Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die in der Sandgusstechnik verwendeten Form- und Kernsande werden heute in hohem Ma\u00dfe mit Bindern auf organischer Basis hergestellt, um die im hohen Anforderungen an Ma\u00dfhaltigkeit und Oberfl\u00e4cheng\u00fcte zu erf\u00fcllen. Problematisch an diesen Systemen sind bei der Verarbeitung, nach dem Abguss und bei der Ausformung auftretende Umwelt belastende und gesundheitssch\u00e4dliche Emissionen.
\nDagegen sind anorganische Binder in der Verarbeitung und im Abguss weitgehend schadstofffrei; die entsprechenden Altsande sind leicht wieder aufzubereiten. Die technologischen Eigenschaften liegen jedoch in der Regel unterhalb denen organischer Bindersysteme.
\nProjektziel war, den Anteil organisch gebundener Formstoffe zur Minimierung der Umweltbelastungen beim Leichtmetallguss zu reduzieren und organisch gebundene Formstoffe nur noch in den Bereichen einzusetzen, wo dieses technologisch unbedingt erforderlich ist. In anderen Bereichen der Formen sollen anorganisch mit Ton gebundene Formstoffe zum Einsatz kommen.
\nDieses Konzept ist aus technischer Sicht f\u00fcr den Gussprozess bereits einsetzbar. Probleme eines gemischten Einsatzes anorganischer und organischer Binder entstehen bei den nach dem Abguss anfallenden Altsanden, die sich beim Wiedereinsatz nach der Aufbereitung nicht ohne weiteres vertragen.
\nWenn eine getrennte Wiederaufarbeitung erfolgt, lassen sich mit einer Kombination organisch und anorganisch gebundener Formsande aus \u00f6kologischer Sicht folgende Reduzierungen erzielen :
\na.\tEnergieeinsatz bis zu – 44%
\nb.\tMaterialverbrauch bis zu – 27%
\nc.\tStaubanfall bis zu – 10%
\nd.\tEmissionen bis zu – 30%<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenVoraussetzung f\u00fcr die produktionstechnische Etablierung des gemischten Einsatzes anorganischer und organischer Binder ist die Entwicklung eines angepassten Sandaufbereitungsverfahrens.
\nUm eine Trennung zu erm\u00f6glichen, werden die organisch gebundenen Formsande aus deutlich groberen K\u00f6rnungen hergestellt. Bei der Ausformung werden die noch in ihrer jeweiligen reinen Form vorliegenden organisch gebundenen Sande und die anorganisch gebundenen Formteile soweit m\u00f6glich sortenrein vom Guss-St\u00fcck abgetrennt. Die weiter entstehenden Mischsande werden in einem mechanischen Verfahren aufbereitet und getrennt. Dieses Verfahren war im Projekt zu entwickeln und zu erproben. Die Fraktion des organisch gebundenen Altsandes wird anschlie\u00dfend noch durch ein kombiniertes mechanisch-thermisches Verfahren f\u00fcr den Wiedereinsatz aufbereitet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Altsande aus einem Aluminiumguss mit Kombination tongebundener Formsande und organisch gebundener Cold-Box-Formkerne wurden erfolgreich mechanisch und thermisch aufbereitet. In einem Vibrationsknollenbrecher konnte der Formsand bis zum einzelnen Sandkorn zerkleinert werden, ohne das Einzelkorn zu zerbrechen. Fremdstoffe und Feinkorn k\u00f6nnen abgetrennt werden. F\u00fcr die Entfernung auf der Kornoberfl\u00e4che verbleibender Binderanteile erfolgte eine weitergehende Aufbereitung mit verschiedenen Verfahrensvarianten. Eine thermische Behandlung der Cold-Box-Sande erwies sich f\u00fcr einen origin\u00e4ren Wiedereinsatz als notwendig. Eine mechanische Regenerierung allein erm\u00f6glicht keine ausreichende Regeneratqualit\u00e4t.
\nAls einfach bestimmbare Kennwerte f\u00fcr eine Qualit\u00e4tssicherung wurden der S\u00e4urebedarfswert und die elektrische Leitf\u00e4higkeit ermittelt. Sie erlauben Aussagen \u00fcber den Anteil bentonitgebundener Formstoffe. S\u00e4urebedarfswert und elektrische Leitf\u00e4higkeit werden durch die thermische Behandlung stark reduziert. Eine anschlie\u00dfende mechanische Reibbehandlung f\u00fchrte zu einer Erh\u00f6hung. Dies l\u00e4sst sich nur dadurch erkl\u00e4ren, dass von den Quarzk\u00f6rnern s\u00e4ureadsorbierende Anhaftungen aus dem Bentonit abgerieben werden, die durch eine Entstaubung nicht entfernt werden, da sie noch fest an den K\u00f6rnern haften.
\nEbenso bedeutend f\u00fcr eine hohe Recyclat-Qualit\u00e4t ist die Feinkornabtrennung zum Ausschleusen st\u00f6render Verunreinigungen, die in der zur thermischen Behandlung eingesetzten Fluidbrennkammer oder in Nachbehandlungsschritten erfolgen muss.
\nUm Altsande aus dem gemischten Einsatz bentonitgebundener Formstoffe und PUR-gebundener Cold-Box-Sande erneut als Formstoff nutzen zu k\u00f6nnen, ist bei der Entformung eine weitgehende Separation sicherzustellen, da die K\u00f6rnungsunterschiede f\u00fcr eine mechanische Trennung z. B. mit Vibro-Fluid-Trennrinnen nicht ausreichen. Die Versuchsergebnisse lassen den Schluss zu, dass 10% tongebundener Sandanteil die Grenze f\u00fcr ein thermisch zu erzeugendes brauchbares Regenerat darstellen. Au\u00dferdem m\u00fcssen Verunreinigungen ausgeschlossen bzw. entfernt werden.
\nDie Separation des Cold-Box-Kernsandes vom bentonitgebundenen Altsand beim Trennen Gussteil\/ Form wurde erfolgreich nachgewiesen. Die angestrebte Zusammensetzung des Mischaltsandes mit maximal 10 % bentonitgebundenem Restsand wurde in der abschlie\u00dfenden Versuchsserie erreicht.
\nIm Vergleich zur urspr\u00fcnglichen Zielstellung des Projektes wurden folgende Ergebnisse erreicht:
\na.\tEnergieeinsatz: Reduziermenge geplant ca. 44%, erreichbare Reduzierung 17-19%.
\nDie geringere erreichte Reduzierung ergibt sich aus der Notwendigkeit der thermischen Regenerierung des Mischaltsands.
\nb.\tMaterialverbrauch: Reduzierung geplant ca. 27%, erreichte Reduzierung ca. 35%.
\nDurch die ann\u00e4hernd vollst\u00e4ndige Wiedereinsetzbarkeit des Regenerats ergibt sich ein geringerer Materialverbrauch als zu Projektbeginn erwartet.
\nc.\tStaubanfall: Reduzierung geplant ca. 10%, erreichte Reduzierung ca. 20%.
\nDie thermische Regenerierung verbrennt die organischen Binderreste mit geringerem Staubanfall, wobei der anfallende Staub inertisiert und damit g\u00fcnstiger deponierbar wird.
\nd.\tEmissionen: Reduzierung geplant ca. 30%, erreichbare Reduzierung 16%.
\nDurch die notwendige thermische Regenerierung entstehen im Vergleich zu einer ausschlie\u00dflich mechanischen Regenerierung zus\u00e4tzliche Emissionen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse der Untersuchungen werden in Zukunft auf Fachmessen z. B. Gie\u00dfereifachmesse 2007 in D\u00fcsseldorf und Fachvortr\u00e4gen bei potentiellen Anwendern und Anlagenkunden verbreitet.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektergebnisse zeigen am Beispiel der Fertigung eines Aluminiumguss-Motorblocks, dass das bisher eingesetzte Kernblockverfahren unter alleiniger Verwendung von Cold-Box-Formsanden mit organischen Binderkomponenten durch eine Kombination von Cold-Box-Kernen f\u00fcr Feinstrukturen und bentonitgebundenem Formstoff f\u00fcr die Au\u00dfenkontur abgel\u00f6st werden kann. Der Anteil organischen Formstoffs konnte in diesem Einsatzfall um ca. 30 – 35% verringert werden.
\nDie thermische Regenerierung der anfallenden Mischaltsande war erfolgreich, die Regeneratqualit\u00e4t erreicht ann\u00e4hernd die Qualit\u00e4t von Neusand, so dass mit einer Ausbringung von ca. 95% ein vollst\u00e4ndiger Wiedereinsatz zur Kernfertigung m\u00f6glich ist.
\nDie Ergebnisse der praxisnahen Erprobung des Verfahrens zur Altsandaufbereitung beim gemischten Einsatz anorganischer und organischer Binder sind in der Gie\u00dfereibranche nutzbar, um mit verst\u00e4rktem Einsatz tongebundener Formsande Umweltentlastungen und Kosteneinsparungen zu erzielen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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