Urządzenia pneumatycznej regeneracji mas formierskich w warunkach Odlewni Ostrowiec

Transkrypt

1 ARCHIVES of FOUNDRY ENGINEERING Published quarterly as the organ of the Foundry Commission of the Polish Academy of Sciences ISSN ( ) Volume 1 Special Issue 2/ /2 Urządzenia pneumatycznej regeneracji mas formierskich w warunkach Odlewni Ostrowiec D. Homa 1, Z. Gorazda 2, A Myszor 3 1,3 Kooperacja POLKO Sp. z o.o., ul. Rybnicka 75, Mikołów 2 ODLEWNIA OSTROWIEC Sp. z o.o., Al. Solidarności 1, 27-4 Ostrowiec Świętokrzyski Kontakt korespondencyjny: Otrzymano ; zaakceptowano do druku Streszczenie Zakres publikacji obejmuje przedstawienie sposobu regeneracji osnowy mas formierskich z wykorzystaniem energii strumienia sprężonego powietrza, pneumatycznie przemieszczającego regenerowaną osnowę. Zastosowano rozwiązanie, polegające na wprowadzeniu elementów powodujących sterowane zaburzenie przepływu strumienia dwufazowego umożliwia oczyszczanie powierzchni ziarn osnowy masy regenerowanej w środowisku suchym. Przedstawiony układ urządzeń został zamontowany i jest eksploatowany w warunkach Odlewni Ostrowiec. Słowa kluczowe: Ochrona środowiska; Regeneracja, Masa formierska, Regeneracja pneumatyczna. 1. Wprowadzenie Celem budowy linii regeneracji mas formierskich w Odlewni Ostrowiec było dostosowanie wyposażenia produkcyjnego do wymogów ustawy o odpadach. Wprowadzanie recyklingu odpadów oprócz efektów ekologicznych przynosi wymierne efekty ekonomiczne. Regeneracja osnowy mas formierskich jest procesem umożliwiającym odzyskanie materiału osnowy piasku kwarcowego o parametrach technologicznych zapewniających jego wykorzystanie w kolejnym cyklu wykonywania form. Proces regeneracji powinien zapewniać uzyskanie regeneratu o właściwościach gwarantujących wykonanie masy o parametrach zbliżonych do takich, jakie uzyskuje się stosując wyłącznie świeżą osnowę piaskową. Realizacja tego zadania jest procesem złożonym, wymagającym zastosowania wielu urządzeń służących do oczyszczania osnowy piaskowej. Proces regeneracji polega na rozdrobnieniu (kruszeniu) zużytej masy formierskiej, oczyszczaniu powierzchni ziaren osnowy z pozostałości spoiwa oraz usunięciu zanieczyszczeń (powstałych pyłów i podziarn) z produktu regeneracji. Zakres wykorzystania regeneratu uzależniony jest od stopnia oczyszczenia ziaren osnowy tzn. usunięcia spoiwa zestalonego z powierzchni ziaren i klasyfikacji produktów regeneracji. Istotną częścią procesu regeneracji jest usunięcie spoiwa, które może być realizowane poprzez ścierne wzajemne oddziaływanie między ziarnami osnowy. Dobór parametrów pracy układu urządzeń przystosowanego do realizacji procesu uwarunkowany jest od rodzaju stosowanego spoiwa oraz wymogów jakościowych stawianych produktom regeneracji. Najbardziej rozpowszechniona jest metoda sucha (mechaniczna i pneumatyczna). Rozwiązania pneumatycznej regeneracji polegają na zastosowaniu elementów, w których realizowany jest proces ściernego usuwania otoczki spoiwa ARCHIVES OF FOUNDRY ENGINEERING Volume 1, Special Issue 2/21,

2 z powierzchni ziaren osnowy masy. Jednym z rozwiązań pneumatycznej regeneracji osnowy mas formierskich jest wykorzystanie strumienia powietrza dla potrzeb przemieszczania materiałów sypkich w warunkach przepływu przez układ regeneratora liniowego. Sterowane wprowadzenie zakłóceń przepływu pneumatycznie przemieszczanego strumienia w rurociągu transportowym intensyfikuje proces ściernego oczyszczania powierzchni ziaren osnowy z pozostałości spoiwa. Ruch przemieszczanych pneumatycznie cząstek określony jest siłami oporów wywołanymi tarciem gazu i materiału o ścianki przewodów rurowych, tarciem cząstek między sobą oraz siłami ciężkości i bezwładności unoszonych cząstek. Instalacja regeneracji mas formierskich w warunkach Odlewni Ostrowiec powstała przy współpracy kadry naukowej Politechniki Śląskiej z Gliwic i Akademii Górniczo-Hutniczej z Krakowa. 2. Układ regeneracji osnowy mas formierskich Schemat technologiczny układu regeneracji osnowy mas formierskich zrealizowany w warunkach Odlewni Ostrowiec przedstawiony został na rys. 1. Do zbiornika zasypowego kruszarki bębnowej (1) masa formierska przeznaczona do regeneracji zasypywana jest układem wyposażonym w samojezdną ładowarkę typu FADROMA. Wstępny proces kruszenia realizowany jest w kruszarce bębnowej (rys. 2) zabudowanej węźle I układu regeneracji osnowy mas formierskich. Po wstępnym rozdrobnieniu w kruszarce bębnowej regenerowana masa formierska przemieszczana jest kieszeniowym przenośnikiem taśmowym (2) do zbiornika zasypowego kruszarki młotkowej (4). Nad przenośnikiem zabudowany jest taśmowy separator magnetyczny (3) powodujący usuwanie wtrąceń metalicznych z wstępnie rozdrobnionej masy formierskiej. Zgodnie z założeniami realizacji procesu regeneracji osnowy masy formierskiej wymagane jest jej rozdrobnienie do wielkości cząstek poniżej 3mm. W warunkach pracy węzła II, którego układ urządzeń przedstawiony jest na rys. 3 prowadzony jest proces rozdrabniania wstępnie przygotowanej masy do wymaganych wielkości cząstek. W tym celu wykorzystywana jest kruszarka młotkowa (5). Po rozdrobnieniu masa grawitacyjnie przesypuje się na przesiewacz wibracyjny (6) powodujący jej przesianie do wymaganych wielkości frakcji. Nadziarno wyprowadzane jest na zewnątrz układu, natomiast masa o właściwej granulacji podajnikiem komorowym (8) systemu POLKO transportowana jest do zbiornika buforowego (9) umiejscowionego nad suszarką piasku w węźle III (rys. 4). Podgrzanie masy w specjalnym urządzeniu (1) do temperatury 14-15ºC ma na celu wyeliminowanie wilgoci zawartej w regenerowanej masie formierskiej, co stanowi o zwiększeniu kruchości powłoki krzemianu sodu, umożliwiając przez to bardziej efektywne oddzielenie otoczki spoiwa z powierzchni ziaren osnowy. Filtr odpylający zbiornik regeneratu zbiornik piasku świeżego transport pneumatyczny do zbiorników buforowych mieszarko-nasypywarek Węzeł I Węzeł II Węzeł III Węzeł IV Węzeł V Rys. 1. Schemat technologiczny układu regeneracji osnowy mas formierskich zrealizowany w warunkach Odlewni Ostrowiec: 1- kruszarka bębnowa, 2- przenośnik taśmowy kieszeniowy, 3- separator magnetyczny, 4-zbiornik zasypowy kruszarki młotkowej, 5- kruszarka młotkowa, 6- przesiewacz wibracyjny, 7- zbiornik buforowy, 8- podajnik komorowy, 9- zbiornik buforowy, 1- suszarka piasku, 11- podajnik komorowy, 12- regenerator liniowy, 13- separator dynamiczny, 14- chłodziarka regeneratu, 15- klasyfikator fluidalny, 16-zbiornik buforowy, 17- podajnik komorowy, 18- silos magazynowy regeneratu, 19-silos magazynowy piasku świeżego, 2-podajnik ślimakowy, 21- zbiornik buforowy, 22- podajnik komorowy, 23- filtr odpylający 66 ARCHIVES OF FOUNDRY ENGINEERING Volume 1, Special Issue 2/21, 65-69

3 Rys. 2. Kruszarka bębnowa do wstępnego rozdrabniania masy formierskiej-węzeł I Kolejnym etapem realizacji procesu regeneracji jest usunięcie warstewki spoiwa z powierzchni ziaren osnowy masy regenero- wanej. Po wysuszeniuu i podgrzaniu regenerowanaa osnowa prze- mieszczana jest pneumatycznie z wykorzystaniem podajnika komorowego (11) systemu POLKO. Na drodze przemieszczania wysuszonej osnowy masy formier- skiej zabudowane są dwa układy regeneratorów liniowych (12). Efektem ruchu strumienia osuszonej (do wilgotności w<,5% %) regenerowanej osnowy masy formierskiej przebiega proces oczyszczania ziaren osnowy z pozostałości spoiwa. Wynikiem tej operacji są pyły i podziarna otrzymane w procesie ścierania w układach regeneratora liniowego oraz drobne frakcje, które stanowią zanieczyszczenie wymagające ich wyeliminowania ze struktury produktów regeneracji. Pneumatycznie przemieszczana regenerowana osnowa masy formierskiej po przejściu przez układy regeneratorów liniowych (12) oraz seperatora dynamicznego (13) jest następnie schładzana w chłodziarce (14). W węźle IV (rys. 5) dokonywany jest również proces klasyfikacji regeneratu poprzez usunięcie drobnych frakcji powstałych w wyniku czyszczenia ziarna osnowy regenerowanej masy. Rys. 3. Urządzenia regeneracji osnowy masy formierskiej-węzeł II Rys. 5. Urządzenia regeneracji osnowy masy formierskiej-węzeł IV Rys. 4. Urządzenia regeneracji osnowy masy formierskiej-węzeł III Efektem końcowym procesu regeneracji są oczyszczone ziarna osnowy gromadzone i ważone przy pomocy wagi tensometryczne ej w zbiorniku buforowym (16). Porcjowo ważony regenerat poda- wany jest do podajnika komorowego (17) systemu POLKO, po czym pneumatycznie transportowany do silosa regeneratu (18) zabudowanego w węźle V (rys. 6 i rys. 7). Węzeł ten zawiera w sobie podzespoły i urządzenia decydujące o magazynowaniu i prawidłowym dozowaniu materiałów sypkich do procesu sporzą- dzania mas formierskich. W węźle tym posadowione są dwa silosy magazynujące regenerat (18) i piasek świeży (19). Pod silosami zabudowane są dozujące podajniki ślimakowe (2) z możliwością regulacji ich wydajności. Zgodnie z recepturą oraz technolo- ARCHIVES OF FOUND RY ENGINEE ERING Volume 1, Spec ial Issue 2/ 21,

4 gicznymi uwarunkowaniami mieszania regeneratu i piasku świeżego podajniki ślimakowe dozują poszczególne składniki do zbiornika buforowego (21), z którego następuje zasyp podajnika komorowego (22). Następnie porcja mieszaniny regeneratu z piaskiem świeżym transportowana jest pneumatycznie do zbiorników buforowych poszczególnych układów sporządzania mas. Istotną częścią procesu technologicznego regeneracji osnowy mas formierskich jest prawidłowo rozwiązany układ odpylania poszczególnych zespołów urządzeń. Zastosowano centralny filtr odpylający (23), spełniający wymagania prawidłowego usunięcia drobnych frakcji i podziarn z poszczególnych punktów odpylania. 3. Wstępna analiza pracy układu regeneracji mas formierskich W trakcie rozruchu technologicznego instalacji regeneracji mas formierskich pobierano próbki mas z układu po regeneratorze pneumatycznym oraz układzie odpylania. Analizę przedmiotowej skuteczności regeneracji zamieszczono na rysunkach 8 oraz ,154 Odsiew przeliczony, % ,747 18, ,439 5,7 1,72 1,623 1,292,381,2,17 1,6,8,63,4,315,2,16,1,71,56 Denko Numer sita, mm Rys. 8. Analiza sitowa masy formierskiej po regeneracji i odpylaniu. 7 64,463 6 Odsiew przeliczony, % ,31,473 1,23 9,359 5,37 7,734 4,875 5,554 Rys. 6. Urządzenia regeneracji osnowy masy formierskiej-węzeł V 1,6,8,63,4,315,2,16,1,71,56 Denko Numer sita, mm Rys. 9. Analiza sitowa pyłu z odpylania regeneratu pobrana z wysypu filtra 4. Wnioski Rys. 7. Urządzenia regeneracji osnowy masy formierskiej-węzeł V Zastosowanie regeneracji zużytej masy formierskiej w Odlewni Ostrowiec jest w chwili obecnej procesem nieodzownym dla zapewnienia ekonomicznego, gospodarczego i ekologicznego rozwoju odlewni. Osiągnięte efekty ekologiczne to: - zmniejszenie ilości produkowanych odpadów o około 5 ton rocznie, - odzysk odpadów w miejscu ich powstawania, - prawie całkowite zagospodarowanie odpadów po ich regeneracji, - odpowiednia gospodarka odpadami (zmniejszenie powierzchni magazynowania odpadów, budowa zbiornika regeneratu), 68 ARCHIVES OF FOUNDRY ENGINEERING Volume 1, Special Issue 2/21, 65-69

5 - zmniejszenie degradacji obszarów poprzez ograniczenie wydobycia świeżych piasków kwarcowych. Niezależnie od powyższego osiągnięto wymierne efekty ekonomiczne w zakresie: - zmniejszenie kosztów zakupu świeżego piasku o około 4 t/rok, - zmniejszenie kosztów transportu świeżego piasku o około 4 t/rok, - zmniejszenie kosztów wywozu zużytej masy formierskiej. Literatura [1] J. Szajnar, D. Homa, K. Janerka, J. Jezierski, Rozwój technologii transportu pneumatycznego POLKO, Powder&Bulk, Nr 2, 21, Wyd. Vogel, Wrocław. [2] J. Dańko, A. Fedoryszyn,: Wyniki badań parametrów transportu pneumatycznego dla typowych zastosowań odlewniczych, Transport Pneumatyczny 22, VIII Międzynarodowa Konferencja, Ustroń 22. [3] H. Szlumczyk, Analiza ruchu strumienia dwufazowego w regeneratorze liniowym, Archiwum Odlewnictwa Nr 15, Rocznik 5, Wyd. PAN Katowice 25. [4] H. Szlumczyk, Badania procesu ścierania zużytego spoiwa z powierzchni ziaren osnowy w regeneratorze liniowym, Transport Pneumatyczny 25, IX Międzynarodowa Konferencja, Sielpia Kielce 25. [5] H. Szlumczyk, D. Homa, Analiza porównawcza stosowanych rozwiązań transportu pneumatycznego w aspekcie energetycznym, Transport Pneumatyczny 22, VIII Międzynarodowa Konferencja, Ustroń 22. [6] D. Homa, H. Szlumczyk, K. Janerka, Operation of pneumatic conveying systems in technological processes, X Międzynarodowa Konferencja Naukowa Zapewnienie jakości w odlewnictwie, Solina , Archives of Foundry Engineering, Vol. 9, Issue 1, January. Pneumatic reclamation devices applied in the conditions of Ostrowiec Foundry Abstract The scope of publication includes presentation of used sand reclamation system with the use of energy of compressed stream of air, which shift reclaimed sand in pneumatic system. The solution, by incorporating into pneumatic installation an element which act as special disordered element causing controlled flow of two-phase flow to clean the surface layer of regenerated grains in a dry environment. The described reclamation equipment was installed and operated in the foundry "Ostrowiec".. Keywords: Environmental protection, Reclamation, Moulding sands, Pneumatic reclamation. ARCHIVES OF FOUNDRY ENGINEERING Volume 1, Special Issue 2/21,