REGENERACJA MAS BENTONITOWYCH JAKO CZYNNIK ODLEWNI

Solitlilikation of Metais lllltl Alloys, No. 33, 1997
Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 33, 1997
PAN- Otltlzial 1-:atowic•:
PL ISSN 0208-9386
33/34
REGENERACJA MAS BENTONITOWYCH JAKO CZYNNIK
POPRAWIAJĄCY
GOSPODARKĘ MATERIALOWĄ
ODLEWNI
PEZARSKI Franciszek, MANIOWSKI Zbigniew, IZDEBSKA- SZANDA Irena
Instytut Odlewnictwa- Kraków, ul. Zakopiańska 73
Streszczenie
W artykule przedstawiono nowe rozwiązania Instytutu Odlewnictwa w
Krakowie dotyczące regeneracji odwałowych mas formierskich bentonitowych.
Zastosowanie regeneracji mechanicznej tych mas pozwala na ograniczenie zużycia
materiałów wiążących i piasku kwarcowego stosowanego do odświeżania mas
formierskich, co wpływa na poprawę ekonomiki zakładu. W artykule przedstawiono
przykłady praktycznego zastosowania regeneracji mas bentonitowych wraz z
ekonomicznymi korzyściami wynikającymi z zastosowanego procesu dla konkretnych
odlewni.
l.
Wśród
odlewników panuje przekonanie,
bentonitowe wykorzystywane
są
produkcji.
Część
i nawet niewielka
mas
zużytych
wysypiska,
wpływając
Regeneracja
odwałowych
że
skoro wybite masy
w ponad 90% jako masy obiegowe, nie ma potrzeby
ich regeneracji. Jednak masy te trzeba
składniki wiążące
Wstęp
odświeżać, wzbogacając
obniżka
ich
zużycia
w postaci masy
równocześnie
na
świeży
i
obniżenie
kosztów
odwałowej, wywożona
jest na
powoduje
degradację
środowiska
bentonitowych mas formierskich
stosowana. Jednak w aktualnej sytuacji, przy
w piasek
przejściu
była
naturalnego.
dotychczas rzadko
z gospodarki centralnie
240
sterowanej do wolnorynkowej , głównie z przyczyn ekonomicznych i ekologicznych
staje się koniecznością.
Odzysk produktów regeneracji zużytych mas bentonitowych
ich powtórne
użycie w procesie produkcyjnym pozwala na :
• obniżenie kosztów zakupu, transportu, suszenia i składowania świeżych piasków
kwarcowych,
• obniżenie kosztów zakupu i transportu bentonitu i pyłu węglowego,
• obniżenie kosztów
składowania
i transportu zużytych
bentonitowych
mas
formierskich ,
•
obniżenie opłat
z
tytułu
degradacji
zmniejszenie szkodliwego
środowiska
wpływu
naturalnego,
wysypisk na
środowisko
naturalne .
W ostatnich latach, w ramach wykonanych projektów celowych KBN , Instytut
Odlewnictwa opracował i wdrożył nowe linie regeneracji mechanicznej piasków z
odwałowych mas bentonitowych w EXBUD-Odlewnia Żeliwa S.A. w Łodzi oraz w
FERREX
Spółka
z o.o . w Poznaniu.
2. Opis profilu produkcji, stosowanych technologii
i zastosowanego systemu regeneracji.
2.1 . EXBUD-Odlewnia Żeliwa w Łodzi .
EXBUD - Odlewnia Żeliwa w Łodzi produkuje odlewy z żeliwa szarego
i sferoidalnego w formach z mas bentonitowych jednolitych, z zastosowaniem rdzeni
sporządzanych
z piasków otaczanych oraz
utwardzanych C02.
Ilość
częściowo
z mas ze
szkłem
wodnym
rdzeni w stosunku do masy fom1ierskiej nie przekracza l 0%.
Do odświeżania masy bentonitowej stosowany jest piasek gruboziarnisty. Rdzenie
wykonywane
odświeżania
ton
zużytej
są
z
piasku otaczanego drobno
i
masy formierskiej, w 1992 roku Odlewnia
masy .
średnioziarnistego.
odprowadziła
na
Pomimo
odwał
2000
241
W 1993 roku w EXBUD - Odlewni Żeliwa S.A. oddano do eksploatacji produkcyjnej
linię
wydajności
regeneracji bentonitowych mas formierskich o
10 t/h wg technologii
opracowanej w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie. W odróżnieniu od wielu firm
oferujących złożone
się oczyścić
omawianym
części
metody regeneracji mas formierskich bentonitowych, starających
ziarna piasku ze spoiwa i innych dodatków w maksymalnym stopniu, w
rozwiązaniu
spoiwa
głównie
spoiwa aktywnego.
się
nieaktywnego,
Założono, że
zamiennik za piasek
zakłada
regeneracji
świeży
do
się
oczyszczenie ziam piasku tylko z
zachowując
w regeneracie
odzyskiwany regenerat stosowany
odświezania
maksymalną ilość
będzie
masy formierskiej . Regeneracji poddaje
tu odsiewy masy z linii wybijania odlewów oraz nadmiar masy
odwałowa
procesie regeneracji masa
kruszarkach
walcowo-
wahliwej
metalowych i przesianiu. Tak
i
tylko jako
odwałowej .
W
podlega dwustopniowemu kruszeniu w
młotkowo-
przygotowaną masę
udarowej,
poddaje
się
oddzieleniu
regeneracji
części
właściwej
w
regeneratorze mechanicznym talerzowym typu RTL-IOA i odpylaniu w odpylaczu
kaskadowym .. Poszczególne
węzły
regeneracji
są
odpylane za pomoca filtra suchego.
Otrzymywany regenerat podawany jest wprost na
poprzez
strugę
masy zwrotnej i
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
bentonitu i 0,225%
pyłu węglowego,
przy
wilgotności
Po uruchomieniu linii regeneracji masy
przedstawia
się następująco
świeżego,
od 3,5 do 4,0%
odwałowej
receptura sporządzania masy
: masa zwrotna + regenerat - 98,66 %, piasek
- 1,0 %, bentonit - 0,24% oraz
pył węglowy-
0,5 %
0,10 %, przy
wilgotności
świeży
od 3,5 do
4,0%.
Parametry technologiczne masy
(wytrzymałość
przepuszczalność, gęstość, płynność, osypliwość)
po
na
ściskanie
wdrożeniu
na wilgotno,
regeneracji nie
uległy
zmianie.
Na rysunku l przedstawiono schemat technologiczny oddanego do eksploatacji
stanowiska regeneracji mechanicznej .
242
Masa
odwałowa
l
Kruszarka walcowa
.
N adziarno
M~
Przesiewacz
(16 x 16 mm)
F.
1
l
l
Oddzielacz metalu
t
r
T
l
l
Zbiornik masy
odwałowej
1-
1l
J.
Kruszarka
młotkowo udar.
l
Przenośnik
taśmowy
s
u
c
Przesiewacz
( 5 x 5 mm)
masy
zwrotnej
1-
Regenerator
talerzowy
h
Y
l
.
Odpylacz
kaskadowy
____.
tPyły
Rys .l .Schemat technologiczny regeneracji wg metody mechanicznej w EXBUDOdlewnia Żeliwa w Łodzi .
2.2. FERREXPodstawowym przedmiotem
żeliwa
Spółka
działania
z o.o. w Poznaniu .
firmy "Ferrex" jest produkcja odlewów z
sferoidalnego i szarego wykonywanych w fo1mach piaskowych i w kokilach.
Odlewy w formach piaskowych wykonywane są o masie jednostkowej od 0,2 kg do
l 00 kg i maksymalnych wymiarach 700x700x500 mm.
Są
to odlewy przeznaczone do
wykonawstwa elementów układów hamulcowych dla przemysłu motoryzacyjnego.
243
Formy wykonywane
są
z masy bentonitowej, a rdzenie z mas
żywicznych
i
piasków otaczanych. Masa formierska i rdzeniowa po wybiciu odlewów jest
przesiewana i wraca do obiegu jako masa zwrotna. Odsiewy masy
stanowią masę
odwałową.
W 1996 r. Instytut Odlewnictwa w ramach projektu celowego KBN
FERREX w Poznaniu
układzie
zbryleń
sozologiczną linię
odwałowej,
oparty na kruszarce
kruszenia, przesiewania, regeneracji
układzie
właściwej
pionowym, w formie zblokowanej.
energooszczędną
o
małej
ilości
w
regeneracji mas formiersko- rdzeniowych w
uproszczonym. W linii tej zastosowano jednostopniowy
masy
wdrożył
urządzeń
młotkowo
układ
udarowej .
kruszenia
Urządzenia
do
i odpylania regeneratu zestawiono w
Dzięki
temu uzyskano
linię materiało-
pomocniczych. Regeneracja
i
właściwa
prowadzona jest w regeneratorze talerzowym typ RTL-IOB ze zmodyfikowanym
układem
roboczym.
Przed wprowadzeniem regeneracji do
w 5% piasku
piasku
świeżego
i
około
odświeżania
0,5% mikrokarbonu i bentonitu (po 4% w stosunku do
świeżego).
Obecnie po zastosowaniu regeneracji piasków do
świeży
masy fmmierskiej dodawano
piasek
zmniejszyła się
zastępuje się
o 38 %.
Skład
odświeżania
w 85 % regeneratem, a
ilość
masy formierskiej
dodawanego bentonitu
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
regeneracji w odlewni nie stwierdzono
żadnych
pół
niekorzystnych
roku stosowania
wpływów
dodatku
regeneratu na jakość. masy formierskiej i wytwarzanych odlewów.
3. Analiza wyników
badań
i efektów ekonomicznych regeneracji
W wyniku regeneracji mechanicznej masy
się materiał
masy
bentonitowej odzyskuje
rozdrobniony do pojedynczych ziarn piasku, bez
obniżonej ilości
formierskiej
odwałowej
lepiszcza
ilości
odwałowej
i podziarna,
gliny aktywnej. Pod
wtrąceń
zawierający zbliżone
względem ziarnistości
jest materiałem bardziej jednorodnym.
do
metalowych o
świeżej
masy
regenerat w stosunku do
244
Dodatek regeneratu
pozwolił
przy sporządzaniu
mas
fom1ierskich
odświeżanych
na ograniczenie dodatku świeżego piasku, bentonitu i pyłu węglowego, przy
utrzymaniu własności mas
zgodnych z wymaganiami zakładowej
instrukcji
technologicznej .
Wyrnieme efekty ekonomiczne z
tytułu
zastosowania procesu regeneracji mas
formierskich w EXBUD -Odlewnia Żeliwa w Łodzi [3) przedstawiono w tablicy l.
Tablica l. Efekty wyrnieme stosowania procesu regeneracj i mechanicznej w EXBUD
-Odlewnia Żeliwa w Łodzi za rok 1995 .
materiał
zużycie
na l t dobrego odlewu
cena średnia
wielkość
w 1994 r.
produkcji
odlewów w
1995 r.
/t/
piasek
kwarcowy
0,7
po wprowadzen iu
regeneraCJI
ltl
0,249
bentonit
0, 1238
0,078
747
pył
0,0405
0,017
315
przed wprowadzeniem
regeneracji
/ t/
/zł/t/
efekt
/zł/
28674,58
20
3179
108599,40
23460,07
węglowy
zmniejszenie zrzutów masy na wysypisko i zmniejszenie z tym kosztów
suma
917375
178252
Zastosowanie regeneracji masy odwałowej obniżyło ilość wad w odlewach,
które nie uwzględniono przy obliczaniu efektów ekonomicznych. Zmniejszeniu uległo
zużycie
dzięki
gazu stosowanego dotychczas do suszenia większych ilości świeżego piasku
czemu zmniejszyła się ilość gazów i pyłów emitowanych z suszarek piasku.
Zwrot kosztów poniesionych na badania i inwestycje w omawianej odlewni
wynosi
Na
około
5 lat.
rysunku 2 przedstawiono wykres zużycia materiałów formierskich na l tonę
dobrego odlewu przed i po wprowadzeniu procesu regeneracji
245
Rys. 2.
Zużycie materiałów formierskich przed i po
wprowadzeniu regeneracji mas w t l 1 t dobrego odlewu
•przoo
regeneracji
• po v.prc:Medzeniu
regeneracji
piasek Mircewy
bentonit
pył y,ęglcw,'
W Odlewni FERREX w Poznaniu w listopadzie 1996 roku doprowadzono do
zakładanej sprawności
wydajności
i
układ
sozologiczny uproszczony
uzyskiwanego regeneratu,
w
przemysłowej
oraz oddano do eksploatacyji
regeneracji w
miejsce
powiązaniu
z
ciągłym
świeżego,
piasku
do
wykorzystaniem
produkcji
masy
bentonitowej .
Regeneratem
zastępuje się
85% piasku
świeżego,
a docelowo planuje
się zastąpienie
regeneratem l 00% piasku dodawanego do mas formierskich . W wyniku stosowania
regeneratu,
zawierającego
stosowanych dodatków
zmniejszyła się ilość
pozostałości
obniżyła się
użytecznych materiałów
wiążących ,
ilość
o blisko 38%. Po zastosowaniu regeneracji
odpadów z mas formierskich
wywożonych
na wysypisko o
około
65%.
Ponieważ
w Odlewni FERREX
wdrożenie
procesu regeneracji
dopiero w listopadzie 1996 roku, dlatego efekty ekonomiczne w tym
ilość
razie szacunkowe. Przy aktualnym poziomie produkcji
na wysypisko
wywożonych
zmniejszyła się
zł,
daje
Zmniejszenie zużycia piasku świeżego do odświeżania
Zmniejszenie
zużycia
zakładzie są
odpadów
oszczędności
z
tytułu
na
wywożonych
z 1000 t/rok do 350 t/rok, co przy cenie za l
odpadów wraz z transportem - 40
rocznie do 165 ton daje
zakończyło się
oszczędność rzędu
tonę
26 000
zł .
masy fonnierskiej z I I 00 ton
zakupu i suszenia
bentonitu i mikrokarbonu o 20 ton
każdy
rzędu
daje
31 050
zł.
oszczędność
z
246
tytuh1 zakupu
tytułu
rzędu
29 760
zł
Z
powyższych
łączne oszczędności
z
zakupu piasku i jego suszenia, zakupu bentonitu i mikrokarbonu oraz kosztów
wywozu i składowania wynoszą 86 810
zł/rok.
W wyniku zastosowania regeneracj i
korzystne dla
pyłami
danych wynika, że
środowiska,
występują również
jak i samej odlewni.
Są
to : zmniejszenie zanieczyszczenia
tytułu załadunku
powietrza atmosferycznego ( z
sypkich), zmniejszenie kosztów rekultywacji wysypisk masy
Należy również podkreślić,
ze ze
względu
efekty niewymierne
i
rozładunku materiałów
zużytej .
na usytuowanie
zakładu
w centrum
aglomeracji miejskiej przed zastosowaniem regeneracji groziło zamknięcie lub
znaczne ograniczenie produkcji odlewni.
Literatura
[l] Praca zbiorowa: Projekt Celowy KBN Nr 7 72389 92C/090 l pt. : Ekologiczna
technologia regeneracji bentonitowych mas formierskich, Instytut Odlewnictwa
Kraków, 1992
[2] Praca zbiorowa: Projekt Celowy KBN Nr 7 7839 95C/2525, 12.10.1995. pt. :
"Uruchomienie sozologicznego
rdzeniowych w
układzie
układu
regeneracji mechanicznej mas formiersko -
uproszczonym, Instytut Odlewnictwa Kraków, 1995
[3] Robak H. i inni : Międzynarodowa Konferencja pt. : Regeneracja osnowy z
mas formierskich i rdzeniowych, XI 1996,
Wisła.
różnych