REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH CO 2 NA PRZYKŁADZIE KIELECKIEJ FABRYKI POMP BIAŁOGON S.A.

Transkrypt

1 REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH NA REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH NA Franciszek PEZARSKI 1, Irena IZDEBSKA-SZANDA 2 Zbigniew MANIOWSKI 3 Instytut Odlewnictwa, Kraków Lambert STPISKI 4 Kielecka Fabryka Pomp BIAŁOGON S.A. Kielce 1. Wprowadzenie. Przy produkcji odlewów w masach formierskich bentonitowych w wielu odlewniach stosuje si rdzenie ze spoiwem ywicznym utwardzanym. Podczas wybijania odlewów, do masy obiegowej cigle dopływa dua ilo masy rdzeniowej w postaci przepalonej masy oraz nadpalonych lub nie przepalonych kawałków rdzeni co pogarsza parametry masy obiegowej i powoduje powstanie jej nadmiaru, który musi by wyprowadzony na odwał. W wielu przypadkach istnieje moliwo selektywnego wybijania form i rdzeni oraz skierowania wybitej masy rdzeniowej do regeneracji i ponownego wykorzystania do mas rdzeniowych. W ramach prac badawczo wdroeniowych Instytut Odlewnictwa w Kieleckiej Fabryce Pomp BIAŁOGON S.A. w Kielcach opracował, przebadał i wdroył now lini do regeneracji mas rdzeniowych pracujc wg metody mechanicznej wibracyjnej oraz pneumatycznej. W KFP BIAŁOGON S.A. stosuje si masy rdzeniowe sporzdzane z ywicami utwardzanymi oraz masy na szkle wodnym utwardzane. Linia do regeneracji została zestawiona przy wykorzystaniu istniejcych dotychczas w odlewni takich urzdze jak suszarka fluidyzacyjna, transport pneumatyczny, silosy i zbiorniki piasku i masy zwrotnej. Nowymi urzdzeniami uytymi do kompletacji linii s: kruszarka wibracyjna i filtry suche tkaninowe z wentylatorami. Zuyte masy rdzeniowe przeznaczone do regeneracji zostaj wybite z odlewów na osobnym stanowisku przy maksymalnej ich selekcji od masy formierskiej bentonitowej. 2. Proces regeneracji. Do realizacji procesu regeneracji mas rdzeniowych zastosowano podstawowe urzdzenia technologiczne takie jak - kruszarka wibracyjna stanowica pierwszy stopie regeneracji (rozdrobnienie masy do pojedynczych ziarn piasku i wstpne otarcie spoiwa), - suszarka fluidyzacyjna piasku (separacja pyłów po kruszarce wibracyjnej), - transport pneumatyczny stanowicy drugi stopie regeneracji (proces regeneracji pneumatycznej), filtry tkaninowe do odpylania regeneratu i poszczególnych stanowisk. Przebieg procesu regeneracji przedstawia schemat blokowy na rysunku 1. W procesie technologicznym regeneracji zuyta masa rdzeniowa wybijana jest z odlewów na osobnym stanowisku i gromadzona jest w pomieszczeniu zadaszonym. 1 mgr in. fpez@iod.krakow.pl 2 mgr in. irsza@iod.krakow.pl 3 mgr in. zman@iod.krakow.pl 4 dr in.mpto@kfp-bialogon.com.pl 115

2 Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urzdzenia odlewnicze Okresowo transportem samochodowym przewoona jest ona na zadaszone składowisko przy kruszarce wibracyjnej zabudowanej w podpiwniczeniu w rejonie stanowiska suszarki piasku. Nadawa zuytej masy przy zastosowaniu łopaty mechanicznej wsypywana jest do zbiornika wibracyjnego kruszarki. Skruszona i rozdrobniona do pojedynczych ziarn masa z kruszarki wibracyjnej przenonikiem tamowym kierowana jest do suszarki fluidyzacyjnej gdzie w zimnym powietrzu podlega odpyleniu. W suszarce w złou fluidalnym nastpuje take proces ocierania spoiwa z powierzchni ziarn piasku i czciowe jej podsuszenie. Dalszy proces regeneracji zachodzi podczas transportu pneumatycznego regenerowanej masy na odcinku z suszarki do silosu regeneratu i z silosu do zbiornika regeneratu na stacji przerobu mas w budynku odlewni. Poszczególne stopnie regeneracji i transportu podłczone s do instalacji odpylania z filtrami suchymi workowymi. Regenerat zgromadzony w zbiorniku regeneratu w odlewni przewodem zsypowym zadawany jest do rdzeniarni bezporednio do mieszarki lub do przenonego zbiorniczka, którym dozowany jest do odpowiedniej mieszarki. Proces regeneracji prowadzony jest przy wydajnoci ok. 3 t/h. Z nadawy zuytej wyselekcjonowanej masy rdzeniowej kierowanej do regeneracji odzyskuje si ok. 97% regeneratu. Odpady regeneracji stanowi pyły z odpylania oraz czci metalowe, drewno oraz trudne do rozkruszenia kawałki mas usuwane okresowo przy oczyszczaniu zbiornika kruszarki. Wybijanie i oczyszczanie rdzeni Transport kołowy masy zuytej Regeneracja wg metody wibracyjnej Transport tamowy Odpylanie w suszarce fluidyzacyjnej Transport regeneracja pneumatyczna Zbiornik regeneratu na stacji przerobu mas O D P Y L A N I E Rys. 1. Schemat blokowy procesu regeneracji 116 Nowa Sól r.

3 REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH NA 3. Badania techniczno technologicze regeneratu. Odlewnia KFP BIAŁOGON S.A. produkuje odlewy z eliwa szarego oraz eliwa niskostopowego z dodatkiem Cu i Cr. Formowanie wykonuje si w gniazdach wyposaonych w formierski FKT. Cz odlewów wykonuje si w procesie formowania rcznego. Rdzenie wykonuje si na strzelarkach oraz rcznie. Stosowane s masy rdzeniowe z ywicami utwardzanymi, proces Hot-box oraz no-bake. Do regeneracji kieruje si selektywnie wybite masy rdzeniowe głównie z ywic Supereko lub Novatex 1000 zanieczyszczone max do 30% mas bentonitow. Przykładowe własnoci fizyko-chemiczne materiałów wyjciowych i regeneratu z prób przemysłowych przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Własnoci fizyko-chemiczne materiałów wyjciowych i regeneratu z prób przemysłowych Nr sit (mm) oznaczenia Piasek wiey Masa rdzeniowa zuyta Regenerat (XI 2003r) Regenerat (I 2006r) 1,60 0, ,80 4,63 1,55 1,62 0,31 0,63 6,70 2,11 2,61 0,83 0,40 29,32 16,04 18, ,32 16,74 16,17 16,98 16,31 0,20 26,14 37,89 36,74 21,09 0,16 6,37 11,20 10,72 7,44 0,10 6,54 9,34 9,24 7,22 0,071 1,97 2,24 1,52 2,36 0,056 0,54 0,52 0,17 0,63 denko 0,41 0,78 0,16 0,47 suma 99,51 97,84 98,55 98,51 lepiszcze,% 0,49 2,16 1,45 1,49 f. główna 0,40/0,20/0,32 0,20/0,32/0,40 0,20/0,40/0,32 0,40/0,20/0,32 wskanik jedn. % straty pra % 0,53 0,71 0,66 1,33 Załoono, e uzyskiwany regenerat stosowany bdzie w miejsce wieego piasku w iloci do 70% do mas rdzeniowych, głównie z ywic Supereko lub Novatec Wyniki bada laboratoryjnych własnoci technologicznych mas rdzeniowych z udziałem regeneratu w 2003r.(po wdroeniu regeneracji) przedstawiono w tabeli

4 Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urzdzenia odlewnicze Tabela 2. Własnoci technologiczne mas z udziałem regeneratu z próby przemysłowej z XII.2003 Lp Skład masy w cz. wag. Piasek Białogon 100,0 ywica Supereko 2,5 Piasek Białogon 50,0 Regenerat 50,0 ywica Supereko - 2,5 Piasek Białogon 30,0 Regenerat 70,0 ywica Supereko 2,5 Regenerat 100,0 ywica Supereko 2,5 Przepuszczalno P CO2, j.p. na ciskanie R CO2 c, MPa 1,28 1,26 1,24 1,28 1,33 Wytrzymało na zginanie R CO2 g, MPa na rozciganie R CO2 m, MPa ,73 0,71 0,68 0,64 0,68 0,34 0,35 0,37 r. 310 r. 1,28 r.0,69 r. 0, ,02 1,01 0,99 1,07 0,98 0,45 0,46 0,46 0,29 0, ,29 0,30 r. 345 r. 1,01 r.0,45 r. 0, ,99 0,95 0,96 0,94 0,91 0,48 0,46 0,43 0,28 0,29 0,28 0,26 0,28 r. 278 r. 0,95 r.0,45 r.0, ,81 0,76 0,72 0,72 0,72 0,34 0,36 0,36 0,23 0,21 0,24 0,21 0,22 r. 272 r. 0,75 r.0,36 r. 0,22 W czasie ponad dwuletniego stosowania procesu regeneracji mas rdzeniowych w KFP BIAŁOGON S.A. odzyskuje si ok. 750 t/rok regeneratu, który stosuje si do wykonywania mas rdzeniowych w iloci od 70 do 100% za piasek wiey (najczciej 100 % ). Oprócz dotychczas stosowanych ywic Supereko i Novatex 1000 obecnie w KFP stosuje si ywic Carbophen 7170 utwardzan. Z dowiadcze Odlewni BIAŁOGON wynika, e przy produkcji cienkociennych odlewów eliwnych regenerat zastosowany w miejsce piasku wieego pozwala na uzyskiwanie wystarczajcych wytrzymałoci masy rdzeniowej, przy czym masa na bazie regeneratu jest bardziej elastyczna i zmniejsza si skłonno do pknicia odlewu. Z uwagi na uwarunkowania technologiczne ostatnio regenerat wykorzystuje si take do wykonywania form z ywic Carbofen. W tabeli 3 przedstawiono przykładowe własnoci wytrzymałociowe mas rdzeniowych (formierskich) z udziałem regeneratu uzyskiwane podczas prób wprowadzenia ywicy Carbofen 7170 w 2005r. Na fotografii 1 pokazano typowy rdze dla odlewu produkowanego w Odlewni Białogon z zastosowaniem regeneratu. S to rdzenie masywne nie wymagajce wysokiej wytrzymałoci na zginanie. Rdzenie te słu do produkcji odlewów cienkociennych przy produkcji, których wystpuje skłonno do pknicia odlewu. Zastosowanie regeneratu 118 Nowa Sól r.

5 REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH NA powoduje popraw elastycznoci masy rdzeniowej i zmniejszenie wytrzymałoci resztkowej. Tabela 3. Przykłady własnoci wytrzymałociowe produkcyjnych mas rdzeniowych Lp Skład masy Carbophen ,0% Carbophen ,5% Carbophen ,0% Carbophen ,8% Regenerat 50% Piasek kwarcowy 50% Regenerat 30% Piasek kwarcowy 70% Piasek kwarcowy 100% Carbophen ,8 % Supereko 3,6% Supereko 3,6% Wytrzymało na ciskanie Rc U [Mpa] 10 2h 4h 24h min Data wykonania rdzenia (formy) - 1,2 1,42 1, ,4 1,62 1,58 1, ,41 1,58 1,77 1, ,54 1,37 1,53 1, ,0 1,8 1,82 >2, ,32 1,52 1,68 1, ,7 1,98 2,0 >2, ,81 >2,0 >2,0 >2, ,74 1,84 1,85 1, ,76 1,96 1,97 1, ,96 1,0 1,1 1, ,00 1,04 1,08 1, Fot 1. Rdze z masy z 70% udziałem regeneratu 119

6 Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urzdzenia odlewnicze 4. Wnioski. Zastosowany proces regeneracji zuytych mas rdzeniowych z ywic fenolow utwardzan, przy zastosowaniu kolejno kruszarki wibracyjnej, suszarki fluidyzacyjnej i transportu pneumatycznego z odpylaniem suchym pozwala na odzysk regeneratu, który moe by ponownie zastosowany do mas rdzeniowych w ilociach od 70 do 100% w miejsce piasku wieego. 5. Literatura. 1. Pezarski F. i inni. Opracowanie metody oraz wdroenie regeneracji i recyklingu masy rdzeniowej w Odlewni Fabryki Pomp Praca Instytutu Odlewnictwa zlec Pezarski F i inni. Badania i ocena regenerowalnoci mas i przydatnoci do ponownego zastosowania.....praca statutowa Instytutu Odlewnictwa zl nr 1008/ Nowa Sól r.