Cel ćwiczenia- Celem ćwiczenia jest poznanie procesu regeneracji suchej mechanicznej. Celem praktycznym jest zastosowanie procesu regeneracji mechanicznej do odzysku osnowy kwarcowej z zużytej masy z żywicą.
Stanowisko doświadczalne:
Próby należy wykonać przy użyciu doświadczalnego regeneratora o łopatkowym układzie ścierającym (rys. 1).Wykorzystany do badań model regeneratora mechanicznego wirnikowego pozwala na obróbkę ścierno-regenerującą w zakresie prędkości obrotowej wirnika sięgającej do 840 obr/min. Obroty odpowiednio wyprofilowanego wirnika pozwalają na przebieg elementarnych operacji procesu regeneracji mechanicznej suchej: ocierania, ścierania i kruszenia. Urządzenie pracuje w sposób okresowy, a jednorazowo możliwa jest obróbka 2 kg materiału polidyspersyjnego
Rys. 2. Schemat i ilustracja doświadczalnego regeneratora do regeneracji cieplnej wysokotemperaturowej a) schemat regeneratora 1 – stalowy korpus, 2 – płaszcz zewnętrzny, 3 – wyłożenie z betonu ogniotrwałego, 4, 11 – izolacja z włókien ceramicznych, 5 – pokrywa, 6 – otwór do osadzenia termopary, 7 – uszczelnienie, 8 – palnik gazowo-powietrzny, 9 – obudowa palnika, 10 – dno fluidalne, 12 – skrzynia powietrzna, 13 – zamknięcie wysypu, 14 – króciec wylotowy spalin, 15 – uchwyt, b) ilustracja urządzenia.
Elementarne operacje regeneracji Proces regeneracji realizowany jest w etapach: 1)Wstępnym –to rozdrabnianie masy wybitej z form i oddzielanie zanieczyszczeń, zwłaszcza metalowych, 2)Właściwym –oczyszczanie ziarn kwarcu i usuwanie przywartych zanieczyszczeń czy zgorzelin, odpylanie oraz klasyfikacja ziarn piasku. Procesy te prowadzi się albo w pełnym cyklu albo w ograniczeniu do niektórych operacji, w zależności od wymaganego stopnia odzysku, rodzaju masy czy technologii formowania
Podział metod regeneracji i ich przeznaczenie: 1)Mokra –polega na mieszaniu zużytej masy formierskiej w wodzie i w postaci pulpy wymywaniu piasku w zbiornikach wodnych, przy zapewnieniu wzajemnego ocierania się ziaren. Pyły wypalonej gliny, popiół oraz drobne frakcje piasku dostają się do kąpieli, zaś zregenerowane ziarna przekazuje się do płukania i klasyfikacji, ewentualnie do ponownego procesu ociernego. Końcowe etapy –to oczyszczanie wody, odwodnienie, suszenie i schładzanie regeneratu. Przeznaczenie: Jest efektywna w przypadku krzemianowych spoiw masy formierskiej, natomiast nie oddziaływuje na błonki związków organicznych powstałych na powierzchniach ziaren piasku. Najczęściej występuje w połączeniu z procesem hydraulicznego oczyszczania lub wybijania odlewów. Nie może znaleźć szerszego zastosowania z uwagi na: duże zużycie wody, problemy jej oczyszczania, zamulania, energochłonność suszenia.2)Sucha –polega na oczyszczaniu powierzchni ziaren piasku, usuwaniu lepiszcza i pyłu oraz klasyfikacji. Po naruszaniu otoczki spoiwa i częściowym jej usunięciu piasek przechodzi przez przesiewacz oraz segregator, gdzie zachodzi dalsze usuwanie resztek. a)mechaniczna –wykorzystuje kruszarki, młyny, urządzenia wibracyjne-realizujące operacje ocierania grudek wybitej i rozdrobnionej masy. b)pneumatyczna (strumieniowo-pneumatyczna) –polega na przemieszczaniu grudek masy w strudze sprężonego powietrza i ich zderzeniu z odpowiednio profilowaną przegrodą, wymuszającą zderzenie i ocierny ruch po jej powierzchni. Przeznaczenie: Zastosowana jako wspomaganie czy też uzupełnienie regeneracji mechanicznej.3)Termiczna –polega na podgrzewaniu używanej masy formierskiej do temp. rozkładu i spalania, względnie dezaktywacji jej składników wiążących. Produkty rozkładu i spalania (popiół, pył, dym) są wydalane z masy w czasie spalania przez systemy wytrącania i odpylania lub po spalaniu, a więc przy klasyfikacji pneumatycznej oraz chłodzeniu. a)niskotemperaturowa -polega na prażeniu masy formierskiej np. furanowej w temp. od 250 do 5000C. b)wysokotemperaturowa –w temp. powyżej 8500C (masy ze spoiwami organicznymi) 4)Kombinowana: termiczno-mokra i termiczno-sucha. Przeznaczenie: Zastosowana do odzysku piasku z bentonitowych mas formierskich oraz z mas ze spoiwami zawierającymi składniki palne.5)Chemiczna
Metody oceny regeneratuOcena jakości regeneratu uzyskanego ze zużytych mas ze spoiwami, podobnie jak ze zużytych mas klasycznych wymaga badań kompleksowych. Obejmują one oznaczenia:1)Składu ziarnowego.2)Kształtu ziarn 3)Zapotrzebowania (zużycia) wasu) 4)Stopnia oczyszczenia powierzchni ziarn regeneratu (osnowy) z materiału wiążącego.5)Temper. Spiekania. W przypadku mas ze spoiwami organicznymi wskaźnikiem stopnia oczyszczenia regeneratu jest strata prarzenia. W przypadku mas ze szkłem wodnym wskaźnikiem stopnia oczyszczenia powierzchni ziarn jest zawartość Na2O (nie powinno przekraczać 0,2%)
Przygotowanie masy do regeneracji
1)usunięcie masy z form oraz odlewu (rdzenie)
2)wstępne usunięcie wtrąceń metalowych za pomocą seperatorów magnetycznych
3)Wstępne rozdrobnenie masy
4)Kolejna seperacja magnetyczna
5)usuniecie zanieczyszczeń paramagnetycznych
Schemat regeneratora cieplno - mechanicznego THERMREG
1 – misa obrotowa, 2 – wirnik, 3 – palnik, 4 – wentylator, 5 – dopływ świeżego powietrza, 6 – odciąg
Schemat regeneratora odśrodkowego klasycznego
Schemat regeneratora parowo - ciśnieniowego firmy Küttner
1- podajnik ślimakowy nawilżonej masy, 2 – reaktor fluidyzacyjny, 3- złoże sfluidyzowane, 4 – powietrze do fluidyzacji złoża, 5 – główna komora powietrza, 6 –płyta dystrybutora powietrza, 7 – przewód gazu ziemnego, 8 – powietrze do spalenia gazu, 9 – palnik gazowy, 10 – oddzielacz grubszych frakcji osnowy, 11 – chłodziarka fluidyzacyjna, 12 – wodne wymienniki ciepła
Schemat regeneratora pneumatycznego :
Wskaźniki uwolnienia ziarn z otoczek materiału wiążącego oraz skuteczności regeneracji
Ocena efektów procesu suchej regeneracji mechanicznej jest dokonywana przede wszystkim pod kątem określenia możliwości uwalniania ziarn osnowy z otoczek materiału wiążącego. W tym celu należy wykonać pomiary ubytków procentowych próbki badanej masy w stanie wyjściowym oraz po regeneracji mechanicznej suchej i klasyfikacji pneumatycznej. Będą stosowane następujące wskaźniki:
- ilość pyłów po określonym cyklu regeneracji określona przez klasyfikację w klasyfikatorze kaskadowym w przyjętych warunkach ( v= 1m/s. t = 4 min).
gdzie: m0 - masa początkowa próbki masy zużytej [g],
m1 - masa próbki po regeneracji mechanicznej suchej i następującej po niej operacji klasyfikacji pneumatycznej, [g],
- wskaźnik skuteczności działania regeneratora określona w oparciu o gdzie: S – całkowita zawartość spoiwa (określona przez całkowite wypalenie próbki masy zużytej przed procesem regeneracji), %
UC – zawartość spoiwa w masie po określonym cyklu regeneracji i klasyfikacji w kolumnie fluidyzacyjnej, określona jako straty prażenia regeneratu poddanego regeneracji w danych warunkach:
oraz analogicznie
M0 – masa próbki przed prażeniem wynosząca 30g,
M1 – masa próbki po prażeniu, g.
Schemat regeneratora wibracyjnego
1 - płyta rozkruszająca zbrylenia, 2 - drzwiczki do usuwania zanieczyszczeń, 3 – główna płyta rozdrabniająca, 4 – klasyfikator pneumatyczny, sito, 5 – wysyp zanieczyszczeń
koma300