоожиженного слоя соответственно очищаемого насыпного материала расположено по меньшей мере одно второе сопло, интенсивность потока по меньшей мере одного (преимущественно всех) сопла (сопел) может быть устанавливаемой, то есть управляемой или регулируемой.

С технологических точек зрения в устройстве может предусматриваться несколько сопел, соответственно расположенных попарно друг против друга таким образом, что центральные оси сопел образуют параллели, расположенные под углом друг к другу или находятся на одной общей линии.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства, вид сбоку; на фиг.2 схема направления сжатого газа.

На фиг. 1 показано обозначенное позицией 1 устройство для механической дополнительной очистки термически (предварительно) регенерированного литейного горелого формовочного песка 2 с впуском для насыпного материала, снабженное выпуском для насыпного материала, емкостью 3, являющейся прямоугольной, соответственно, конической по отношению к ее вертикальной оси 4 симметрии.

Для образования псевдоожиженного слоя в зоне дополнительно регенерируемого литейного горелого формовочного песка 2 емкость 3 снабжена перфорированным днищем 16 с газопроницаемым основанием 5 для набегающего потока. Газопроницаемое основание 5 состоит, например, из шариковой засыпки. Снизу через трубопровод 6 от неизображенного источника подается сжатый воздух в направлении стрелки 7 псевдоожижающим вихревым воздушным потоком.

Выше основания 5 для набегающего потока в зоне пвседоожиженного слоя 8 расположены сопла 9, которые соответственно попарно в основном противолежат друг другу и которые запитываются от неизображенного источника сжатого газа в направлении стрелки 10 через совместный дроссельный орган 11, расположенный в трубопроводе 12 для подвода сжатого воздуха, и питающий кольцевой трубопровод 13, соединенный с соплами 9. При этом трубопровод 12 для подвода сжатого воздуха и кольцевой трубопровод 13 могут соединяться с отдельным (единичным) дроссельным органом 11 так, чтобы интенсивность подачи к очищаемому литейному горелому формовочному песку 2 на всех соплах 9 устанавливалась равномерно: однако от трубопровода 12"" для подвода сжатого воздуха могут ответвляться несколько (фиг.2, вид сверху) подводящих трубопроводов 12"" для сжатого воздуха, в которых соответственно расположен дроссельный орган 11 так, что интенсивность подачи к очищаемому дополнительно литейному горелому формовочному песку 2 в различных зонах псевдоожиженного слоя может устанавливаться соответственно по разному. Соответствующая возможность может предусматриваться не только в случае примера осуществления согласно фиг.2 в различных зонах псевдоожиженного слоя, но при определенных обстоятельствах в одной зоне может предусматриваться различная интенсивность подачи в том случае, если перед соплами 9 располагают непосредственно собственный дроссельный орган 11.

Емкость 3 ни в коем случае не должна иметь прямоугольное (коническое) поперечное сечение, она может, например, иметь круглую форму. Круглое поперечное сечение емкости 3 (по меньшей мере, в зоне псевдоожиженного слоя 8) является целесообразным, когда по меньшей мере сопла 9 расположены таким образом, что регенерируемый насыпной материал (песок 2) (соответственно псевдоожиженный слой 8) во время работы должен приводиться во вращательное движение, например, вокруг оси 4 симметрии вращения емкости 3.

В емкости 3 могут располагаться проходящие, начиная с зоны 3" успокоения, до места сразу над основанием 5 для набегающего потока псевдоожиженного слоя 8 перегородки, подразделяющие свободный внутренний объем емкости по меньшей мере на два (или при определенных обстоятельствах также большее количество) сектора. Тем самым предупреждается обратное перемешивание уже в значительной степени очищенного насыпного материала с вновь загруженным материалом. Тем самым как бы включают друг за другом несколько псевдоожиженных слоев.

В случае псевдоожиженных слоев с круглым поперечным сечением подразделение может осуществляться за счет концентрических зон или расположенных друг над другом псевдоожиженных слоев.

Диаметр истечения сопел 9 при названном выше примере осуществления составляет 3,4 мм, однако он мог бы быть как меньшим, так и большим.

Емкость 3 в зоне псевдоожиженного слоя 9 может быть снабжена проходящей вокруг резиновой облицовкой 14, в верхней зоне псевдоожиженного слоя 8 над соплами емкости 3 могут располагаться один, соответственно несколько неизображенных теплообменников, с помощью которого (которых) вновь используемое тепло может обратно получаться из процесса дополнительной очистки, в частности тогда, когда псевдоожиженный слой дополнительной очистки включен вслед за термическим псевдоожиженным слоем.

Очищаемый материал подается в емкость 3 снизу через впуск 17.

Газ, введенный согласно стрелкам 7, 10, через трубопроводы 6, 12, 12" в устройство 1, попадает из участка 3" емкости 3 после выхода из псевдоожиженного слоя 8 и из подлежащего дополнительной очистке горелого формовочного песка 2 вверх, и наконец, выходит согласно стрелке 15 из устройства 1.

С помощью предлагаемого изобретения были созданы способ и устройство для его осуществления, благодаря которым подлежащий очистке насыпной материал, который в общем случае до этого уже был технологически использован, исключительно (механически) очищается, соответственно дополнительно очищается, а именно при исключительном (регулируемом) сохранении частиц с невероятно эффективной степенью очищающего действия.