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BU Foundry Northern Europe BU Foundry Northern Europe

Emissionsminderung in Bentonitgebundenen Formstoffen

Cornelis Grefhorst Dr. Oleg Podobed

Sandra Böhnke Dr. Dieter Genske

S&B Industrial Minerals GmbH

BDG-Umwelttag Düsseldorf 30. September 2014

BU Foundry Northern Europe

2004

― 2

007

2000

― 2

004

GO - APIC

ENVIBOND®

- Danish Technological Institute

- Svenska Gjuteriföreningen Service AB

- Castings Technology International

- Volvo Powertrain Corporation

- Vanguard Foundry Ltd.

- Laycast Ltd.

- S&B Industrial Minerals GmbH

- DISA Industries GmbH

TU Krakow


• Emissionsquellen • Mögliche Alternative • Änderungen der Formstoffeigenschaften • Labor- und Technikums-Prüfungen • Praxis: Erfahrungen und Ergebnisse


Emissionen Bentonitgebundener Formstoffe

Gußteil

Formsand

Kern

Emissionen Kerbinder und organisch Additive

Emissionen Formsand (zumeist Kohlenstaub)


Emissionen Bentonitgebundener Formstoffe

Kern Emissionen

Kohle Emissionen Kern Emissionen

Formsand ( QS + Bentonit + Kohle) ( Kornverteilung und Verdichtung) Kohle Kondensate

Kern Kondensate

Adsorption und Akkumulation in Formstoff( Filter)

Kohle Emissionen

Kern ( QS + Binder + Additiv)

Metall

Minimale Emissionen von Trennmittel, Schlichten, Kernkleber


Kohlenstaub • Einfach in der Anwendung • Kostengünstig • Funktionell

Nachteile • Bildung von Verkokungsrückständen • Emissionen und Bildung von Kondensaten • Gefahrpotential (Selbsterhitzung, ATEX)


Alternative

• Prozess optimieren. (minimal)Verbrauch Bentonit und GKB

• Bentonite verwenden, die mit Zusätzen modifiziert sind


Prozeßkohlenstoff

• Selektierter makrokristalliner Graphit, der in den Bentonit eingearbeitet wird Prozeßkohlenstoff

• Es entsteht ein neuer Bentonit, Farbe grau


QUICKBOND

1,5

1,7

1,9

2,1

2,3

2,5

2,7

2,9

3,1

3,3

3,5

A 2 3 4 6 8 9 10Zahl der Umläufe

Grü

nzug

fest

igke

it [N

/cm

²]

Ca-Bentonit

IKO BOND D

Quickbond D

bayr. Bentonit


QUICKBOND

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6


Nas

szug

fest

igke

it [N

/cm

²]

Ca-Bentonit

IKO BOND D

Quickbond D

bayr. Bentonit


QUICKBOND

11

12

13

14

15

16

17

18

19


Grü

ndru

ckfe

stig

keit

[N/c

m²]

Ca-Bentonit

IKO BOND D

Quickbond D

bayr. Bentonit


Aktivton (MB) %

Druckfestigkeit

CASE STUDY, Messungen in einer Giesserei

QUICKBOND


CASE STUDY, Messungen in einer Giesserei Spaltfestigkeit

Prüfkörpergewicht (g)


Nasszugfestigkeit

Druckfestigkeit pro % Bentonit


Gießerei-Umstellung auf Bentonit mit Prozeßkohlenstoff

3

3,5

4

12 13 14 15 16 17 18

Schlammstoff [%]

Was

serg

ehal

t [%

]

mit Prozeßkohlenstoff

ohne Prozeßkohlenstoff

Verdichtbarkeit 42,1%

Verdichtbarkeit 42,9%


Messungen im Technikum


Messungen im Technikum

New ENVIBOND® Classic


Gasentwicklung (Gießereisande)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 10 20 30 40 50 60 70

Time, s

Gas

evo

lutio

n ra

te (c

m3 /g

s)

CO-H1CO-H2


Technikum Gießereisande

Emission of gases [mg/kg green sand] Sample

Weight of

sample

Volume of gases Benzene Toluene Ethylobenzene Xylene

[g] [dm3/kg] 2008 191.29 20.91 141.15 16.73 0.52 3.66

2008 191.13 20.93 116.15 14.13 0.52 3.14

Average 2008 - 20.92 128.65 15.43 0.52 3.40

2007 189.32 25.35 206.53 28.52 1.58 7.92

2007 191.70 25.04 206.57 22.95 0.52 5.74

Average 2007 - 25.20 206.55 25.74 1.05 6.83


FTIR, labortechnische Bestimmung von Emissionen

Probensammler (beheizte Transferleitung 180°C zur Vakuumpumpe)

Verdünnunsgeinheit

Detektionseinheit

Probenvorbereitungseinheit


Labortechnische Bestimmung von Emissionen

Thermische Zersetzung von Materialproben mit simultaner Bestimmung der Pyrolysegase

Gasprobensampler 180°C Ofen 900°C Quarzglasrohrreaktor


Gefährliche Verbindungen in Pyrolsegasen

B- Benzen T- Toluen E- Ethylbenzen X- Xylene Naphthalen

Aromatische Verbindungen Aliphatische Verbindungen Toxische Gase

Alkane Methan CH4 Ethan C2H6 Propan C3H8

Kohlendioxid CO Schwefeldioxid SO2 Cyanwasserstoff HCN


Vergleich BTEX Emissionen Formsandproben

ENVIBOND®


Vergleich CO Emissionen Formsandproben

ENVIBOND®


Vergleich Alkane Emissionen Formsandproben

ENVIBOND®


Vergleich Emissionspotenzial von Formsanden


Vergleich Emissionspotenzial von Kernsanden


Emission in der Gießerei 2007 2008 90kg casting, 43 mold/h Pouring / Cooling BTX BTX Benzene 100 60 Benzene set to 100 Toluene 53 0 Xylene 40 0 Shake Out Benzene 67 53 Toluene 67 67 Xylene 67 0 Pouring / Cooling OU 2007 OU 2008 1st measurement 1814 1986 2nd 3058 3087 3rd 2362 534 In tendency no difference Shake Out 1st measurement 6232 3883 2nd 4492 1825 3rd 16483 1536 In tendency lower odor

emissions during shake out


Entwicklung CO am Arbeitsplatz


BTEX Reduction of 40 to 60% due to ENVIBOND EMISSIONS of BTEX - Remaining % after ENVIBOND

0

20

40

60

80

100

120

GAS Benzene Toluene Ethyl-Benzene Xylen Total BTEX

Before SET to 100 Foundry 1 Foundry 2 Foundry 3 Foundry 4


Beobachtungen bei der Umstellung in der Gießerei

• Weniger Rauch • Sand ist nicht so intensiv schwarz • Weniger CO • Gussoberfläche OK • Mehr Sandanhaftungen • Mehr Neigung zu Schülpen ( Gießsystem) • Weniger Penetrationsdefekte (Grauguss)


Cost-benefit

Weniger BTEX und CO

Weniger Kondensate in Altsand

Weniger Bentonit Verbrauch

Rezepturkosten

Sandaustrag

Ausgußsystemänderungen

…Clean FOUNDRY costs

benefits

BU Foundry Northern Europe S&B Industrial Minerals

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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