Brevet FR2713523A1 — publié le 19950616

PROCEDE DE REGENERATION DE SABLE DE FONDERIE USAGE COMPORTANT UN CERTAIN POURCENTAGE DE SUBSTANCES FAIBLEMENT MAGNETIQUES La présente invention se rapporte à un procédé de régénération de sable de fonderie usagé comportant une certaine proportion de substances faiblement magnétiques. Dans un procédé connu de ce genre (DE-C-3 642 916), on soumet un sable de fonderie usagé présentant un caractère fortement oolithique, successivement à des étapes de tamisage, de recuit, de projection pour traitement aux chocs, de séparation dans un champ magnétique faible et de séparation dans un champ magnétique fort. Le circuit complet du procédé est très onéreux, en particulier du fait de l'étape de recuit et il entraîne une importante dépense en énergie. L'objet de la présente invention est précisément de proposer un procédé du genre ci-dessus, dans lequel le courant de sable usagé est déjà séparé avant la régénération en un sable usagé facile à régénérer et en un sable usagé difficile à régénérer. Ceci est obtenu grâce à l'invention du fait que l'on sépare le courant de sable usagé, qui comporte au plus % de sable de fonderie, à l'aide d'un ou de plusieurs aimants à grande puissance, en au moins deux courants partiels et que l'on réalise une régénération du courant partiel le moins magnétique, contenant de faibles quantités de bentonite. Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, l'on soumet le courant partiel contenant la faible quantité de bentonite à une régénération mécanique et/ou pneumatique et/ou thermique. L'on sépare le sable à la sortie par un aimant à grande puissance à une vitesse de défilement d'au moins 0,2 à 1,Om/s. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, l'on monte en amont de l'étage d'aimants une combinaison d'étages ou bien des étages individuels réalisant les étapes de procédé suivantes: broyage, tamisage, criblage et séchage. Selon encore un autre mode de réalisation du procédé, les valeurs caractéristiques ou paramètres de matériau du moule tels que la teneur en boue et/ou la valeur au bleu de méthylène et/ou la conductivité électrique, mesurée dans l'éluat du matériaux et/ou le degré d'oolithisation, atteignent dans la fraction magnétique au moins 1,3 fois les valeurs obtenues dans le sable de la fraction non magnétique. Selon encore un autre procédé de l'invention, le pourcentage en poids de la fraction magnétique n'est pas supérieur à 40% de la quantité de sable à la sortie. A la place de la régénération, on peut ramener le courant partiel non magnétique, directement dans le circuit de sable de fonderie et évacuer le courant partiel magnétique hors du circuit de sable de fonderie. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, l'on sépare en deux courants partiels le sable s'écoulant tout préparé dans le sable de fonderie usagé, à l'aide d'un aimant à grande puissance et l'on évacue le courant partiel magnétique. La base de l'invention repose sur le phénomène physique selon lequel la bentonite qui se rencontre dans la nature avec une teneur en Fe203 ou Fe304 de 1 à 5%, présente des propriétés faiblement magnétiques. Il est5 ainsi possible de séparer le sable de fonderie dans un étage équipé d'au moins un aimant à grande puissance en deux courants partiels: un courant partiel peu ou pas magnétique (3) sur la figure et un courant partiel magnétique beaucoup plus magnétique (4) sur la figure. En outre l'expérience a montré que, par exemple, la régénération mécanique ou thermique est d'autant plus difficile que la teneur en bentonite ou ce que l'on appelle le degré "d'oolithisation", c'est à dire la teneur en bentonite brûlée dans le sable usagé, est élevée. Pour un sable usagé "de mélange" moyen, présentant un degré d'oolithisation d'environ 12%, la durée de régénération atteint 30 à 35 minutes et la production de matériau restant 30 à 40% de la quantité totale à la sortie. En troisième argument, le procédé selon l'invention repose sur l'observation que dans une grande partie des fonderies, comme par exemple dans une fonderie mécanisée et motorisée, le sable usagé se compose d'un mélange de grains de quartz qui sont enrobés d'une couche de bentonite et de grains de quartz qui sont complètement exempts de bentonite mais qui contiennent cependant des restes de liants organiques (sable à noyau plus propre). Ces propriétés des matériaux constituent une condition essentielle pour la faisabilité du procédé. On a représenté schématiquement sur la figure unique le circuit de régénération de sable de fonderie usagé selon l'invention. En soumettant un courant de sable usagé (1) à l'action d'un aimant à grande puissance (2), de préférence d'un aimant permanent, on arrive à séparer largement ces deux genres de sable. Ceci n'est cependant valable que lorsque le pourcentage de sable de fonderie dans le mélange est inférieur à 65%. La précision de séparation du procédé est en conséquence d'autant meilleure que le pourcentage de sable de fonderie contenu dans le mélange est plus faible. Le cas échéant, on peut disposer devant la séparation magnétique une séparation par densité et/ou une séparation par granulométrie. Pour du sable usagé d'une fonderie motorisée et mécanisée, la séparation pourrait être réalisée de telle façon qu'il se trouve, dans la fraction non magnétique (3), 5/7 de sable à noyau largement plus propre et dans la fraction magnétique (4), 2/7 de sable de moulage concentre. Comme dans la fraction non magnétique (3), sont toujours contenues encore de faibles traces de sable de fonderie avec de la bentonite, on ne peut pas réutiliser directement ce sable comme sable à noyau. Mais on arrive facilement à réaliser une régénération mécanique (en 5), environ à la moitié de la durée du processus, en divisant par deux la quantité de matière restante produite. La séparation, selon l'invention, du sable usagé entraîne ainsi une diminution drastique des frais de régénération et de la quantité de matériau restant à évacuer. Le sable de moulage à nouveau concentré à partir de la fraction magnétique (4) peut être conduit à nouveau dans le circuit de sable de fonderie, car il faut alors en général fournir en compensation une certaine quantité de sable. Des substances de valeur encore présentes telles que de la bentonite active et du charbon actif sont ramenées dans le système. Une séparation en amont est également intéressante en cas d'intégration d'une régénération thermique (5). Les sables contenant de la bentonite ne sont alors pas soumis à un frittage et ne conduisent pas à une augmentation du pH du produit régénéré. Des recherches préalables ont montré qu'un sable séparé par un aimant à grande puissance donnait, après un traitement thermique, une résistance de noyau supérieure de 30% à celle du sable régénéré sans étape de séparation en amont. Le procédé et en outre à utiliser lorsqu'il est nécessaire d'évacuer hors du sable usagé (1) ou du produit régénéré (6), ce que l'on appelle des accumulateurs exothermiques qui contiennent, le cas échéant, de l'oxyde de fer servant de donneur d'oxygène. Ces accumulateurs sont munis en régle général de liants contenant des silicates de verres solubles et, en conséquence, ils perturbent considérablement la réutilisation d'un sable régénéré. Du fait de leurs faibles propriétés magnétiques et de leur granulométrie très fine, ces éléments ne peuvent être éliminés hors du produit régénéré (6) qu'à l'aide d'aimants à grande puissance (2). Il se produit déjà avantageusement une séparation des éléments à partir du sable usagé présent (1). Le sable usagé est évacué du bâtiment de broyage, de préférence en un emplacement spécial de dépôt de sable, sinon les accumulateurs exothermiques qui sont broyés dans le bâtiment pour constituer un matériau à granulométrie fine risquent de se mélanger avec le sable usagé. Des recherches ont montré qu'après une séparation magnétique des composants accumulateurs, le sable usagé (1) arrivant dans le bâtiment de broyage est apte à y être régénéré mécaniquement. Les micro-pellets ou micro-boulettes contenues dans le produit régénéré (6), à partir des particules agglomérées de poussière de bentonite, peuvent avantageusement être évacuées par un aimant à grande puissance (7), également après un étage de régénération mécanique ou pneumatique (5). Par suite de l'usure par frottement au cours du mélange du sable usagé, ainsi qu'au cours du processus de coulée, il apparaît des particules de quartz plus fines qui se mélangent dans le sable avec l'argile de liaison et qui s'agglutinent en ce que l'on appelle des micro- pellets ou micro-boulettes présentant une granulométrie inférieure à 2 mm. Ces micro-pellets sont, dans certaines conditions, très difficiles à désagréger par une régénération mécanique et elles restent par conséquent dans le produit régénéré (6). Une séparation magnétique (7) qui suit, sépare ces micro-pellets du produit régénéré et améliore les propriétés du courant de sable régénéré (8). Des recherches pilotes ont montré à ce sujet une augmentation de 25 à 30% de la résistance des noyaux. Le courant de matière séparé restant (9) peut être rejeté ou bien être ramené dans le circuit de régénération. Une autre possibilité d'intégration consiste à réaliser une épuration du sable de fonderie en circulation (1) à l'aide d'aimants à grande puissance. On sépare alors comme pourcentage magnétique, les particules de bentonite qui ont été déjà soumises à une cuisson complète, la bentonite qui n'est plus apte à assurer une liaison et le reste des accumulateurs exothermiques. Une autre possibilité consiste à épurer le sable neuf ou frais introduit dans la fonderie. En particulier, les pays qui sont à un niveau de développement industriel encore limité actuellement, possèdent souvent des installations de préparation de sable neuf qui sont munies d'un nombre insuffisant d'étages d'épuration. Par suite de cette situation, on doit utiliser pour la préparation des noyaux du sable neuf mal préparé et y ajouter jusqu'à 30% de liant en résine synthétique. Grâce à la séparation du sable neuf (1) à l'aide d'aimants à grande puissance (2) en une fraction magnétique (4) et en une fraction non magnétique (3), on peut utiliser la fraction non magnétique épurée (3) directement comme sable à noyau, ce qui peut réduire jusqu'à 30% la demande en liant. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de régénération de sable de fonderie usagé présentant un certain pourcentage de substances faiblement magnétiques, caractérisé en ce que l'on sépare le courant de sable usagé, qui comporte au plus 65% de sable de fonderie, à l'aide d'un ou plusieurs aimants à grande puissance, en au moins deux courants partiels et l'on réalise une régénération du courant partiel le moins magnétique contenant de faibles quantités de bentonite. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on soumet le courant partiel contenant la plus faible quantité de bentonite, à une régénération mécanique et/ou pneumatique et/ou thermique. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on sépare le sable à la sortie par un aimant à grande puissance à une vitesse de défilement d'au moins 0,2 à 1,0 m/sec. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on monte, en amont de l'étage d'aimants, une combinaison d'étages ou des étages individuels réalisant les étapes de procédé suivantes: broyage, tamisage, criblage, séchage. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les valeurs caractéristiques ou paramètres du matériau du moule tels que la teneur en boues et/ou la valeur au bleu de méthylène et/ou la conductivité électrique mesurée dans l'éluat du matériau et/ou le degré d'oolithisation, atteignent dans la fraction magnétique au moins 1,3 fois les valeurs obtenues dans le sable de la fraction non magnétique. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le pourcentage en poids de la fraction magnétique n'est pas supérieure à 40% de la quantité de sable à la sortie. 7.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'à la place de la régénération, on raméne le courant partiel non magnétique directement dans le circuit de sable de fonderie et l'on évacue le courant partiel magnétique hors du circuit de sable de fonderie. 8.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on sépare en deux courants partiels le sable neuf s'écoulant tout préparé dans le sable de fonderie usagé, à l'aide d'un aimant à grande puissance, et l'on évacue le courant partiel magnétique.