Parhaat käytännöt hiekan elvytykseen. Mekaaninen ja terminen elvytys SVY Opintopäivät Tommi Sappinen, TkK (DI) Aalto Yliopisto

Transkriptio

1 Parhaat käytännöt hiekan elvytykseen Mekaaninen ja terminen elvytys SVY Opintopäivät, TkK (DI) Aalto Yliopisto

2 Esityksen agenda 1. Lyhyesti hiekankierrosta ja elvytyksestä 2. Mekaaninen elvytys 3. Terminen elvytys 4. Muita asioita 5. Johtopäätökset 2

3 Mitä on hiekankierto ja elvytys? Perinteisessä systeemissä muotin purkamisen jälkeen käsitelty hiekka voidaan käyttää sellaisenaan tai sekoittaa se uuden hiekan joukkoon Puhutaan kiertohiekasta, joka on usein vain täyttöhiekkaa Uutta hiekkaa käytetään yhä esimerkiksi pintahiekkana? 3

4 Elvytys Valimohiekkojen elvytys tarkoittaa jotakin fyysistä, kemiallista tai termistä prosessia, jossa hiekka käsitellään niin, että sitä voi ongelmitta käyttää neitseellisen hiekan sijasta muottien ja keernojen kaavauksessa. Parhaimmillaan elvytys puhdistaa hiekkamassan yksittäisten hiekkarakeiden pintoja myöten Joissakin tapauksissa kuitenkin elvytys voi tarkoittaa vain tietyn osuuden parantamista suuremmasta määrästä kiertohiekkaa. Ennen: Jälkeen: 70% kiertohiekkaa + 30% uutta 100% elvytettyä hiekkaa 4

5 Mekaaninen elvytys Yksinkertainen periaate Mekaaniset iskut hajottavat hiekkasidoksia Riittävän kovilla iskuilla myös hiekkarakeita ympäröiviä sideainekalvoja Usein samankaltaista kuin muottien purkaminen ja valukappaleiden puhdistus Tärkeä osa kaikkien valimoiden hiekkasysteemejä Hyvin juokseva yksiraehiekka on perusedellytyksenä myös useille tehokkaammille elvytystekniikoille Eri tekniikoita esimerkiksi täristys, murskaus, sinkopuhdistus ja pneumaattinen elvytys 5

6 Täristyshierto Yleisiä tärypöydät Käytetään myös muottien purkamiseen Teho riippuu moottorin tehosta, verkon aukkojen koosta ja pöydälle kohdistuvasta painosta Myös metallin jäämät tehostavat elpymistä Omega 6

7 Murskaus Omega Hiekkarakeita hierretään erilaisilla menetelmillä työkalua, laitteen seiniä, toisia hiekkarakeita tai vastinlevyjä vasten Yleistä myös muottien purkamisessa ja esimerkiksi metallien erottelussa 7

8 Sinkopuhdistus Yleisempi valukappaleiden puhdistuksessa Kovalla vauhdilla iskevät teräskuulat hajottavat sideaineita erittäin tehokkaasti Huonona puolena teräskuulien erottelu hiekan joukosta 8

9 Pneumaattinen Paineilma ampuu hiekkarakeita suurella nopeudella vastinlevyjä päin Tehokkain fyysinen tapa hajottaa yksittäisten rakeiden sideainekalvot Vaatii esikäsitellyn juoksevan hiekan Simpson 9

10 Modernia teknologiaa Esimerkiksi Didion Rotary Lump Crusher / Sand Reclaimer Pyörivässä rummussa on kaksi kammiota rei ityksillä ja terillä Ottaa vastaan muotin purkamisesta jääneet kokkareet Samanaikaisesti hajottaa, elvyttää ja lajittelee Myös pölynpoisto ja metallien erotus Saa myös asennettua kaasupolttimen, jolloin voi elvyttää taivasalla säilytettyä jätehiekkaa 10

11 Didion 11

12 Terminen elvytys Sideaineiden poistumista tehostetaan polttamalla Tehokkaampi etenkin hiekkarakeita ympäröivien kalvojen poistamisessa Varsinkin kemiallisesti kovettuvien systeemien elvytyksessä Kvartsihiekalla edulliset faasimuutokset Matalakvartsin lämpölaajeneminen jää korkeakvartsilla pysyväksi Myös sisäisten jännitysten aiheuttama heikentyneiden hiekkarakeiden hajoaminen 12

13 Leijupetitekniikka Maksimoidaan kuumuudelle altistuva pinta-ala leijuttamalla hiekkarakeita poltinkammiossa Suuret ilmamäärät ja energiankulutus ongelmana Toisaalta ilmamäärä mahdollistaa samanaikaisen pölynpoiston Kehityssuunnat kaasupolttimien korvaamiseen matalamman ilmamäärän lämmönlähteillä Tutkimusta esimerkiksi infrapunasta ja mikroaalloista 13

14 Modernia teknologiaa Esimerkiksi Gudgeon Thermfiren Stacked bed teknologia Samanaikaisesti jäähdytetään ja lämmitetään päällekkäisillä leijupedeillä Vähäisempi kokonaisilmamäärä Myös erilaiset rumpu-uunit ja kuilu-uunit 14

15 Gudgeon 15

16 EnviroAir Palmer 16

17 Nuutajärvi Uusi suomalainen terminen elvytyslaitos Perustuu rumpu-uuniin Kehitetty elvyttämään usean valimon hiekkoja 17

18 18

19 19

20 Pölynpoisto Elvytystekniikasta ja kiertosysteemistä riippumatta aina tärkeää riittävä pölynpoisto Liiallinen hienoaines nostaa sideaineiden kulutusta Hienoaines myös sisältää eniten epäpuhtauksia Tekniikoita esimerkiksi syklonit, kuitusuodattimet ja sähkösuodattimet 20

21 Muita tekniikoita Märkäelvytys Samanaikainen pesu ja hierto Erittäin tehokas puhdistamaan hiekkaa Ongelmana syntyvä jätevesi ja liete Jäädytyselvytys Tutkittu erittäin alhaisilla lämpötiloilla olevan haurastuttava vaikutus useisiin sideaineisiin Tehostetaan mekaanisella hierrolla Tuorehiekkasysteemissä myös mahdollista saada bentoniitti ja kivihiili talteen 21

22 Johtopäätökset Mekaaninen elvytys ja pölynpoisto ovat aina tärkeitä Esimerkiksi termisen elvytyksen tehokkuus riippuu yleensä hiekan juoksevuudesta Termisellä elvytyksellä saavutetaan merkittäviä etuja Energiankulutus ja päästöt tulee silti huomioida Yhdistämällä terminen elvytys mekaaniseen elvytykseen ja pölynpoistoon saadaan parhaita tuloksia Energiatehokkaat ja useita valimoita palvelevat keskitetyt laitokset voivat olla parempi ratkaisu valimokohtaisille investoinneille 22

23 Kysymyksiä?

24 Lähteitä sr_series_thermal_sand_reclaimation.htm 24

25 Kiitos! Aalto Yliopisto