Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In Eisengie\u00dfereien entweichen Schadstoffe nach dem Abgie\u00dfen der Metallschmelzen in Sandformen infolge der hohen Gie\u00dftemperaturen aufgrund von Pyrolyse der organischen Zusatzstoffe, die in Formsand und Kernsanden enthalten sind.
\nDie bisherigen Versuche, diese Situation durch Modifizierung der Formstoffbindersysteme zu verbessern waren nur von geringem Erfolg.
\nZiel der vorliegenden Arbeit war deshalb, durch Zugabe von Additiven den Brennwert der entstehenden Gie\u00dfgase zu steigern und eine lang anhaltende Flamme zu erreichen. Hierdurch k\u00f6nnen die Gie\u00dfgase in statu nascendi unsch\u00e4dlich gemacht werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Ermittlung der genauen Emissionsraten wurde zun\u00e4chst eine Versuchskammer mit einem Volumen von 17 m\u00b3 gebaut. Zweck dieser Kammer war es, durch einen genau dosierten Zuluftstrom die in der Abluft enthaltenen Schadstoffe aus den Gie\u00dfformen quantifizieren zu k\u00f6nnen.
\nIn der ersten Phase des Projektes wurde zun\u00e4chst der Stand der Technik dargestellt. Um R\u00fcckschl\u00fcsse auf den Grad der Wirksamkeit des neuen Verfahrens ziehen zu k\u00f6nnen war es notwendig, die charakteristischen Emissionen der Binderverfahren Cold-Box, Wasserglas, Furanharz, und Croning zu er-fassen und deren zeitlichen Aussto\u00df nach dem Gie\u00dfen einer Form mengenm\u00e4\u00dfig darzustellen.
\nDer Nachweis der Schadstoffe erfolgte mittels so genannter Aktivkohler\u00f6hrchen, \u00fcber die ein mittels Gasuhr gemessener Volumenstrom der zu untersuchenden Me\u00dfluft gesaugt wird. Die Schadstoffe in der belasteten Luft werden am Anreicherungsmedium, der Aktivkohle, angereichert. Der quantitative Nachweis der aufgenommenen Schadstoffe erfolgt dann mittels gaschromatographischer Analyse.Nach der Definition des Standes der Technik wurde in verschiedenen Versuchsreihen der Brennwert der Gie\u00dfgase angereichert.
\nDiese Anreicherung erfolgte sowohl innerhalb als auch au\u00dferhalb der Gie\u00dfform.
\nHierdurch konnte eine l\u00e4ngere Brenndauer der entweichenden Gie\u00dfgase erreicht werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Emissionen f\u00fcr den gew\u00e4hlten Versuchaufbau konnten f\u00fcr alle Kernmaterialien dargestellt werden. Untersucht wurden speziell die so genannten BTEX-Aromaten Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylol (ortho- und para) sowie Styrol. Der charakteristische Verlauf der Emissionsraten \u00fcber die Zeit beruht auf einer abfallenden Exponential-Funktion. Die mit einem mobilen Flammenionisationsdetektor (FID) direkt gemessenen Gesamt-Kohlenwasserstoffmengen best\u00e4tigten diesen Verlauf.
\nEs zeigte sich, dass die mit Furanharz gebundenen Sande in Summe die h\u00f6chsten Emissionen aufweisen, gefolgt von Sanden nach dem Croningverfahren. An dritter Stelle lagen die untersuchten Sandformen mit Sandkernen nach dem Cold-Box-Verfahren. Die niedrigsten Emissionen waren bei den Kernen aus Wasserglas zu verzeichnen. Da dieses Verfahren jedoch Nachteile in Punkto Kernzerfall und Kernfestigkeit hat, kann es nicht grunds\u00e4tzlich als das beste Verfahren f\u00fcr die Gie\u00dfereiindustrie betrachtet werden.
\nDurch die Erh\u00f6hung des Brennwertes der entweichenden Gie\u00dfgase konnte eine deutlich l\u00e4ngere Brenndauer der Flamme auf der Gie\u00dfform erreicht werden.
\nDie besten Resultate konnten bei der Verfahrensvariante Zusatzbrennstoff au\u00dferhalb der Gie\u00dfform verzeichnet werden. Durch die Nachverbrennung der Gie\u00dfgase in einer definierten Gaskammer mit Erdgaszuf\u00fchrung konnten Schadstoffminderungen um bis zu 60 Prozent erreicht werden. Problematisch ist hier allerdings die Erdgasversorgung, die nur bei station\u00e4ren Gie\u00dfformen, also im Handformguss zum Einsatz kommen kann.
\nDie Variante in der Gie\u00dfform kann auch bei automatischen Formanlagen eingesetzt werden, bei denen die Formk\u00e4sten nach dem Gie\u00dfen auf einer K\u00fchlstrecke bis zur Ausleerstation weitergetaktet werden. Bei dieser Variante konnten ebenfalls eine deutlich l\u00e4ngere Brenndauer erreicht werden. Allerdings ist es im Rahmen des Forschungsprojektes nicht gelungen, die Abh\u00e4ngigkeiten von Gie\u00dfgewicht und zu dosie-render Additivmenge sowie deren optimaler Positionierung abschlie\u00dfend zu definieren.
\nAnzumerken ist bei der letzten Variante noch, dass hierf\u00fcr ein Umbau von Modellplatten erforderlich ist, der, gem\u00e4\u00df dem derzeitigen Stand der Forschungsergebnisse, nicht nur mit erheblichen Kosten, sondern auch mit einer Verringerung der Gussst\u00fccke je Formkasten verbunden ist.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Eine Ver\u00f6ffentlichung der Ergebnisse in Fachzeitschriften sind in Planung. Hier ist allerdings noch das Ende des Patentverfahrens abzuwarten. Die erstellte Diplomarbeit wurde daher bis zum 30.09.2007 mit einem Sperrvermerk versehen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das untersuchte Verfahren konnte als ein wirksames Instrument zu Verringerung von Emissionen eingesetzt werden. Ziel weiterer Forschung muss nun die Implementierung des Verfahrens in bestehende Gro\u00dfanlagen sein. Hierzu m\u00fcssen die notwendigen Dosiervorrichtungen entwickelt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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