Термическая регенерация формовочного песка

Термическая регенерация формовочного песка

Реферат

Изобретение относится к способу регенерации формовочных песков, которые содержат примеси жидкого стекла, а также к формовочному материалу, который может быть получен данным способом.

Литейные формы для изготовления металлических изделий по существу изготавливают в двух конструкциях. Первую группу образуют так называемые стержни или изложницы. Литейная форма собрана из них, по существу образуя матрицу для получения отливки. Вторую группу образуют полые тела, так называемые питатели, которые действуют в качестве компенсирующих резервуаров. Они принимают жидкий металл, обеспечивая посредством подходящих средств, чтобы металл дольше оставался в жидкой фазе, чем металл, находящийся в литейной форме, образующей матрицу. Если металл затвердевает в матрице, жидкий металл может течь из компенсирующего резервуара в целях компенсации сокращения объема, сопровождающего затвердевание металла.

Литейные формы состоят из огнеупорного материала, например, кварцевого песка, зерна которого связывают подходящим связующим агентом после формования литейной формы, в целях обеспечения достаточной механической прочности литейной формы. Формовочную смесь, которая обработана подходящим связующим агентом, таким образом, используют для изготовления литейных форм. Огнеупорный основной формовочный материал предпочтительно присутствует в заливаемой форме, так чтобы его можно было залить в подходящую полую форму и уплотнить в ней. Связующий агент создает твердую когезию между частицами основного формовочного материала, так чтобы литейная форма приобрела необходимую механическую стабильность.

Литейные формы должны удовлетворять различным требованиям. В ходе самого процесса отливки они должны, прежде всего, проявлять достаточную стабильность и термостойкость в целях приема жидкого металла в полую форму, образованную из одной или более литейных (частичных) форм. После начала процесса отвердевания механическая стабильность литейной формы обеспечивается отвердевшим слоем металла, который образуется параллельно стенкам полой формы. Материал литейной формы теперь должен разрушиться под влиянием тепла, высвобождаемого металлом, таким образом, что она утрачивает свою механическую прочность, то есть когезия между индивидуальными частицами огнеупорного материала исчезает. Этого достигают посредством связующего агента, например, разлагающегося под действием тепла. После охлаждения отвердевшую отливку встряхивают, и в этом случае материал литейных форм идеально распадается на мелкий песок, который можно вылить из пустот металлической формы.

Как органические, так и неорганические связующие агенты можно использовать для изготовления литейных форм, которые можно отверждать в каждом случае холодными или горячими способами. В данном контексте холодными способами обозначены те способы, которые осуществляют по существу при комнатной температуре без нагревания литейной формы. Отверждение обычно имеет место в данном случае посредством химической реакции, которая запускается, например, газом, пропускаемым в качестве катализатора через форму, которую нужно отверждать. При горячих способах смесь формовочных материалов нагревают до достаточно высокой температуры после формования с целью, например, удаления растворителя, содержащегося в связующем агенте, или с целью инициации химической реакции, посредством которой связующий агент отвердевает, например, в результате сшивания.

В настоящее время такие органические связующие агенты часто применяют для изготовления литейных форм, в которых реакция отверждения ускоряется газообразным катализатором, или которые отверждают путем взаимодействия с газообразным отверждающим агентом. Эти способы обозначены как способы "холодного ящика" (способ "cold-box").

Примером изготовления литейных форм с использованием органических связующих веществ является так называемый способ полиуретанового холодного ящика. Первый компонент состоит из раствора полиола, главным образом, фенольной смолы. Второй компонент представляет собой раствор полиизоцианата. Таким образом, согласно US 3409579 А, два компонента полиуретанового связующего вещества подвергают взаимодействию путем пропускания газообразного третичного амина через смесь основного формовочного материала и связующего агента после формования. Реакция отверждения полиуретановых связующих агентов включает аддитивную полимеризацию, то есть реакцию без какого-либо удаления побочных продуктов, таких как, например, вода. Дополнительные преимущества этого способа холодного ящика включают хорошую производительность, точность размеров литейных форм, а также хорошие технические свойства, такие как прочность литейных форм, время обработки смеси основного формовочного материала и связующего агента и т.д.

Органические способы горячего отверждения включают способ горячего ящика, основанный на фенольных или фурановых смолах, способ теплого ящика, основанный на фурановых смолах, и способ оболочкового литья по Кронингу, основанный на новолачных фенольных смолах. При способах горячего ящика и теплого ящика жидкие смолы обрабатывают с получением смеси формовочного материала, используя латентный отверждающий агент, который эффективен только при повышенной температуре. При способе по Кронингу основные формовочные материалы, такие как кварц, хромовая руда, циркониевый песок и т.д., заключают в оболочку при температуре примерно от 100 до 160°C новолачной фенольной смолой, которая при данной температуре является жидкой. Гексаметилентетрамин добавляют в качестве партнера реакции для последующего отверждения. При вышеуказанных технологиях горячего отверждения формование и отверждение имеет место в нагреваемых устройствах, которые нагревают до температуры вплоть до 300°C.

Независимо от механизма отверждения все органические системы объединяет то, что во время заливки жидкого металла в литейную форму они претерпевают термическое разложение, и в то же время могут высвобождаться примеси, такие как, например, бензол, толуол, ксилол, фенол, формальдегид и высшие, частично не идентифицированные, продукты крекинга. Действительно было возможно свести к минимуму эти выбросы посредством различных мер, но их невозможно полностью избежать в случае органических связующих веществ. Даже в гибридных системах неорганических и органических веществ, которые содержат фракцию органических соединений, такие как, например, связующие агенты, применяемые в способе резол-CO₂, такие нежелательные выбросы происходят во время отливки металлов.

Чтобы избежать выброса продуктов разложения в ходе процесса отливки, должны быть использованы связующие агенты на основе неорганических веществ, или которые по большей мере содержат очень малую фракцию неорганических соединений. Такие системы связующих агентов некоторое время уже известны. Разработаны системы связующих агентов, которые можно отверждать путем введения газов. Такая система описана, например, в GB 782205, в которой в качестве связующего агента используют щелочное жидкое стекло, которое можно отверждать путем введения CO₂. В DE 19925167 описана экзотермическая смесь для питателя, которая содержит щелочной силикат в качестве связующего агента. Кроме того, разработаны системы связующих агентов, которые являются самоотверждающимися при комнатной температуре. Такая система, основанная на фосфорной кислоте и оксидах металлов, описана, например, в US 5582232. Наконец, известны неорганические связующие системы, которые отверждают при более высоких температурах, например, в нагретых устройствах. Такие связующие системы горячего отверждения известны, например, из US 5474606, в котором описана связующая система, состоящая из щелочного жидкого стекла и силиката алюминия.

В процессе изготовления отливок накапливаются большие количества использованного формовочного песка с примесью остатков связующего агента. Таким образом, использованный песок необходимо либо утилизировать, либо обработать пригодным способом, так чтобы его было возможно повторно использовать для изготовления литейных форм. То же применимо к так называемому избыточному песку, то есть к песку, который смешан со связующим агентом, но не отвержден, а также к стержням или фрагментам стержней, которые не претерпели отливку.

Наиболее широко применяют механическую регенерацию, при которой остаток связующего агента или продукты распада, остающиеся в использованном формовочном песке после отливки, удаляют с помощью фрикционирования. С этой целью песок можно, например, подвергать энергичным движениям таким образом, чтобы остатки связующего агента, прилипшие к зернам этого песка, были удалены в результате трения между соседними зернами песка. Затем остатки связующего агента можно отделить от песка путем просеивания и обеспыливания.

Однако часто остатки связующих агентов невозможно полностью удалить из песка с помощью механической регенерации. Кроме того, в результате сильных усилий, действующих на зерна песка во время механической регенерации, может происходить сильное истирание, либо зерна песка могут дробиться. Песок, обработанный механической регенерацией, таким образом, обычно не обладает таким же качеством, как новый песок. Если механически регенерированный песок, таким образом, используют для изготовления литейных форм, в результате могут быть получены отливки более низкого качества.

В целях удаления остатков органических связующих агентов использованный формовочный песок можно нагревать, подавая при этом воздух, так что остатки связующего агента сгорают. В DE 4111643 описан аппарат для непрерывной регенерации использованных формовочных песков, связанных синтетической смолой. В этом случае после механической предварительной очистки использованный формовочный песок подают на стадию термической регенерации, на которой остатки органического связующего агента, остающиеся на зернах песка, сгорают. Стадия термической регенерации включает промежуточный подогреватель песка, каскадную печь, работающую непрерывно по противоточному принципу с псевдоожиженными слоями, расположенными друг над другом на индивидуальных стадиях, а также охладитель песка. Холодный воздух, с усилием протекающий через охладитель песка в спиралях, подают в печь в виде горячего воздуха для создания турбулентности. Его также используют в качестве воздуха форсунки. Кроме того, горячий воздух из внутренней части охладителя песка подают в промежуточный подогреватель песка для нагревания песка. Таким образом, достигают распределения температуры в печи, которое ни в одной точке не приводит в результате к сгоранию, которое является неполным и, следовательно, образует вредные отработанные газы.

Обычно использованный песок отделяют от отливки перед вторичной обработкой. Однако также известен способ, при котором отливки вместе со стержнями и формы, изготовленные с использованием органических связующих агентов, нагревают в печи до температуры примерно от 400 до 550°C в течение достаточно длительного времени сразу после отливки. Параллельно с удалением органического связующего агента термическая обработка также вызывает металлургическую модификацию отливки.

Таким образом, в ЕР 0612276 В2 описан способ термической обработки отливки с песчаным литейным стержнем, приклеенным к ней, который включает связывание песка со сгораемым связующим агентом, посредством чего песок может быть восстановлен из песчаного литейного стержня. В данном случае отливку вносят в печь и нагревают в печи таким образом, что части песчаного литейного стержня отделяются от отливки. Отделенные песчаные частицы, собранные внутри печи, восстанавливают. Стадия восстановления процесса в данном случае включает по меньшей мере одно псевдоожижение отделенных частей песчаного литейного стержня внутри печи. Псевдоожижение отделенных частей песчаного литейного стержня можно осуществить, например, путем введения сжатого воздуха, посредством чего песчаные частицы поддерживают в виде суспензии.

Использованные формовочные пески, загрязненные неорганическими связующими агентами, такими как жидкое стекло, например, можно подвергать вторичной обработке механической регенерацией. В данном контексте термическая предварительная обработка использованного песка может достичь придания хрупкости пленке связующего агента, окружающей песчаное зерно, так что пленку связующего агента можно легче очистить механическим путем.

В DE 4306007A1 описана термическая обработка формовочного песка, загрязненного жидким стеклом. Использованный формовочный песок получают из форм, которые были отверждены кислотными газами, в основном, диоксидом углерода. Использованный формовочный песок первоначально механически дробят, а затем нагревают до температуры, превышающей 200°C. Благодаря термической обработке загрязняющие компоненты разрушаются или претерпевают такое преобразование, что формовочный песок пригоден для следующего процесса формования. Описание не включает примеров, так что точное выполнение этого способа остается неясным. В частности, не описано, очищают ли связующий агент механически зернами песка после термической обработки использованного песка.

В DE 1806842A также описан способ регенерации использованных формовочных песков, при котором использованный песок первоначально подвергают отжигу, а затем специально обрабатывают для удаления остатков связующего агента. В этом случае все использованные формовочные пески можно использовать как таковые независимо от того, были ли они связаны органическими или неорганическими связующими агентами. Обработка путем промывания водой рекомендована исключительно для формовочных песков, связанных цементом. С целью удаления остатков связующего агента из отожженного использованного формовочного песка отожженный песок первоначально охлаждают, и какие-либо остатки связующего агента, которые могут все еще присутствовать, удаляют из него путем мягкого фрикционирования или трения песчаных зерен. Затем песок просеивают и обеспыливают.

Отожженный песок предпочтительно охлаждают ударным способом водой до температуры несколько выше 100°C, в результате чего запускаются напряжения, вызванные усадкой, в остатках связующего агента, и вследствие внезапного образования пара остатки связующего агента усилием отрываются от поверхности песчаного зерна, приводя в результате к тому, что остатки связующего агента можно легче удалить из песчаных зерен.

M. Ruzbehi, Giesserei 74, 1987, стр.318-321, сообщают об исследованиях термомеханической регенерации формовочных материалов, имеющих связующую систему жидкое стекло-эфир. Вследствие термической обработки использованного песка система жидкое стекло-эфир, используемая в качестве связующего агента, становится хрупкой и может быть, следовательно, легче очищена механическим путем от песчаных зерен.

Автор предполагает, что содержание Na₂O является критическим для регенерации песка, связанного жидким стеклом. По мере того как содержание Na₂O увеличивается, огнеупорность песка уменьшается. Эфирные остатки, остающиеся в использованном песке при использовании связующей системы жидкое стекло-эфир, приводят в результате к неконтролируемому поведению при отвердевании при его повторном использовании. Поскольку концентрация эфирных остатков в использованном песке может быть определена только с трудом, автор использует содержание Na₂O регенерированного песка в качестве меры для вторичной обработки, то есть удаления связующего агента из использованного песка. После повторной циркуляции песка равновесие содержания Na₂O в регенерированном использованном песке устанавливается в результате примерно седьмого цикла. Во время термической обработки использованный песок нагревают примерно до 200°C. В результате спекания песчаных зерен не происходит. На микроскопических фотографиях термически обработанных песчаных зерен можно наблюдать некоторую хрупкость и разрыв пленки связующего агента, так что его можно очистить механически от песчаного зерна.

Однако показано, что имеет место только весьма неполная очистка связующего агента, и зерна после обработки имеют грубую поверхность. По сравнению с новым песком регенерированный использованный песок проявляет ряд недостатков. Таким образом, регенерированный использованный песок можно выстреливать менее эффективно на общепринятых пескометных стержневых машинах. Это известно, например, на основании более низкой плотности литейных форм, изготовленных из регенерированного использованного песка. Литейные формы, изготовленные из регенерированного использованного песка, также проявляют более низкую прочность. Наконец, время обработки смесей формовочных материалов, полученных из регенерированного использованного песка, короче, чем для смесей, полученных с использованием нового песка. Смеси формовочных материалов, изготовленные из регенерированного механическим путем использованного песка, значительно быстрее становятся покрытыми коркой.

Время обработки таких смесей формовочных материалов, полученных из механически регенерированного использованного песка, может быть улучшено в результате добавления в смесь формовочных материалов примерно от 0,1 до 0,5 масс.% воды, которая возможно смешана с тенсидом. Эта мера может также улучшить прочность литейной формы, изготовленной из этой смеси формовочных материалов. Однако для регенерированного использованного песка не достигают качества нового песка благодаря этой мере. Кроме того, результаты являются воспроизводимыми только до ограниченной степени, так что в процессе изготовления литейных форм возникают погрешности, которые не могут быть приемлемыми в промышленном производстве как таковом.

Неорганические связующие агенты, в частности, основанные на жидком стекле, в значительной степени растворимы в воде даже после отвердевания литейной формы. Следовательно, обработка формовочного песка также может быть выполнена путем вымывания водой остатка неорганического связующего агента на песке. Вода может быть уже использована для очистки отливки от прилипшего использованного песка. Таким образом, например, технологическая линия, описанная в ЕР 1626830, обеспечивает удаление стержня путем размачивания. Однако регенерация использованного песка не обсуждена.

В DE 102005029742 описан способ обработки литейных формовочных материалов, где некоторую часть использованного формовочного песка промывают водой. Для этой цели использованный песок, связанный с неорганическим связующим агентом, отделяют в сухом виде от отливки после отливки. Большие куски дробят в сухом виде. Дробленый песок просеивают до получения указанного размера зерен и удаляют нежелательные мелкие фракции. Просеянный песок делят на два потока, где один поток подают в буферный склад. Другой поток промывают водой до тех пор, пока поверхность зерен не очищается достаточно от остатка связующего агента и продуктов процесса отливки. После промывания промывную воду отделяют, и песок высушивают. Затем фракцию просеянного использованного песка, извлеченную из буферного склада, можно снова добавлять к промытому песку.

Влажная очистка использованного формовочного песка сама по себе очень эффективна. Прочность стержней, изготовленных из промытого, регенерированного использованного песка примерно соответствует значениям, достигаемым при использовании нового песка. Однако время обработки для этих смесей формовочных материалов, изготовленных из регенерированного использованного песка, несколько короче, чем при использовании нового песка. Однако очистка использованного песка является весьма дорогостоящей, поскольку накапливаются большие количества промывной воды, которая должна быть снова очищена. Другой недостаток состоит в том, что влажный песок должен быть снова высушен перед повторным использованием.

В DE 3815877 C1, наконец, описан способ отделения систем неорганических связующих агентов во время регенерации использованных формовочных песков, при котором суспензию использованного песка, например, в воде обрабатывают ультразвуком. Бентонит, жидкое стекло и цемент указаны как примерные системы связующих агентов. Согласно предпочтительному воплощению использованный песок можно подвергнуть термической обработке перед обработкой ультразвуком.

Предпочтительные температурные интервалы для термической предварительной обработки указаны как 400-1200°С, особенно предпочтительно 600-950°C. Обработка использованного песка, к которому бентонит/углерод прилипают в качестве остатков связующего агента, описана в примерах. Термическую обработку используют для удаления углерода, который становится обогащенным в форме полиароматических углеродов при концентрации в бентоните, которая не дает возможности непосредственного вторичного использования.

Как объяснено выше, важность связующих агентов на основе жидкого стекла возрастает для изготовления литейных форм, поскольку вредные выбросы во время процесса отливки могут быть, таким образом, значительно снижены. Недавно разработаны очень эффективные связующие агенты на основе жидкого стекла для литейной промышленности, которые содержат фракции тонкодисперсного оксида металла, в частности, тонкодисперсного диоксида кремния. Эти связующие агенты отвердевают в горячем виде, то есть посредством выпаривания воды, содержащейся в жидком стекле. В результате добавления тонкодисперсного оксида металла, среди прочего, прочность непосредственно после извлечения из нагретого аппарата повышена до такой степени, что можно также изготовить очень сложные стержни, используя этот неорганический связующий агент. Такой связующий агент на основе жидкого стекла описан, например, в WO 2006/024540 А.

В процессе регенерации использованных песков, которые были прежде отверждены в горячем виде с использованием такого связующего агента на основе жидкого стекла, однако, наблюдали, что регенерированный использованный песок обладает сниженным временем обработки при повторном использовании с этим связующим агентом на основе жидкого стекла. В целях преодоления этой проблемы и достижения пригодного времени обработки для промышленных применений большее количество нового песка, например, можно добавить к регенерированному использованному песку в целях снижения относительной доли связующего агента, захваченной регенерированным использованным песком. Также возможно смешать регенерированный использованный песок с другими регенерированными использованными песками, обладающими другими свойствами. Использованные пески выбраны таким образом, чтобы достичь удовлетворительного времени обработки после возобновленного добавления связующего агента, содержащего жидкое стекло.

В результате использования вновь разработанных связующих агентов на основе жидкого стекла, как уже описано, возможно также изготавливать стержни и формы, обладающие очень сложной геометрией. Поскольку в результате возрастающих более строгих нормативов выбросов и охраны труда следует ожидать, что значимость неорганических связующих агентов для литейной промышленности возрастет, в будущем накопятся большие количества использованных песков с примесью жидкого стекла, которые должны быть вторично обработаны. Следовательно, существует высокая потребность в способах регенерации использованного формовочного песка, которые должны быть просты для осуществления и должны обеспечить воспроизводимое качество регенерированного использованного песка, то есть регенерированный использованный песок должен обладать по существу такой же способностью к обработке, как и новый песок.

Таким образом, целью изобретения являлась разработка способа вторичной обработки формовочных песков с примесью жидкого стекла, который можно осуществлять просто и выгодно, таким образом, чтобы песок обладал высоким качеством для изготовления литейных форм даже после вторичной обработки. В частности, данный способ должен позволить регенерировать те использованные пески, которые были прежде отверждены с использованием связующего агента на основе жидкого стекла, к которому, среди прочего, добавлен дисперсный оксид металла, в частности, диоксид кремния, для повышения прочности.

Эта цель достигнута способом, имеющим признаки пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные воплощения способа согласно изобретению составляют сущность зависимых пунктов формулы изобретения.

Неожиданно обнаружено, что когезия между зернами формовочного песка значительно снижается, если использованную литейную форму, которая присутствует после отливки металла, нагревают в течение достаточно длительного времени до температуры по меньшей мере 200°С. Формовочный песок, подвергнутый вторичной термической обработке, не проявляет преждевременного отверждения после повторного использования со связующим агентом на основе жидкого стекла. Время обработки регенерированного использованного песка сравнимо со временем обработки нового песка. В данном случае отсутствует необходимость в механической очистке связующего агента от песчаных зерен после термической обработки. Скорее регенерированный использованный песок можно повторно использовать непосредственно после термической обработки. Можно осуществить классификацию для удаления зерен завышенного размера, например, путем просеивания или пневмосепарации.

Авторы изобретения считают, что в процессе регенерации использованного песка путем механической очистки связующего агента от песчаных зерен, или в процессе по меньшей мере частичной влажной обработки небольшие количества дисперсного/в форме частиц оксида металла, в частности, диоксида кремния, захватываются регенерированным использованным песком во вновь изготовленную смесь формовочных материалов. Этот дисперсный оксид металла может предположительно запускать преждевременное отверждение жидкого стекла, которое значительно снижает время обработки смеси формовочных материалов.

Однако если использованный песок подвергают термической обработке, как при способе согласно изобретению, дисперсный оксид металла, присутствующий в связующем агенте, прилипшем к песчаным зернам, предположительно осуществляет стеклообразование прилипшего жидкого стекла. На песчаном зерне образуется стеклоподобный слой из жидкого стекла, который обладает только низкой реакционностью. Это проявляется, например, в том, что количество экстрагируемых ионов натрия уменьшается в процессе регенерации песка и является очень низким в регенерированном песке.

Прочность использованной литейной формы значительно уменьшается вследствие термической обработки, так что она распадается даже в случае слабого механического воздействия. Механизм распада в данном случае неясен. Однако авторы изобретения считают, что жидкое стекло, прилипающее к формовочному песку, по меньшей мере частично взаимодействует с песчаным зерном, и тонкая стеклянная оболочка может образоваться на поверхности указанного песка под влиянием дисперсного оксида металла, в частности, диоксида кремния. Поверхность песчаного зерна в результате этого является более гладкой, так что после возобновления включения в смесь формовочных материалов ее можно обрабатывать без каких-либо проблем в пескометных стержневых машинах для получения форм.

Жидкое стекло, остающееся на песчаном зерне, просто приводит к незначительному увеличению размера зерна, так что формовочный песок можно пропускать через несколько циклов, после чего вторично обработанные песчаные зерна отделяют, например, в процессе классификации с последующей термической регенерацией, таком как стадия просеивания, вследствие избыточного увеличения в размере.

За ходом регенерации использованного формовочного песка можно следить, например, путем определения поглощения кислоты, которое является мерой экстрагируемых ионов натрия, все еще присутствующих в использованном песке. Если формовочный песок все еще содержит агрегаты значительного размера, их первоначально дробят, например, используя молоток. Затем формовочный песок можно дополнительно просеивать с помощью сита, которое, например, имеет размер ячейки 1 мм. Затем определенное количество формовочного песка суспендируют в воде и подвергают взаимодействию с определенным количеством соляной кислоты. Количество кислоты, которое не прореагировало с формовочным песком или с жидким стеклом, прилипшим к формовочному песку, можно затем определить с помощью обратного титрования NaOH. Затем можно определить поглощение кислоты формовочным песком на основании разности между количеством использованной кислоты и обратным титрованием.

В дополнение к поглощению кислоты, однако, можно также использовать другие параметры для прослеживания хода термической обработки. Например, можно использовать pH или проводимость суспензии формовочного песка. Эту суспензию можно получить путем суспендирования, например, 50 г формовочного песка в одном литре дистиллированной воды. Во время термической обработки песчаные зерна приобретают гладкую поверхность. Таким образом, например, текучесть песка можно также использовать в качестве параметра.

Свойства смеси формовочных материалов, которая получена из регенерированного формовочного песка, например, время ее обработки, или свойства формы, изготовленной из данной смеси формовочных материалов, например, ее плотность или сопротивление изгибу, можно дополнительно использовать для оценки термической обработки использованного формовочного песка.

При применении способа согласно изобретению для промышленного применения возможно проводить процесс, например, таким образом, чтобы определять параметры путем систематической серии испытаний.

Таким образом, образцы использованного формовочного песка можно термически обработать, систематически варьируя температуру обработки и время обработки. Затем можно определять поглощение кислоты в каждом случае для образцов, вторично обработанных термически.

В каждом случае смесь формовочных материалов готовят из индивидуальных образцов и определяют время ее обработки. Кроме того, изготавливают пробные изделия из смеси формовочных материалов и определяют их плотность или сопротивление изгибу. Затем из пробных изделий выбирают те, свойства которых соответствуют требованиям, а затем, например, поглощение кислоты релевантного образца вторично обработанного формовочного песка используют в качестве критерия термической обработки большего масштаба.

Способ согласно изобретению для вторичной обработки использованных формовочных песков легко выполним, и сам по себе он не требует сложных аппаратов. Регенерированный формовочный песок, полученный способом согласно изобретению, обладает примерно такими же свойствами, как новый песок, то есть формы, изготовленные из вторично обработанного формовочного песка, обладают сравнимой прочностью и сравнимой плотностью. Кроме того, смесь формовочных материалов, изготовленная из регенерированного формовочного песка путем добавления жидкого стекла, обладает примерно таким же временем обработки, как смесь формовочных материалов на основе нового песка. Таким образом, способ согласно изобретению обеспечивает простой и экономичный способ, посредством которого использованный формовочный песок с примесью связующего агента, содержащего жидкое стекло, может быть вторично обработан, где смесь формовочных материалов или использованный формовочный песок содержит дисперсный оксид металла.

Подробно, способ согласно изобретению вторичной обработки использованных формовочных песков с примесью жидкого стекла включает следующее:

- берут использованный формовочный песок, который содержит примесь связующего агента на основе жидкого стекла, в который добавлен дисперсный оксид металла; и

- подвергают использованный формовочный песок термической обработке, где использованный формовочный песок нагревают до температуры по меньшей мере 200°c, в результате чего получают регенерированный формовочный песок.

Понятие «использованный формовочный песок» означает любой формовочный песок с примесью жидкого стекла, который нужно поставлять для вторичной обработки, где дисперсный оксид металла добавлен к жидкому стеклу при предшествующем цикле изготовления для улучшения исходной прочности литейной формы. Оболочка связующего агента, прилипшего к использованному формовочному песку, таким образом, все еще содержит дисперсный оксид металла. Использованный формовочный песок может также иметь происхождение из использованной литейной формы. Использованная литейная форма может присутствовать в виде целой формы или может быть разбита на несколько частей или фрагментов. Использованную литейную форму можно также раздробить до такой степени, чтобы она снова находилась в форме формовочного песка с примесью жидкого стекла. Использованная литейная форма может представлять собой литейную форму, которая уже использована для отливки металла.

Однако использованная литейная форма может также представлять собой литейную форму, которая не использована для отливки металла, возможно, в связи с тем, что она является излишней или дефектной. Частичные формы литейных форм включены подобным образом. Например, для отливки металла можно использовать перманентные формы, так называемые изложницы, которые используют в комбинации с литейной формой, состоящей из формовочного песка, отвержденного жидким стеклом. Последняя может быть вторично обработана способом согласно изобретению. Использованный формовочный песок также понимают как избыточный песок, который, например, остался в расходном бункере или в питающих трубопроводах пескометной стержневой машины и еще не отвержден.

Жидкое стекло, содержащееся в качестве связующего агента в использованном формовочном песке, содержит согласно изобретению дисперсный оксид металла. В вышеприведенном применении формовочного песка, в процессе изготовления смеси формовочных материалов этот оксид металла добавлен к связующему агенту на основе жидкого стекла в целях улучшения исходной прочности формы, изготовленной из смеси формовочных материалов. Использованный формовочный песок может состоять полностью из формовочного песка с примесью такого связующего агента. Однако также возможно регенерировать другие использованные формовочные пески вместе с использованным формовочным песком, описанным выше. Такие другие использованные формовочные пески могут, например, представлять собой формовочные пески с примесью органических связующих агентов или формовочные пески с примесью связующего агента на основе жидкого стекла, к которому не добавлен дисперсный оксид металла. Чтобы обладать способностью использовать преимущества способа согласно изобретению, в частности, отсутствие необходимости в механическом отделении остаточного связующего агента от песчаного зерна после термической регенерации, фракция использованного формовочного песка с примесью связующего агента на основе жидкого стекла, к которому добавлен дисперсный оксид металла, предпочтительно составляет выше, чем 20 масс.%, предпочтительно выше, чем 40 масс.%, в частности, предпочтительно выше, чем 60 масс.%, особенно предпочтительно выше, чем 80 масс.%, относительно количества формовочного песка, подлежащего регенерации.

Под дисперсным оксидом металла понимают в данном случае очень мелкий оксид металла, первичные частицы которого предпочтительно имеют средний диаметр менее чем 1,5 мкм, в частности, предпочтительно между 0,10 мкм и 1 мкм. Однако частицы большего размера могут также образоваться в результате агломерации первичных частиц.

В процессе практического применения способа согласно изобретению преобладающая часть использованного формовочного песка накапливается в процессе вторичной обработки использованных литейных форм. Согласно предпочтительному воплощению использованный формовочный песок, таким образом, присутствует в