Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 33, 1997 PAN- Otltlzial 1-:atowic : PL ISSN

Transkrypt

1 33/34 Soitiikation of Metais t Aoys, No. 33, 1997 Krzepnięcie Metai i Stopów, Nr 33, 1997 PAN- Ottzia 1-:atowic : PL ISSN REGENERACJA MAS BENTONITOWYCH JAKO CZYNNIK POPRA WIAJĄCY GOSPODARKĘ MATERIALOWĄ ODLEWNI PEZARSKI Franciszek, MANIOWSKI Zbigniew, IZDEBSKA- SZANDA Irena Instytut Odewnictwa- Kraków, u. Zakopiańska 73 Streszczenie W artykue przedstawiono nowe rozwiązania Instytutu Odewnictwa w Krakowie dotyczące regeneracji odwałowych mas formierskich bentonitowych. Zastosowanie regeneracji mechanicznej tych mas pozwaa na ograniczenie zużycia materiałów wiążących i piasku kwarcowego stosowanego do odświeżania mas formierskich, co wpływa na poprawę ekonomiki zakładu. W artykue przedstawiono przykłady praktycznego zastosowania regeneracji mas bentonitowych wraz z ekonomicznymi korzyściami wynikającymi z zastosowanego procesu da konkretnych odewni.. Wstęp Wśród odewników panuje przekonanie, że skoro wybite masy bentonitowe wykorzystywane są w ponad 90% jako masy obiegowe, nie ma potrzeby ich regeneracji. Jednak masy te trzeba odświeżać, wzbogacając w piasek świeży i składniki wiążące i nawet niewieka obniżka ich zużycia powoduje obniżenie kosztów produkcji. Część mas zużytych w postaci masy odwałowej, wywożona jest na wysypiska, wpływając równocześnie na degradację środowiska naturanego. Regeneracja odwałowych bentonitowych mas formierskich była dotychczas rzadko stosowana. Jednak w aktuanej sytuacji, przy przejściu z gospodarki centranie

2 240 sterowanej do wonorynkowej, głównie z przyczyn ekonomicznych i ekoogicznych staje się koniecznością. Odzysk produktów regeneracji zużytych mas bentonitowych ich powtórne użycie w procesie produkcyjnym pozwaa na : obniżenie kosztów zakupu, transportu, suszenia i składowania świeżych piasków kwarcowych, obniżenie kosztów zakupu i transportu bentonitu i pyłu węgowego, obniżenie kosztów składowania i transportu zużytych bentonitowych mas formierskich, obniżenie opłat z tytułu degradacji środowiska naturanego, zmniejszenie szkodiwego wpływu wysypisk na środowisko naturane. W ostatnich atach, w ramach wykonanych projektów ceowych KBN, Instytut Odewnictwa opracował i wdrożył nowe inie regeneracji mechanicznej piasków z odwałowych mas bentonitowych w EXBUD-Odewnia Żeiwa S.A. w Łodzi oraz w FERREX Spółka z o. o. w Poznaniu. 2. Opis profiu produkcji, stosowanych technoogii i zastosowanego systemu regeneracji EXBUD-Odewnia Żeiwa w Łodzi. EXBUD - Odewnia Żeiwa w Łodzi produkuje odewy z żeiwa szarego i sferoidanego w formach z mas bentonitowych jednoitych, z zastosowaniem rdzeni sporządzanych z piasków otaczanych oraz częściowo z mas ze szkłem wodnym utwardzanych C02. Iość rdzeni w stosunku do masy fom1ierskiej nie przekracza 0%. Do odświeżania masy bentonitowej stosowany jest piasek gruboziarnisty. Rdzenie wykonywane są z piasku otaczanego drobno i średnioziarnistego. Pomimo odświeżania masy formierskiej, w 1992 roku Odewnia odprowadziła na odwał 2000 ton zużytej masy.

3 241 W 1993 roku w EXBUD - Odewni Żeiwa S.A. oddano do ekspoatacji produkcyjnej inię regeneracji bentonitowych mas formierskich o wydajności 10 t/h wg technoogii opracowanej w Instytucie Odewnictwa w Krakowie. W odróżnieniu od wieu firm oferujących złożone metody regeneracji mas formierskich bentonitowych, starających się oczyścić ziarna piasku ze spoiwa i innych dodatków w maksymanym stopniu, w omawianym rozwiązaniu regeneracji zakłada się oczyszczenie ziam piasku tyko z części spoiwa głównie nieaktywnego, zachowując w regeneracie maksymaną iość spoiwa aktywnego. Założono, że odzyskiwany regenerat stosowany będzie tyko jako zamiennik za piasek świeży do odświezania masy formierskiej. Regeneracji poddaje się tu odsiewy masy z inii wybijania odewów oraz nadmiar masy odwałowej. W procesie regeneracji masa odwałowa podega dwustopniowemu kruszeniu w kruszarkach wacowo- wahiwej i młotkowo- udarowej, oddzieeniu części metaowych i przesianiu. Tak przygotowaną masę poddaje się regeneracji właściwej w regeneratorze mechanicznym taerzowym typu RTL-IOA i odpyaniu w odpyaczu kaskadowym.. Poszczegóne węzły regeneracji są odpyane za pomoca fitra suchego. Otrzymywany regenerat podawany jest wprost na strugę masy zwrotnej i poprzez układ przenośników taśmowych i przenośnikiem kubełkowym kierowany jest do zbiomika masy zwrotnej. Przed uruchomieniem i wdrożeniem procesu regeneracji do wykonywania masy formierskiej stosowano 97,275 % masy zwrotnej, 2,0 % piasku świeżego, 0,5 % bentonitu i 0,225% pyłu węgowego, przy wigotności od 3,5 do 4,0% Po uruchomieniu inii regeneracji masy odwałowej receptura sporządzania masy przedstawia się następująco : masa zwrotna + regenerat - 98,66 %, piasek świeży - 1,0 %, bentonit - 0,24% oraz pył węgowy- 0,10 %, przy wigotności od 3,5 do 4,0%. Parametry technoogiczne masy (wytrzymałość na ściskanie na wigotno, przepuszczaność, gęstość, płynność, osypiwość) po wdrożeniu regeneracji nie uegły zmianie. Na rysunku przedstawiono schemat technoogiczny oddanego do ekspoatacji stanowiska regeneracji mechanicznej.

4 242 N Masa odwałowa Kruszarka wacowa.. adziarno Przesiewacz F (16 x 16 mm). M~ 1 Oddzieacz metau T Zbiornik masy 1- Przesiewacz s odwałowej ( 5 x 5 mm) u 1 J. c Kruszarka 1- Regenerator h taerzowy młotkowo udar. Przenośnik taśmowy masy zwrotnej.. Odpyacz. kaskadowy t r Y tpyły Rys..Schemat technoogiczny regeneracji wg metody mechanicznej w EXBUD Odewnia Żeiwa w Łodzi FERREX- Spółka z o. o. w Poznaniu. Podstawowym przedmiotem działan i a firmy "Ferrex" jest produkcja odewów z żeiwa sferoidanego i szarego wykonywanych w fo1mach piaskowych i w kokiach. Odewy w formach piaskowych wykonywane są o masie jednostkowej od 0,2 kg do 00 kg i maksymanych wymiarach 700x700x500 mm. S ą to odewy przeznaczone do wykonawstwa eementów układów hamucowych da przemysłu motoryzacyjnego.

5 243 Formy wykonywane są z masy bentonitowej, a rdzenie z mas żywicznych i piasków otaczanych. Masa formierska i rdzeniowa po wybiciu odewów jest przesiewana i wraca do obiegu jako masa zwrotna. Odsiewy masy stanowią masę odwałową. W 1996 r. Instytut Odewnictwa w ramach projektu ceowego KBN wdrożył w FERREX w Poznaniu sozoogiczną inię regeneracji mas formiersko- rdzeniowych w układzie uproszczonym. W inii tej zastosowano jednostopniowy układ kruszenia zbryeń masy odwałowej, oparty na kruszarce młotkowo udarowej. Urządzenia do kruszenia, przesiewania, regeneracji właściwej i odpyania regeneratu zestawiono w układzie pionowym, w formie zbokowanej. Dzięki temu uzyskano inię materiało- i energooszczędną o małej iości urządzeń pomocniczych. Regeneracja właściwa prowadzona jest w regeneratorze taerzowym typ RTL-IOB ze zmodyfikowanym układem roboczym. Przed wprowadzeniem regeneracji do odświeżania masy fmmierskiej dodawano w 5% piasku świeżego i około 0,5% mikrokarbonu i bentonitu (po 4% w stosunku do piasku świeżego). Obecnie po zastosowaniu regeneracji piasków do odświeżania masy formierskiej świeży piasek zastępuje się w 85 % regeneratem, a iość dodawanego bentonitu zmniejszyła się o 38 %. Skład masy z regeneratem przedstawia się następująco: masa zwrotna - 100%, regenerat + piasek (w proporcji 85% :15%) - 5%, po 2,5% mikrokarbonu i bentonitu w stosunku do regeneratu. Po pół roku stosowania regeneracji w odewni nie stwierdzono żadnych niekorzystnych wpływów dodatku regeneratu na jakość. masy formierskiej i wytwarzanych odewów. 3. Anaiza wyników badań i efektów ekonomicznych regeneracji W wyniku regeneracji mechanicznej masy odwałowej bentonitowej odzyskuje się materiał rozdrobniony do pojedynczych ziarn piasku, bez wtrąceń metaowych o obniżonej iości episzcza i podziarna, zawierający zbiżone do świeżej masy formierskiej iości giny aktywnej. Pod wzgędem ziarnistości regenerat w stosunku do masy odwałowej jest materiałem bardziej jednorodnym.

6 244 Dodatek regeneratu przy sporządzaniu mas fom1ierskich odświeżanych pozwoił na ograniczenie dodatku świeżego piasku, bentonitu i pyłu węgowego, przy utrzymaniu własności mas zgodnych z wymaganiami zakładowej instrukcji technoogicznej. Wyrnieme efekty ekonomiczne z tytułu zastosowania procesu regeneracji mas formierskich w EXBUD -Odewnia Żeiwa w Łodzi [3) przedstawiono w tabicy. Tabica. Efekty wyrnieme stosowania procesu regeneracj i mechanicznej w EXBUD -Odewnia Żeiwa w Łodzi za rok materiał zużycie na t dobrego odewu cena średnia wiekość efekt przed wpro- po wprowa- w 1994 r. produkcji wadzeniem d zen i u /zł/t/ odewów w regeneracji regeneracji 1995 r. / t/ t /t/ /zł/ piasek 0,7 0, ,58 kwarcowy bentonit 0, , ,40 pył 0,0405 0, ,07 węgowy zmniejszenie zrzutów masy na wysypisko i zmniejszenie z tym kosztów suma Zastosowanie regeneracji masy odwałowej obniżyło iość wad w odewach, które nie uwzgędniono przy obiczaniu efektów ekonomicznych. Zmniejszeniu uegło zużycie gazu stosowanego dotychczas do suszenia większych iości świeżego piasku dzięki czemu zmniejszyła się iość gazów i pyłów emitowanych z suszarek piasku. Zwrot kosztów poniesionych na badania i inwestycje w omawianej odewni wynosi około 5 at. Na rysunku 2 przedstawiono wykres zużycia materiałów formierskich na tonę dobrego odewu przed i po wprowadzeniu procesu regeneracji

7 245 Rys. 2. Zużycie materiałów formierskich przed i po wprowadzeniu regeneracji mas w t 1 t dobrego odewu przoo regeneracji po v.prc:medzeniu regeneracji piasek Mircewy bentonit pył y,ęgcw,' W Odewni FERREX w Poznaniu w istopadzie 1996 roku doprowadzono do zakładanej sprawności i wydajności oraz oddano do ekspoatacyji przemysłowej sozoogiczny uproszczony układ regeneracji w powiązaniu z ciągłym wykorzystaniem uzyskiwanego regeneratu, w miejsce piasku świeżego, do produkcji masy bentonitowej. Regeneratem zastępuje się 85% piasku świeżego, a doceowo panuje się zastąpienie regeneratem 00% piasku dodawanego do mas formierskich. W wyniku stosowania regeneratu, zawierającego pozostałości użytecznych materiałów wiążących, iość stosowanych dodatków obniżyła się o bisko 38%. Po zastosowaniu regeneracji zmniejszyła się iość odpadów z mas formierskich wywożonych na wysypisko o około 65%. Ponieważ w Odewni FERREX wdrożenie procesu regeneracji zakończyło się dopiero w istopadzie 1996 roku, datego efekty ekonomiczne w tym zakładzie są na razie szacunkowe. Przy aktuanym poziomie produkcji iość odpadów wywożonych na wysypisko zmniejszyła się z 1000 t/rok do 350 t/rok, co przy cenie za tonę wywożonych odpadów wraz z transportem - 40 zł, daje oszczędność rzędu zł. Zmniejszenie zużycia piasku świeżego do odświeżania masy fonnierskiej z I I 00 ton rocznie do 165 ton daje oszczędności z tytułu zakupu i suszenia rzędu zł. Zmniejszenie zużycia bentonitu i mikrokarbonu o 20 ton każdy daje oszczędność z

8 246 tytuh1 zakupu rzędu zł Z powyższych danych wynika, że łączne oszczędności z tytułu zakupu piasku i jego suszenia, zakupu bentonitu i mikrokarbonu oraz kosztów wywozu i składowania wynoszą zł/rok. W wyniku zastosowania regeneracji występują również efekty niewymierne korzystne da środowiska, jak i samej odewni. Są to : zmniejszenie zanieczyszczenia pyłami powietrza atmosferycznego ( z tytułu załadunku i rozładunku materiałów sypkich), zmniejszenie kosztów rekutywacji wysypisk masy zużytej. Naeży również podkreśić, ze ze wzgędu na usytuowanie zakładu w centrum agomeracji miejskiej przed zastosowaniem regeneracji groziło zamknięcie ub znaczne ograniczenie produkcji odewni. Literatura [] Praca zbiorowa: Projekt Ceowy KBN Nr C/090 pt. : Ekoogiczna technoogia regeneracji bentonitowych mas formierskich, Instytut Odewnictwa Kraków, 1992 [2] Praca zbiorowa: Projekt Ceowy KBN Nr C/2525, pt. : "Uruchomienie sozoogicznego układu regeneracji mechanicznej mas formiersko - rdzeniowych w układzie uproszczonym, Instytut Odewnictwa Kraków, 1995 [3] Robak H. i inni : Międzynarodowa Konferencja pt. : Regeneracja osnowy z różnych mas formierskich i rdzeniowych, XI 1996, Wisła.