Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Gie\u00dfformen werden aus feink\u00f6rnigem Sand mit diversen chemischen Bindemitteln sowie weiteren Zusatzstoffen, z. B. Glanzkohlenstoffbildnern, hergestellt. Aufgrund der thermischen Belastung beim Gussprozess kommt es zur Freisetzung fl\u00fcchtiger Bestandteile. Diese teilweise geruchsintensiven und gesundheitsgef\u00e4hrdenden Stoffe stellen eine erhebliche Arbeitsplatz- und Umweltbelastung dar. Die bisher eingesetzten Absaug- und Filteranlagen sind sehr kosten- und energieintensiv. Alternativ bestehen Potentiale zur Reduzierung der Umweltbelastungen durch Prim\u00e4rma\u00dfnahmen. Dabei ist zun\u00e4chst zu kl\u00e4ren, welche Stoffe zu welchem Zeitpunkt die belastenden Emissionen verursachen. Hierzu wurde ein neuartiges Analytiksystem zur Geruchsmessung im Gie\u00dfereiwesen benutzt. Die Ergebnisse flossen in die Entwicklung geruchsarmer bzw. geruchsfreier sowie \u00f6kologisch unbedenklicher Zuschlagstoffe als Binder und Glanzkohlenstoffbildner f\u00fcr Gr\u00fcnsandverfahren ein.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Bestimmung nicht umweltvertr\u00e4glicher Stoffe, die w\u00e4hrend des Abgie\u00dfprozesses entstehen, wird ein neuartiges Analysensystem Smart-Nose (Elektronische Nase) mit massenspektroskopischer Bestimmung der Emissionen benutzt und auf die Belange der Gie\u00dfereiindustrie abgestimmt. Nach Beschaffung und Inbetriebnahme der Smart-Nose wurden am Gie\u00dfereiinstitut der RWTH Aachen Untersuchen an Rohstoffen der beteiligten Zulieferer durchgef\u00fchrt. Weiterhin wurde die Messmethodik und das Pyrolyseverfahren zur Simulation der betrieblichen Emissionen im Labor weiterentwickelt.
\nBei Geruchsminimierungsversuchen in der Gie\u00dferei Fischer, Mettmann wurden Parallelmessungen mit der Smart-Nose unter Produktionsbedingungen durchgef\u00fchrt.
\nDas Institut f\u00fcr Gie\u00dfereitechnik, D\u00fcsseldorf erprobte die Anwendung der Smart-Nose bei \u00f6lfaktormetrischen Messungen; diese Untersuchungen werden in Zusammenarbeit mit Firma IKO – Minerals GmbH nach Beendung des Projektes weitergef\u00fchrt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand zur Untersuchung des Zersetzungsverhaltens gie\u00dfereispezifischer Stoffe der Einsatz einer sogenannten Elektronischen Nase
\nDie Versuche im Einzelprobenstrahlungsofen haben gezeigt, dass mit dieser Messmethode aus der zeitlichen \u00c4nderung der Massenintensit\u00e4ten bestimmter, ausgew\u00e4hlter Massenzahlen Grundlagenkenntnisse \u00fcber das Zersetzungsverhalten der Glanzkohlenstoffbildner gewonnen werden k\u00f6nnen. Die einfache Probenvorbereitung und die hohe Reproduzierbarkeit der Messergebnisse stellen die Basis f\u00fcr eine ge-zielte Rohstoffuntersuchung dar. Neben kinetischen Aussagen ist dabei besonders der qualitative und quantitative Vergleich der Pyrolyseprodukte f\u00fcr eine gezielte Rohstoffauswahl von Interesse. Weiterhin liefern die Ergebnisse einen hilfreichen Beitrag, um das Emissionsverhalten von Glanzkohlenstoffbildnern mittels Prim\u00e4rma\u00dfnahmen reduzieren zu k\u00f6nnen. Bei der Mischung verschiedener Glanzkohlenstoffbildner machen sich Wechselwirkungen bemerkbar, die sowohl zu einer Erh\u00f6hung als auch zur Verringerung der auftretenden Emissionen f\u00fchren k\u00f6nnen. Durch Variation der Mischungsverh\u00e4ltnisse sowie der eingesetzten Glanzkohlenstoffbildner gilt es diese Erkenntnis weiter zu vertiefen. In wieweit dadurch eine Ver\u00e4nderung des Glanzkohlenstoffbildungsverm\u00f6gen einer solchen Mischung herbeigef\u00fchrt wird, bleibt ebenfalls weiteren Arbeiten vorbehalten.
\nDurch den Einsatz eines Lasers zur Temperaturbeaufschlagung konnte ein Verfahren entwickelt werden, welches eine genaue Betrachtung der ablaufenden Vorg\u00e4nge im Formstoff oberhalb 1000\u00b0C erm\u00f6glicht. Die spontane Bildung einer Emissionswolke erm\u00f6glichte Untersuchungen bei diesen hohen Temperaturen. Im Hinblick auf das Zersetzungsverhalten der verschiedenen Glanzkohlenstoffbildner war neben den unterschiedlichen maximalen Zersetzungstemperaturen besonders die zeitlich versetzte Bil-dung von Naphtalin durch Rekombination bedeutungsvoll. Durch eine weitere Anpassung des gew\u00e4hlten Versuchsaufbaus kann neben der Untersuchung des Zersetzungsverhaltens auch die Gasdruckproblematik mit einbezogen werden. Eine gasdichte Reaktionskammer sowie die Integration eines Ventilators zur Verwirbelung der Emissionswolke sind als Hauptma\u00dfnahmen umzusetzen.
\nDie f\u00fcr die Formstoffuntersuchungen modifizierte Simulationszersetzungsmesszelle bietet ohne aufwendige Gie\u00dfversuche eine Basis zur Ermittlung der Emissionen bei Zersetzungsprozessen auch im Labor. F\u00fcr zuk\u00fcnftige Arbeiten ist besonders das Pyrolyseverhalten verschiedener Glanzkohlenstoffbildner-Mischungen von Interesse. Materialbedingt beschr\u00e4nken sich die Untersuchungen auf den Temperaturbereich bis 1000\u00b0C. Um diese Untersuchungen auch auf den oberen Temperaturbereich ab 1100\u00b0C auszudehnen zu k\u00f6nnen, ist es erforderlich, ein hochtemperaturbest\u00e4ndiges Suszeptormaterial einzusetzen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Stoff- und Geruchsmessungen , Gie\u00dferei- Erfahrungsaustausch, 11\/ 2001 , Grefhorst – Kleimann
\nProjektvorstellung GIFA , 1998 , Posterpr\u00e4sentierung auf dem Stand der IKO Minerals
\nDissertation von L. Meiser , November 2000, Band 23 RWTH Aachen .<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Projektrahmen hat die Elektronische Nase ihre universelle Einsetzbarkeit zur Untersuchung des Zersetzungsverhaltens verschiedener gie\u00dfereispezifischer Stoffe unter Beweis gestellt.
\nIn dem Projekt gewonnene Kenntnisse \u00fcber das Zersetzungsverhalten von Glanzkohlenstoffbildnern und Kernbindemittel k\u00f6nnen in den Bereichen Qualit\u00e4tskontrolle und Produktentwicklung genutzt werden. Mit Hilfe der Elektronischen Nase k\u00f6nnen Gase und Abgase gemessen und charakterisiert werden. Neben der Verwendung der Elektronischen Nase als reine Analytikkomponente ist es weiterhin denkbar, dieses System zur Regelung von Stoffkreisl\u00e4ufen wie z. B. dem Glanzkohlenstoffhaushalt eines Formsandkreislaufes einzusetzen. Die M\u00f6glichkeit qualitative und quantitative Aussagen in ein und derselben Messung zu machen, sind als Basis anzusehen, eine oder mehrere Regelgr\u00f6\u00dfen, die bis dato noch nicht n\u00e4her spezifiziert sind, kontinuierlich zu erfassen und als Steuersignal f\u00fcr die Glanzkohlenstoff-Zugabemenge zu verwenden. Dies bleibt allerdings weiteren Arbeiten vorbehalten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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