NO814282L - Fremgangsmaate og apparat for behandling av granulaert materiale - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat

for behandling av granulære materialer som skal oppvarmes for avdrivning av flyktige bestanddeler, og som skal kjøles,

spesielt, men ikke utelukkende, støperisand inneholdende et organisk bindemiddel.

På grunn av stigende transportomkostninger for levering av ren sand og miljømessige vanskeligheter i forbindelse med dumping, er det i stigende grad blitt ønskelig å behandle brukt støperi-sand for opparbeidelse av den brukte sand, dvs. sandkorn dekket med brukt harpiks og harpiksstøv, til ren sand for ny anvendelse.

,En prosentandel av sådan brukt sand kan behandles for ny anvendelse ved hjelp av utelukkende mekanisk sliping. Denne prosess fjerner imidlertid ikke alt harpiksbindemiddel, og i noen tilfeller neppe noe av dette, og nærvær av resterende brukt bindemiddel er et problem.ved noen bindemiddel-systemer, særlig f uran-ha-rpiks-per oksyd-svoveldioksydgass-her de sys terne t.

Det eneste gode gjenvinningssystem for glike organiske bindemidler er et system ved hvilket den organiske bestanddel brennes av. Konvensjonelt er imidlertid slike systemer gassoppvarmet,

og fordi naturgassflammer vanskelig kan opprettholdes ved temperaturer under 800°C, arbeider de fleste.eksisterende varmegjen-vinningssystemer i temperaturområdet 800-1000°C. Slike systemer innbefatter hvirvelsjikt og roter-ovner. Disse eksisterende prosesser har høye kapital-investeringskostnader og høyt energiforbruk, i området 300 kWh/tonn sand. Meget av denne store enérgi-tilførsel nødvendiggjøres av kjølesystemer som skal redu- . sere temperaturen av sanden fira rød varme til ca. 3 5°C, ved hvilken temperatur, sanden kan anvendes på ny.

US-patent 2 478 4 61 beskriver en fremgangsmåte og et apparat hvor sand oppvarmes i en ovn til en temperatur på 650-816°C og kjøles ved blanding med kold sand som t-idligere er blitt oppvarmet på denne måte og deretter kjølt.

En fluidum-oppvarmet hvirvelsjikt-gjenvinningsenhet er kjent

å arbeide ved en lavere temperatur på 500°C og gjenvinner på tilfredsstillende måte, idet det oppnås en sand som viser et vekttap ved glødning under 0,01 vekt% og en beste ytelse tilsvarende 100 kWh/ pr. tonn. Det er imidlertid.kjent at den lider av ulemper som flammesvikt og andre stabilitets- og reguleringsproblemer. Den er ikke lett å drive, og den krever stor gulvplass.

US-patent nr. 3 685.165 beskriver en fremgangsmåte og et apparat hvor sand som skal gjenvinnes, via et antall for-varmningskammere ledes til et elektrisk oppvarmet kammer hvor sanden holdes ved en•temperatur på ca. 65 0°C og deretter uttas via en rekke kjølekammere; varme fra sanden i kjølekamrerie tjener til oppvarmning av sanden i forvarmningskamrene.

US-patent 3 48 0 2 65 beskriver en fremgangsmåte og et apparat hvor tidligere gjenvunnet sand oppvarmes til 593°C i et hvirvelsjikt, og brukt sand blir deretter tilsatt sjiktet slik at den oppvarmes til 593°C for avbrenning av karbonisert harpiks-materiale. Den således gjenvundne varme sand blir deretter uttatt. Sjiktet kan være elektrisk oppvarmet eller oppvarmet med flytende brennstoff.

Disse tidligere kjente fremgangsmåter er alle fremgangsmåter til behandling av granulært materiale hvilke omfatter et trinn

hvor en første masse av det granulære materiale holdes ved en behandlingstemperatur i tilstrekkelig lang tid til at materialet får den ønskede temperatur, og hvor behandlingstemperaturen er minst 593°C, og de lider alle av de ovenfornevnte ulemper. Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å eliminere disse ulemper ved at man anvender en behandlingstemperatur i området 250-400°C og en behandlingstid på minst 4 timer, idet det ble funnet at god gjenvinning oppnåes når behandlingen utføres ved denne temperatur og i dette tidsrom, i motsetning til tidligere praksis, forslag og forventninger.

Behandlingstemperaturen kan ligge i området 250-350°C Fortrinnsvis ligger behandlingstemperaturen i området 300-400°C.

Mer foretrukket anvendes en behandlingstemperatur i■området 300-350°C..

Behandlingstiden ka-n ligge i området 4-30 timer og gjerne i

området 4-24 timer.

Det er blitt funnet at det ikke er nødvendig å blande eller agitere materialet, idet den ønskede gjenvinning oppnås når bare oppholdstiden for materialet ved ovennevnte temperatur over-holdes i ovennevnte tidsrom. Det er derfor ikke nødvendig å anvende noen mekanisk blande- eller agiteringsinnretning i apparaturen for utførelse av fremgangsmåten.

Den masse av materiale som behandles, kan ligge i området 2 0-100, tonn. Når materialet er kieselsyre-sand, ligger massen vanligvis i området 20-50 tonn, og når materialet er zirkon-sand, ligger massen i området 20-100 tonn, men andre relativt store masser kan anvendes om det ønskes.

Ved en utførelse av fremgangsmåten kan den første masse innledningsvis oppvarmes til nevnte behandlingstemperatur som følge av en fabrikasjonsprosess i hvilken massen er blitt anvendt tidligere. Fabrikasjonsprosess.en kan være en metall-støpe-prosess, såsom støping av jern, hvor metall-støpetempera-turen og mengdeforholdet mellom metall og granulært materiale er slik at den første masse oppvarmes til nevnte behandlingstemperatur.

Ifølge en annen utførelse kan den første masse innledningsvis oppvarmes til nevnte behandlingstemperatur i et forvarmings-trinn, hvor den første masse plasseres i oppvarmningsrelasjonen med en varmekilde.

Varmekilden kan være en elektrisk varmekilde.

Den første masse kan være fluidisert mens den oppvarmes. Den første masse kan innledningsvis oppvarmes til en temperatur som ligger i området 600-250°C.

Når det granulære materiale er sand inneholdende et organisk bindemiddel, kan den fluidiserende gass, såsom luft, tilveiebringe et qksydasjonsmiddel for avbrenning av en del av det organiske bindemiddel i sanden i det tilfelle hvor temperaturen som den første masse oppvarmes til.innledningsvis, ligger i området 600-430°C.

Når den temperatur til hvilken den første masse innledningsvis oppvarmes er under 430°C, inntreffer liten eller ingen gjenvinning eller fjerning av bindemiddel under det innledende oppvarmningstrinn.

Ifølge en tredje utførelse kan den første masse innledningsvis oppvarmes ved at man plasserer- den i varmeoverførings-relasjon med en annen masse av nevnte,materiale ved en temperatur over nevnte behandlingstemperatur, slik at temperaturen av den første masse heves til nevnte behandlingstemperatur.

Ved den tredje utførelse kan fremgangsmåten omfatte de trinn at man oppvarmer en andre masse av nevnte granulære materiale til en temperatur over en første forhåndsbestemt temperatur, holder den nevnte andre masse over nevnte første forhåndsbestemte temperatur i minst én første forhåndsbestemt tid for å behandle nevnte andre masse av materiale, mater idet minste en. del av nevnte andre masse, mens den har en temperatur over en andre forhåndsbestemt temperatur, til varmeover-føringsrelasjon med nevnte første masse av granulært materiale for å oppvarme nevnte første masse til den behandlingstempera-

tur som er over en tredje forhåndsbestemt temperatur, og holder den faste masse over nevnte tredje forhåndsbestemte temperatur i minst ett andre forhåndsbestemt tidsrom for å oppvarme den første masse.

. Når den andre masse tilføres slik at det er lite eller

intet varmetap, etter oppvarmning til den første forhåndsbestemte temperatur, før massen mates til nevnte varmeoverføringsrelasjon med den første masse, vil den andre forhåndsbestemte temperatur være bare ubetydelig under, eller den samme som, den første forhåndsbestemte temperatur; men hvis utgangsmaterialet er slik at der er betydelig varmetap, så kan den andre forhåndsbestemte temperatur være betydelig under den første forhåndsbestemte temperatur.

Den nevnte andre masse blir fortrinnsvis oppvarmet under

anvendelse av elektriske heteanordninger.

Den andre masse blir fortrinnsvis fluidisert mens den er

ved nevnte temperatur over nevnte første forhåndsbestemte temperatur. Når det granulære materiale er sand inneholdende et organisk-bindemiddel, kan fluidiseringsgassen, såsom luft, tilveiebringe et pksydasjonsmiddel for avbrenning av det organiske bindemiddel i sanden.

Den høye temperatur i det fluidiserte sjikt- forårsaker spaltning av harpiksen og forbedrer derfor forbrenningseffektivi-teten. Mangelen av en gass-luft-blanding som brenner og produ-serer enda mer røk og vanndamp, kan fullstendig unngåes ved anvendelse av elektriske heteanordninger. Den høye forbrennings-effektivitet sikrer at det.ikke oppstår noen røkutslipps-problemer, og anvendelse av nedsenkede varmeelementer sikrer maksimal termisk effektivitet.

Ved både nevnte andre og tredje utførelse av fremgangsmåten oppnåes fluidiseringen fortrinnsvis ved gassfordelingsrør. Dette forenkler de konstruksjonsmessige oppgaver som er forbundet med tilførsel av luft gjennom en membran eller diafragma og muliggjør bedre regulering av fluidiseringen med mindre volum-mengder av luft, hvilket i betydelig, grad reduserer lufttapet fra systemet. Ved den nevnte tredje utførelse kan hele mengden av den andre masse mates til varmeoverføringsrelasjonen med den første masse. Nevnte mating til varmeoverføringsrelasjon kan om-

fatte blanding av den, eller nevnte del av den, andre masse'

med den første masse.

Den første masse blandes med den andre masse i et på forhånd bestemt forhold avhengig av temperaturen i hvirvelsjiktet. Lang-som gjenvinning av den første masse finner da sted. Denne reaksjon forløper effektivt og fullstendig ved 300°C etter ca. 24 timer for furan-polymer-harpikser. Mindre enn fullstendig forbrenning skjer imidlertid på langt kortere tid og er under tiden tilfredsstillende, da bare en prosent andel av sanden således vil være ubetydelig mindre enn perfekt gjenvunnet.

Den første og den andre masse kan være ved en temperatur under et fjerde forhåndsbestemt temperatur ved slutten av behandlingen av den første masse..

Nevnte første forhåndsbestemte temperatur kan ligge i området 430-600°C og fortrinnsvis 440-500°C og hels£- 450-470°C.

Nevnte andre forhåndsbestemte temperatur kan ligge, i området 250-600°C.

Nevnte tredje forhåndsbestemte temperatur kan ligge i området 250-400°C og gjerne i området 300-400°C eller 250-350°C, fortrinnsvis 300-350°C.

Nevnte fjerde forhåndsbestemte temperatur kan ligge i området 35-40°C.

Nevnte første forhåndsbestemte tidsrom kan ligge i området 0,1-1 time.

Nevnte andre forhåndsbestemte tidsrom kan ligge i området 4-3 0 timer, fortrinnsvis 4-24 timer.

Den første masse kan være opp til 50 % av den andre.masse

og reguleres hensiktmessig ved hjelp av et termoelement som avføler temperaturen i den første, og den andre masse når de er i varmeoverføringsrelasjon, hvorved det sikres at temperaturen ikke faller under nevnte tredje forhåndsbestemte.temperatur.

Den første masse kan være 25-50 vekt% av den andre masse.

Fremgangsmåten kan være en kontinuerlig prosess, hvorved en andre masse av granulært materiale kontinuerlig mates gjennom en første behandlingsstasjon, hvor den oppvarmes til nevnte temperatur over en første forhåndsbestemt temperatur og holdes ved nevnte temperatur i nevnte første' forhåndsbestemte tidsrom, hvoretter den kontinuerlig føres derfra og til varmeoverførings- relasjon ved en kontinuerlig tilført første masse av sand i eh andre behandlingsstasjon, hvor den første masse behandles ved at den oppvarmes til en temperatur over nevnte tredje forhåndsbestemte temperatur og holdes ved denne i nevnte andre forhåndsbestemte tidsrom, og behandlet sand føres kontinuerlig fra nevnte stasjon.

Den varme-fluidiseringsluft kan føres til varmeoverførings-relasjon med brukt sand som skal behandles idet den tilføres i form av nevnte andre masse.

Den første og den andre masse kan kjøles til nevnte temperatur under en fjerde forhåndsbestemt temperatur ved at kjøleluft tilføres-til varmeoverføringsrelasjonen med nevnte masse, og kjøleluften kan derved oppvarmes og deretter anvendes som fluidiseringsgass.

Ved at de to strømmer av sand blandes i henhold til den nevnte tredje utførelse av oppfinnelsen, oppnåes de følgende fordeler: (i) mer sand gjenvinnes uten ytterligere energiforbruk (bare litt tid, og med ekstra sand beroende.i systemet, hvilket representerer minimale kostnader); og (ii) sanden kjøles fra en temperatur over 500°C til ca. 300°C uten energi-tap eller -utgifter. Kjølingen av sand fra 300 til 35°C involverer enklere og billigere konstruk-sjonsmaterialer og prosesser enn når man må behandle sand som krever kjøling fra 800°C eller høyere, slik tilfellet er med det ovenfor nevnte tidligere kjente-system.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen tilveiebringes et apparat for behandling av granulært materiale, omfattende en første behandlingsstasjon og midler til å holde en første masse av det granulære materiale i nevnte stasjon ved en behandlingstemperatur i området 250-400°C. Behandlingstemperaturen kan ligge i området 250-350°C. Fortrinnsvis ligger behandlingstemperaturen i området 3 00-400°C.

Mer foretrukket ligger behandlingstemperaturen i området 300-350°C.

Da det som nevnt ovenfor ikke kreves noen blanding eller agitering av materialet, er det ikke nødvendig å tilveiebringe noe mekanisk blande- eller agiteringsutstyr i apparatet, hvorved

kostnadene reduseres.

Den første behandlingsstasjon kan omfatte en beholder som tar ett eller flere tonn.

Beholderens volum kan være tilstrekkelig til. at massen av materiale som skal oppvarmes, ligger i området 20-100 tonn, og når materialet er silikasand, kan volumet være slik at massen

av sand ligger i området 20-50 tonn, og når materialet er

zirkon-sand,. kan volumet være slik at massen ligger i området 20-100 tonn.

Beholderen kan være varmeisolert og/eller en varmekilde kan

anvendes for kompensering av varmetap...

Ifølge en utførelsesform av apparatet innbefatter dette midler for tilførsel av nevnte første masse ved en temperatur over nevnte behandlingstemperatur fra en fabrikasjonsprosess til nevnte første behandlingsstasjon.

Apparatet kan innbefatte et metallstøpe-anlegg, innbefattende uttaksanordninger, midler til å mate uttatt jnateriale til nevnte første behandlingsstasjon.

Ifølge en annen utførelsesform av apparatet kan dette innbefatte en forvarmningsstasjon ved midler til å plassere nevnte første masse i oppvarmningsrelasjon med en varmekilde.

Varmekilden kan være en elektrisk varmekilde.

Apparatet kan innbefatte midler til å fluidisere nevnte

første masse mens den oppvarmes..

Ifølge en tredje utførelsesform av apparatet kan dette omfatte midler for oppvarmning av en andre masse av nevnte granulære materiale til en temperatur over nevnte behandlingstemperatur, og midler til å mate nevnte andre masse, til varmeoverførings-relasjon med den første masse for oppvarmning av den første masse til nevnte varmebehandlingstemperatur.•

Ifølge den tredje utførelsesform kan apparatet omfatte en andre behandlingsstasjon, midler til å oppvarme nevnte andre masse av granulært materiale ved nevnte stasjon til en temperatur over en første forhåndsbestemt temperatur, midler til å

mate granulært materiale til og fra nevnte stasjon, slik at.det holdes ved nevnte temperatur over en første forhåndsbestemt temperatur i minst ett første forhåndsbestemt tidsrom for behandling av nevnte andre masse av materiale ved nevnte stasjon, miciler til å mate idet minste en del av nevnte andre masse, mens den er ved en temperatur over en andre forhåndsbestemt tempera-

tur, til varmeoverføringsrelasjon med den første masse av materiale for oppvarmning av nevnte første masse til en tempéra-tur over en tredje forhåndsbestemt temperatur ved den første behandlingsstasjon, midler til å mate nevnte første og andre masse av materiale fra nevnte første behandlingsstasjon med

en sådan hastighet at den første masse holdes ved nevnte behandlingstemperatur over nevnte tredje forhåndsbestemte temperatur i minst et andre forhåndsbestemt tidsrom for behandling av den første masse av sand.

Midlene til å mate den andre masse til varmeoverførings-relasjon med den første masse kan omfatte blandeinnretninger hvorved den andre masse blandes med den første masse.

Nevnte midler for mating av den første og andre masse kan drives kontinuerlig.

Den andre behandlingsstasjon kan omfatte en beholder til hvilken nevnte andre masse mates og midler til å fluidisere nevnte andre masse i beholderen.

Den første behandlingsstasjon kan omfatte en beholder til hvilken både den første og den andre masse tilføres.

En varmeveksler kan plasseres ved. utløpet av den første behandlingsstasjon, hvorved materiale som forlater stasjonen kjøles til en temperatur under nevnte fjerde forhåndsbestemte temperatur.

Varmevekslerinnretningen kan innbefatte midler til å føre kold luft i varmeoverføringsrelasjon med nevnte første og andre masse, ogdenne kolde luft kan derved oppvarmes, og

midler kan tilveiebringes for å føre nevnte oppvarmede luft

til nevnte andre behandlingsstasjon for å tilveiebringe luft for fluidisering av sand deri.

Den luft som har fluidisert den andre masse av sand ved

den andre behandlingsstasjon, kan føres til varmeoverførings-relasjon med innkommende materiale, hvilket skal tilveiebringe nevnte andre masse, idet luften forlater nevnte andre behandlingsstasjon.

Det nevnte apparat kan omfatte en lagerbeholder med to ut-løp, midier til å mate.sand for tilveiebringelse av nevnte andre masse fra det ene utløp og midler til å mate sand for tilveiebringelse av den første masse fra det andre utløp.

Lagerbeholderen kan være plassert over den nevnte andre behandlingsstasjon, som kan være plassert over- den første be-

handlingsstasjon.

Plasseringen av enhetene vertikalt over hverandre reduserer

gulvplassbehovet til ca. lm 2 pr. tonn pr. time.

Ved å konstruere systemet med tilstrekkelig overskudds-kapasitet kan man la enheten arbeide om natten, slik at man drar fordel, i noen land, av lave tariffer for elektrisitet og således reduserer kostnaden pr. tonn gjenvinning til halvparten eller tredjeparten av normale kostnader.

Oppfinnelsen skal' nå beskrives mer detaljert under henvis-ning til tegningen, hvor:. Figur 1 er et skjematisk tverrsnitt av et apparat som illustrerer oppfinnelsen, dg i hvilket en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres. Figur 2 er et lignende snitt som det på fig. 1 og viser en

modifikasjon.

Figur 3 viser skjematisk et tverrsnitt av et annet apparat ifølge oppfinnelsen i hvilket en annen utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres. Figur 4 viser skjematisk et tverrsnitt av et ytterligere apparat som illustrerer oppfinnelsen, i hvilket en ytterligere utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan ut-føres.

Det vises til fig. 1. Et apparat for behandling av brukt støperisand'inneholdende et harpiks-bindemiddel, spesielt en furan-polymer-harpiks, omfatter en lukket traktbeholder 10, med en innmatningsledning 11 gjennom hvilken brukt støperisand■til-føres (ved midler som ikke er vist) for lagring i beholderen 10, som antydet ved 12. Ved sin nedre ende er beholderen 10 forsynt . med to utløpsanordninger 13 og 14.

"Utløpet 14 fra lagerbeholderen 10 er forsynt med en skrue-transportør 31, som mater en første masse av brukt sand fra beholderen 10 ved en på forhånd bestemt hastighet via en ut-taksrenne 32 og en klaffventil 33 til en første behandlingsstasjon 29 i form av eri etter-brenningssilo eller beholder 30.

Utløpet 13 er forsynt med en skruetransportør 15 som mater en andre masse av den brukte sand 12 fra beholderen 10 med en på forhånd bestemt hastighet. Skruetransportøren 15 fører under bruken sanden til en behandlingsstasjon 16 omfattende en beholder 17. En kanal 18 rager fra toppen av beholderen 17 utvendig rundt skruetransportøren 15.og er via en kanal 19 forbundet med en cyklon 20, eller annen innretning, hvor støv og finstoffer holdes tilbake.

Inne i beholderen 17 i nevnte andre behandlingsstasjon er det anordnet en flerhet av elektriske varmeelementer 21 omgitt

av beskyttende rør av rustfritt stål montert ved hjelp av glide-ledd i beholderens 17 stålmantel slik at rørenes varmeutvidelse ikke hindres. Videre er en flerhet luftfordelingsrør 22 anordnet sveiset på mantelen, og luft tilføres rørene 22 ved hjelp av en blåser 23 som trekker luft inn via en kanal 24 fra en varmeveksler 25, som skal beskrives mer detaljert senere.

Under driften blåses luften ved hjelp av blåseren 23 inn i fordelingsrørene 22, fluidiserer nevnte andre masse M2 av brukt sand i beholderen 17, og sanden oppvarmes av elementene 21, som er ved en.temperatur på 800°C til en temperatur som ligger i området 430-600°C Fortrinnsvis ligger temperaturen i området 440-500°C og optimalt 450-470°C.

Fra det således fluidiserte sjikt føres sand via en uttaks-rehne 26 forsynt med en klaffventil 27 ved sitt utløp i en ledning 28, som kommuniserer med den første behandlingsstasjon 29.

Den innmatningshastighet som besørges av transportørene 15 og 3i er således avpasset at den kolde, første masse av sand fra rennen 3 2 blandes med den varme behandlede sand fra rennen 2 6

i et forhåndsbestemt forhold. Typisk ligger forholdet i området 2-4 deler hovedsakelig av sand til en del kold sand-, og. den således blandede sand lagres i siloen 30, som antydet ved 34.

Siloen 3 0 er forsynt med sammenhengende rør, ledeplater eller lignende, hvorved sand-segregering reduseres på konvensjonell måte.

På grunn av den korte avstand mellom det indre av beholderen 17 og det indre av beholderen 30 blir det relativt lite varmetap, og den ovenfor nevnte andre forhåndsbestemte temperatur er således bare opp til ca. 10°C lavere enn den første forhåndsbestemte temperatur, dvs. temperaturen i beholderen 17. Om det ønskes kan beholderen 17 være på et sted fjernt fra beholderen 30, i hvilket tilfelle det ville være en betydelig forskjell mellom den'første og den andre forhåndsbestemte temperatur, og varmeisolasjon og, om nødvendig, vil man anordne oppvårmnings-anordninger for å sikre at den nødvendige andre forhåndsbestemte temperatur oppnåes.

Temperaturen av den varme andre masse av sand og blandings-forholdet reguleres slik at blandingen 34 av den første og den

andre masse i siloen 30 er ved en temperatur i området 250-400°C. •Midler (ikke vist) er anordnet for uttak av blandingen 34 fra siloen 30 via en utløpsledning 35 med en slik hastighet at blandingen beror i siloen 30 i tilstrekkelig lang tid for ade-kvat behandling av den første masse. Oppholdstiden ligger typisk i området 4-24 timer.

Oksygen for den langsomme forbrenningsprosess som finner sted i siloen 30 av sanden i denne, erholdes fra luft som strømmer gjennom massen av sand 34 i siloen 30, og som strømmer oppover fra utløpet 35 og fjernes av en oppover-rettet trekk gjennom en ledning 28 og en forlengelse 36 derav som forenes med kanalen 19 og således ender i en cyklon eller annen innretning 20. De fjernede finstoffer og lignende uttas ved 37, mens den usynlige røk slippes til atmosfæren, som antydet ved 38.. Utløpsledningen 35 fra siloen 30 er forsynt med et antall tversgående oppvarmningsrør 3 9 som rager ut fra motsatte sider av ledningen 35. ' På den ene side, ved 40, er de omgitt av en mantel 41 for tilveiebringelse av en første varmeveksler 25,

og på den motsatte side, ved 43, er de omgitt av en mantel 44 for. tilveiebringelse av en andre varmeveksler 45. Mantelen 41 tilhørende den første varmeveksler. 25 er via en kanal 46 forbundet med en kanal 24 som kommuniserer med blåseren 23, slik at kold luft kom oppunder driften, trekkes inn i mantelen 41 for kjøling av den sand som passerer uttaksledningen 35, og luftén, som derved er blitt oppvarmet, befordres av blåseren 23 som fluidiseringsluft til den første behandlingsstasjon 16. I denne blir luften ytterligere oppvarmet av oppvarmnings-elementene 21, og den således oppvarmede luft føres, i motstrøm, rundt transportøren 15' i kanalen 18 og blir derved kjølt under forvarmning av den innkommende første masse av sand.

Ideelt blir systemet kjørt slik at den luft som slippes til . atmosfæren via uttakskanalen 38 i cyklonen 20, har avgitt en hovedandel av den varme den har tatt opp, til den innkommende sand i "sand-formvarmeren" som utgjøres av kanalen 18 som omgir transportøren 15, og slik at sanden uttas gjennom ledning 3 5 med en slik hastighet at den første varmeveksler 25 alene kan overføre all nødvendig varme fra sanden til den innkommende luft for tilveiebringelse av fluidiseringsluften.

Til. sine.tider,.når det er påkrevet med høy produksjon eller forbigående behovstopper gjør seg gjeldende, overskrides imidlertid fluidiseringsluftens kapasitet til å absorbere denne ekstra varme. Av denne grunn blir nevnte andre varmeveksler 45, som har en 5-10 ganger større kapasitet enn varmeveksleren 42, satt i gang med at man sørger for at en blåser 47 automatisk startes når temperaturen av sanden som uttas gjennom ledning 3 5 overstiger 35°C. Den luft som blåses ut ved utløpet 48 av blåseren 47, er selvsagt varm og ren og kan hensiktsmessig anvendes for romoppvarmning i støperiet eller for oppvarmning av vann eller andre formål.

Konstruksjonen av varmevekslerené 25 og 45 under anvendelse av varmerør forenkler regulering, drift og vedlikehold og gir dessuten systemet betydelig kapasitet eller evne til å greie driftstopper. Anlegget er innkledd og isolert på konvensjonell måte for ytterligere å spare varmeenergi.

Under driften blir brukt støperisand innmatet gjennom mate-ledningen 11 til lagerbeholderen 10, hvor den første og andre masse av brukt sand kontinuerlig tilføres i et forhåndsbestemt forhold via transportørene 31 og 15.

Forholdet bestemmes under hensyntagen til temperaturen av den andre masse av sand og den tid.som er til rådighet med hen-syn til oppholdstiden for blandingen av den første og andre masse i nevnte andre behandlingsstasjon, i henhold til den følgende formel:

hvor X = den prosentvise mengde av den første masse beregnet på mengden av den andre masse på vektbasis..

T er temperaturen av nevnte andre masse umiddelbart før den

blandes med den første masse.

t er gjennomsnittstemperaturen av blandingen, etter at like-vekt er oppnådd, i den første behandlingsstasjon.

Hvis, eksempelvis, T = 4 00°C og bør ønskes at blandingens temperatur ikke faller under 350°C, dvs. at t = 350°C, hvorved fullstendig forbrenning sikres på kort tid, så blir X = 13,15 %.

Hvis T = 500°C og t = 350°C, så blir X = 31,25 %.

Hvis T = 500°C og oppholdstiden kan være flere timer slik

at t kan være 300°C, så blir X = 41,67 %.

Hvis T = 600°C og t = 300°C, så blir X =51,72 %.

Under visse omstendigheter, når noe tap av sand-kvalitet og muligens noe røkdannelse kan tillates, kan X være 100 %,

da det er mulig å drive nevnte andre behandlingsstasjon ved en temperatur t på ca. 250-260°C.

Den sand som tilføres via transportøren 15 for tilveiebringelse av nevnte andre masse,, innmates i nevnte andre behandlingsstasjon 16 og forvarmes av den varme fluidiseringsluft som tilføres via, kanalen 18 i beholderen 17 blir sanden fluidisert og y-tterligere oppvarmet til en temperatur i området 4 30-600°C, fortrinnsvis 440-500°C og optimalt 450-470°C, hvilket er tilstrekkelig høyt til å brenne av harpiksen og derved rense sanden. Det fra hvirvelsjiktet overløpende materiale føres gjennom.uttaksrennen 26 og til siloen 30, hvor det blandes med den kolde første masse av brukt sand som frémmates av transpor-tøren 31. Blandingen kjøler den varme andre masse og oppvarmer den kolde første masse, som typisk har en temperatur i området 0-50°C, slik at de får en temperatur som ligger i området 250-\400°C, fortrinnsvis 300-350°C Den hastighet ved hvilken blandingen uttas fra siloen 30, er slik at sanden har en oppholdstid i siloen på 4 til 3 0 timer, fortrinnsvis 4 til 24 timer, hvilket er tilstrekkelig til å sikre den ønskede grad av behandling av den kolde andre masse.

Idet blandingen uttas fra bunnen av siloen 30, kjøles den

av, vanligvis, den første varmeveksler 42 og oppvarmer derved den luft som tjener til å fluidisere sanden i nevnte andre behandlingsstasjon 16.'

De ovenfor beskrevne temperaturer er de teoretiske temperaturer som ønskes. I praksis vil temperaturvariasjoner inntreffe både i tid og rom. Eksempelvis er det kjent at temperaturen i hvirvelsjiktet .i alminnelighet fluktuerer innenfor området 5°C, men under visse omstendigheter kan en større variasjon finne sted.

Temperaturvariasjoner i rom.kan også finne sted, og eksempelvis finner man i alminnelighet at sanden er 5°C koldere nær fordelningsrørene for fluidiseringsluft, og den ikke fluidiserte sand under fordelingsrørene vil selvsagt være progressivt enda koldere mot bunnen av beholderen.

Temperaturen i siloen 3 0 vil være noe lavere enn énn den

som er angitt ved varmebalanse-ligningen ovenfor. Den vil også falle med tiden, slik at etter eksempelvis en helg kan temperaturen falle med så meget som 100°C. Ved kontinuerlig drift kan imidlertid temperaturen på toppen av siloen ventes å være innenfor den forutsagte verdi med en margin på ca. 1'0-20°C, mens den nær bunnen kan være 2 0-5 0°C lavere. Temperaturfallet vil selvsagt akselerere gjennom varmevekslerområdet og gi en endelig utløpstemperatur i området 35-40°C.

I det foreliggende eksempel blir fremgangsmåten utført slik at det vil være 24 tonn sand i beholderen 30, og sand tilsettes og uttas .fra beholderen med en hastighet på 1 tonn pr. time, slik at det oppnåes en oppholdstid på 24 timer i beholderen 30.

Når driften utføres slik at det fra uttaksledningen 35 uttas 1 tonn sand pr. time, er det samlede energibehov rundt regnet 50 kW når den første behandlingsstasjon 16 drives ved en temperatur i området 430-600°C, fortrinnsvis 440-500°C og optimalt 450-470°C, og når man blander kold sand, dvs. den første masse med den varme andre masse, i forholdet 2-4 deler varm sand til 1 del kold sand, og med den andre behandlingsstasjon 29 ved en temperatur på 250-300°C. Den behandlede sand som uttas ved en temperatur i området 3 5-4 0°C, har en glødetapsverdi under 0,01 vekt%..

Ifølge en modifikasjon, som - er•illustrert på fig. 2, hvor de samme henvisningstall er anvendt for deler tilsvarende de som er vist på fig. 1, er kanalene 18, 19 og forléngelsen 36 sløyfet, og uttaksrennen 26 og skruetransportøren 31 leverer materialet direkte til ledning 28 uten anvendelse av klaff-ventilene 27 og 33, og ledning 28 ér lukket ved sin øvre ende.

I denne utførelsesform er det anbrakt en ledning 36a som rager direkte fra siloen 30 til cyklonen 20..Dette har en fordel at finstoffer fraskilles fra den luft som skal ledes inn ledning 36a ved toppen av siloen 30, og finstoffene blir således tilbake i denne, hvilket nedsetter belastningen på cyklonen 20.

Blåseren 23 er omplassert, som vist ved 23a, og kanalen 46 er lagt gjennom siloen 30 som illustrert ved 4 6a. Herved unngåes varmetap fra kanalen 4 6a, og ennvidere oppvarmes luften før den anvendes for fluidisering av sjiktet..

Sanden forlater siloen 30 via en utløpsledning 35a og.føres til en varmeveksler (ikke vist)., hvor sanden kjøles til en temperatur som ligger .i området 35-40°C. Varmeveksleren kan være av hvilken som helst ønsket type og kan være av samme art som den som er illustrert på fig. 1.

Oksygen for den langsomme forbrenningsprosess i beholderen 30 erholdes fra luft som strømmer gjennom sandmassen i beholderen og kommer inn i beholderen gjennom utløpet 35a og fjernes av en oppoverrettet trekk gjennom ledning 3 6a.

Ved denne og de øvrige utførelsesformer som er beskrevet i det foreliggende, kan selvsagt andre forbrenningsinne-holdende gasser anvendes, om det ønskes, og innføres i beholderen .ved hjelp av andre anordninger. Eksempelvis kan oksygen tilføres beholderen fra lagersylindre via dyser rundt den nedre ende av beholderen 30.

Tabell 1 nedenfor viser driftsbetingelsene når det gjelder et antall gjenvinningsoperasjoner utført på kieselsyre- eller zirkon-sand som var anvendt ved fremstilling' av støpegods. Etter behandling under de i tabell 1 angitte betingelser ble sanden på ny anvendt og funnet å gi støpeformer av høy kvalitet. Gjenvinningsoperasjonene i tabell 1 ble utført under anvendelse av den fremgangsmåte og det apparat som er vist på fig. 1.

Tabell 2 viser driftsbetingelsene ved et antall gjenvinnings-.operasjoner utført med kieselsyre- eller zirkon-sand som var anvendt for fremstilling av støpegods. Etter behandling under de i tabell 2 angitte betingelser ble sanden på ny anvendt og funnet å gi støpeformer' av høy kvalitet. Gjenvinningsoperasjonene i tabell 2 ble utført under anvendelse av den fremgangsmåte og. det apparat som er illustrert på fig. 2.

Skjønt en kontinuerlig prosess er beskrevet ovenfor, kan

prosessen:, om det ønskes, utføres som en charge-prosess.

Istedenfor å. blande den hele mengden av.nevnte andre masse av sand som behandles i den første behandlingsstasjon, med den første masse, kan man blande bare en del derav på nevnte måte., om det ønskes.

Det er blitt funnet at det oppnåes en-ølcning i det samlede utbytte/effektivitet ved den fremgangsmåte og det apparat som er beskrevet i forbindelse med tegningen, når temperaturen i hvirvelsjiktet synker og mengden av nevnte andre masse følgelig avtar til null. Fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse kan således anvendes både når en relativt stor mengde av nevnte andre masse tilsettes til en første masse som beskrevet i forbindelse med tegningen, og også når ingen andre masse i det hele tatt tilsettes såvel som ved hvilket som helst ønsket intermediært forhold mellom den første masse og den andre masse.

I det tilfelle hvor ingen andre masser av sand i det hele tatt mates til den første masse, kan et betydelig enklere apparat anvendes, idet hvirvelsjiktet 16 og dermed forbundne tilførsels-anordninger for sand og luft kan sløyfes. I dette tilfelle blir den andre masse oppvarmet til behandlingstemperaturen som ligger i området 250-400°C, eksempelvis på grunn av at den har vært anvendt i en tidligere produksjonsoperasjon, for eksempel ved

støping av jern-støpegods, hvor metalltemperaturen når en temperatur- .på 1300°c, og forholdet mellom sand og metall er av størrelsesorden 3:1, hvilket resulterer i en brukt sand.som-har en temperatur på ca. 300°C. Et sådant apparat er vist på fig. 3, hvor de samme henvisningstall er anvendt for tilsvarende

deler som anvendt på fig. 1 og 2. Det vil sees at beholderen .30 og cyklonen 20 er som beskrevet i forbindelse med fig. 2. Sand tilføres det indre av beholderen 30 gjennom en åpning"50 fra en trakt 51 til hvilken sanden tilføres fra en abrasjons-enhét 52 av konvensjonell art, til hvilken sanden innmates fra en utrystnings-innretning 51, til hvilken fylte former til-føres fra et støpeanlegg 52 via en avkjølingstransportør.

På grunn av den direkte tilførsel fra abrasjonsenheten 52 til beholderen 30 vil temperaturen av sanden i abrasjonsenheten være bare ubetydelig over temperaturen i beholderen 30. Hvis en innmatningsanordning over en lengre avstand er nødvendig som resultat av at abrasjonsenheten ligger langt borte fra beholderen 30, vil temperaturen av den sand som kommer inn i beholderen, være lavere enn temperaturen i sanden fra abrasjonsenheten, og varmeisolasjon og eventuelt oppvarmningsmidler kan være påkrevet for at kjølingen ikke skal bli for sterk.

Nedenstående tabell 3 viser driftsbetingelsene for et antall gjenvinriingsoperasjoner utført med kieselsyre-sand som var anvendt ved fabrikasjon av støpegods. Etter behandling under de i tabell 3 angitte betingelser ble sanden anvendt på ny og funnet og gi former av høy kvalitet. Gjenvinningsoperasjonene i tabell 3 ble utført under anvendelse av den fremgangsmåte og det apparat som er vist på fig. 3.

Alternativt kan en forvarmningsanordning anvendes for forvarmning av den første masse av sand. Denne forvarmningsanordning kan være som man ønsker, eksempelvis en elektrisk forvarmningsanordning, og kan eksempelvis omfatte et lignende hvirvelsjiktsarrangement som hvirvelsjiktet 16. Et slikt apparat er vist på fig. 4, hvor de samme henvisningstall er anvendt som i forbindelse med fig. 1 og 2 på tilsvarende deler, og det vil igjen.sees at beholderen 30 og cyklonen 20 er som beskrevet i forbindelse med fig; 2.

Nedenstående tabell 4 viser driftsbetingelsene ved et antall gjenvinningsoperasjoner utført med kieselsyre- eller zirkon-sand som var anvendt ved produksjon av støpegods. Etter behandling under de i tabell 4 angitte betingelser ble sanden anvendt på ny og funnet å gi støpeformer av høy kvalitet. Gjenvinningsoperasjonene i tabell 4 ble utført under anvendelse av den fremgangsmåte og det apparat som er vist på figur 4.

I denne utførelsesform blir sand tilført det indre av beholderen 30 gjennom en kanal 60 som fører fra en beholder 17,

i hvilken et hvirvelsjikt tilveiebringes med luftfordelingsrør 22 og elektriske varmeelementer'21, som beskrevet, i forbindelse med fig. 1. Sand tilføres beholderen 17 ved hjelp av en skrue-transportør 15,. igjen som beskrevet i forbindelse med fig. 1, fra en trakt 10a. I denne utførelsesform blir selvsagt hele innholdet i trakten 10a tilført beholderen 17 og deretter beholderen 30. I dette tilfelle kan den første masse oppvarmes til en temperatur som ligger i området 250-400°C i hvirvelsjiktet, i hvilket tilfelle liten eller ingen gjenvinning finner sted i hvirvelsjiktet, eller den kan oppvarmes til eh høyere temperatur, for eksempel opp til 600°C, i hvilket tilfelle gjenvinning av sand finner sted i hvirvelsjiktet, og gjenvinningsgraden av-henger av sandens oppholdstid i hvirvelsjiktet. Med det illu-strerte apparat er temperaturen av den sand som kommer inn i beholderen 30, bare ubetydelig under temperaturen i hvirvelsjiktet. Hvis det er nødvendig å tilføre sand over en lengre avstand, eksempelvis som resultat av at beholderen 17. ligger langt fra

beholderen 30, kan passende varmeisolasjon og/eller oppvarmnings-anordninger være nødvendig for å hindre for vidtgående kjøling av sanden.

Skjønt det tilfelle hvor et granulært materiale omfattende brukt støperisand inneholdende en spesiell type av harpiks-bindemiddel er blitt beskrevet, kan oppfinnelsen komme til anvendelse i forbindelse med. andre materialer, såsom brukt støperi-sand inneholdende andre organiske bindemidler, for eksempel lin-olje, cerealier etc, eller i forbindelse med annet granulært materiale, eksempelvis svakt fuktig sand eller salt.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte til behandling av granulært materiale, hvor en første masse av det .granulære materiale holdes ved en behandlingstemperatur i tilstrekkelig lang tid til at den ønskede behandling av materialet oppnås, karakterisert ved at det anvendes en behandlingstemperatur i området 250-400°C og en behandlingstid på minst 4 timer.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor behandlingstemperaturen ligger i området 300-350°C og behandlingstiden ligger i området 4-24 timer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den første masse innledningsvis oppvarmes til nevnte behandlingstemperatur under en fabrikasjonsprosess i hvilken massen er anvendt tidligere.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor den første masse innledningsvis oppvarmes til behandlingstemperaturen ved et forvarmningstrinn i hvilket den første masse plasseres i oppvarmningsrelasjon med en varmekilde.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor den første masse fluidiseres mens den oppvarmes.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor den første masse innledningsvis oppvarmes ved at man plasserer den. i varmeover-føringsrelasjon med en andre masse av nevnte materiale ved en temperatur over nevnte behandlingstemperatur, slik at temperaturen, av den første masse heves til nevnte behandlingstemperatur.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor man oppvarmer en andre masse av nevnte granulære.materiale til en temperatur over en første forhåndsbestemt temperatur, holder den nevnte andre masse over nevnte første forhåndsbestemte temperatur i minst et første forhåndsbestemt tidsrom for å behandle den nevnte andre masse av materiale, tilfører i det minste en del av nevnte andre masse, mens den er ved en temperatur over en andre forhåndsbestemt temperatur, til varmeoverføringsrelasjon med nevnte første masse av granulært materiale for å oppvarme nevnte første masse til behandlingstemperaturen som er over en tredje forhåndsbestemt temperatur, og holder den første masse over nevnte tredje forhåndsbestemte temperatur i minst et andre forhåndsbestemt tidsrom for å.behandle den første masse.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor den nevnte andre masse fluidiseres mens den.er ved nevnte temperatur over. nevnte første forhåndsbestemte temperatur.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, hvor nevnte tilfør-sel til varmeoverføringsrelasjon omfatter at man blander den, eller en" del av den, nevnte andre masse med den første masse.

10. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 7-9, hvor nevnte første forhåndsbestemte temperatur ligger i området 430-600°C, nevnte andre forhåndsbestemte temperatur ligger i området 250-600°C, og nevnte tredje forhårhdsbestemte temperatur ligger i området 250-350°C.

11. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, hvor det granulære materiale er sand inneholdende et organisk bindemiddel,, og en forbrenningsunderholdende. gass tilføres til nevnte første masse mens denne holdes ved nevnte behandlingstemperatur for avbrenning av det organiske bindemiddel i sanden..