Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Beim Projektpartner Lauscha Fiber International GmbH fallen am Standort Lauscha j\u00e4hrlich ca. 500 Tonnen Filterstaub und ca. 500 Tonnen Glasfaserabf\u00e4lle an. Beide Abfallprodukte sind derzeit nicht zum Wiederverwenden im Glasschmelzprozess geeignet. Die Entsorgung kostet das Unternehmen aktuell in Summe 560.000 \u20ac pro Jahr. Im Rahmen des Vorhabens sollen Glassch\u00e4ume mit unterschiedlichen Temperaturanwendungen unter Verwendung der Filterst\u00e4ube und Glasfaserabf\u00e4lle entwickelt werden. Durch verschiedene Rohstoffkombinationen k\u00f6nnen bei optimalen Mischungsverh\u00e4ltnissen neue Glassch\u00e4ume mit neuen chemischen und physikalischen Eigenschaften hergestellt werden.
\nIm Projekt soll das Aufbringen der neu entwickelten Schaumgl\u00e4ser auf verschiedene Schmelzen im Kupfer- und Aluminiumguss \u2013 als Granulat und Gr\u00fcnkorn \u2013 getestet und Wirkungen miteinander verglichen werden. Das Ziel besteht in der technologischen und qualitativen Verbesserung des Schmelzbetriebes bzw. der Werkstoffqualit\u00e4t. Glasfaserabf\u00e4lle ersetzen im Gemenge anteilig den teuren Rohstoff Glasmehl. Durch den Einsatz von Abgas- und Mineralst\u00e4uben in der Rezeptur werden unterschiedliche Temperaturanwendungen m\u00f6glich. Die zu entwickelnden Glassch\u00e4ume sollen die verschiedenen Metalllegierungen durch die Bildung einer geschlossenen Oberfl\u00e4che vor der Aufnahme von Gasen aus der Umgebungsluft im Warmhaltebetrieb vor dem Vergie\u00dfen oder beim Transport sch\u00fctzen und die Bildung einer Oxidhaut an der Oberfl\u00e4che der Schmelze (Kr\u00e4tze) durch Wechselwirkung mit Luftsauerstoff und damit Materialverlust verhindern. Die z.B. durch Metallschrottverunreinigungen gel\u00f6sten Gase sollen mit der Bl\u00e4hreaktion des Glasschaumes durch oxidierende oder reduzierende Bl\u00e4hmittel aus der Schmelze resorbiert werden. Somit k\u00f6nnen Sp\u00fclgas und andere \u00fcbliche Behandlungsmethoden der Schmelzen zur Entfernung dieser eingespart oder ersetzt werden.
\nDas Projekt untersucht die technologische Machbarkeit. Bei erfolgreichen Erkenntnissen w\u00e4re k\u00fcnftig eine breite Industrieanwendung in der Aluminium- und Kupferguss-Produktion anzustreben.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden<\/p>\n
Das Projekt beginnt mit der Definition von Anforderungsprofilen f\u00fcr die zu entwickelnden Glassch\u00e4ume als Schmelzeabdeckung mit unterschiedlichen Temperaturanwendungsbereichen im Aluminium- und Kupferguss durch die Projektpartner.
\nIn Zusammenarbeit der TU BA Freiberg und Lauscha Fiber International GmbH werden die zur Verf\u00fcgung gestellten Rohstoffe (Filterstaub & Glasfaserabf\u00e4lle) des Projektpartners im Labor auf ihre chemische Zusammensetzung und weitere relevante Eigenschaften wie Korngr\u00f6\u00dfe, Feuchtigkeit, Erweichungs-temperatur u.a. untersucht.
\nUm die Glasfaserabf\u00e4lle in der Rezeptur f\u00fcr die Herstellung von Gr\u00fcnkorn im Granulierprozess einsetzen zu k\u00f6nnen, soll eine Technologie zur Zerkleinerung auf < 0,5 mm entwickelt werden.\nNach Vorgabe der Temperaturbereiche bei Aluminium- und Kupferschmelzen durch SM FG und AC Tech FG werden von der TU BAF m\u00f6gliche Rezepturvarianten f\u00fcr Glassch\u00e4ume vorgeschlagen und nach Gemenge- und Gr\u00fcnkornherstellung (Granulieren-Labor) auf ihre Bl\u00e4hf\u00e4higkeit getestet. Die Bewertung der Glassch\u00e4ume erfolgt nach Kriterien wie Korngr\u00f6\u00dfe, Porenstruktur, Dichte, Korndruckfestigkeit u.a. \nNachdem labortechnisch durch z. B. Spektralanalyse & Korrosionstest der Nachweis erbracht wurde, dass keine negativen Wechselwirkungen der Glassch\u00e4ume mit den Schmelzen der Projektpartner & dem jeweiligen Feuerfestmaterial auftreten, werden diese bei den Projektpartnern auf Eignung im Metallgussverfahren gepr\u00fcft. Die Qualit\u00e4t der Schmelze wird unter der Einwirkung der Glasschaumabdeckung untersucht und ausgewertet (Dichteindex & Spektralanalyse). Es findet ein Vergleich der Einsatzmengen von Sp\u00fclgas bzw. fossilen Rohstoffen bei Versuchen mit und ohne Glasschaumabdeckung statt.\nNach positiven Ergebnissen der Industrieversuche wird eine Recyclingtechnologie zur Aufarbeitung des verwendeten Glasschaumes erarbeitet.\nDurch die Projektpartner erfolgt eine abschlie\u00dfende Bewertung nach gestellten und erreichten Zielen des Projektes.\n\n\n\nErgebnisse und Diskussion\n\nDie Glasfaserabf\u00e4lle des Projektpartners Lauscha Fiber International GmbH konnten durch die Firma Gr\u00fcning & Loske GmbH mittels Scheibenm\u00fchle auf < 0,5 mm zerkleinert werden. Je nach Anforderungsprofil sind variable Korngr\u00f6\u00dfen m\u00f6glich. Durch das Zerkleinern der Fasern sind diese zur Herstellung von Granulat im Granulierteller geeignet.\nIm Labor wurden mit Fasern und Filterstaub Glasschaumvarianten f\u00fcr die Temperaturbereiche 750 bis 800 \u00b0C (Aluminiumguss) und 1150 bis 1200 \u00b0C (Kupferguss) entwickelt. Damit wurde der Nachweis erbracht, dass diese Rohstoffe zur Schaumglasherstellung verwendet werden k\u00f6nnen.\nF\u00fcr eine Anwendung im Kupferguss ist ein Anteil von > 60 % Filterstaub notwendig, welcher die Erweichungstemperatur des Glasgemenges erh\u00f6ht. Der hohe Anteil Filterstaub f\u00fchrt bei Temperaturen um 1200 \u00b0C zu einer erh\u00f6hten Korrosionsrate der Tiegelmaterialien SiC und Stampfmasse auf Mullitbasis, was in Laborversuchen nachgewiesen wurde. Filterstaub zur Beeinflussung des Viskosit\u00e4tsverhaltens kann in Anpassung an das Tiegelmaterial in geringen Mengen verwendet werden. F\u00fcr die Anwendung der Schaumglasabdeckung auf Kupferschmelzen wurde der Filterstaub im Laufe des Projektes anteilig durch Quarzglasmehl (amorph) bzw. Mullitmehl aus dem Recyclingprozess ersetzt, welche keine Korrosionserscheinungen verursachten.
\nIn Anbetracht der unterschiedlichen Ergebnisse der Industrieversuche mit Schaumglasabdeckung auf Aluminiumschmelzen beim Projektpartner AC Tech und am Gie\u00dfereiinstitut der TU BAF l\u00e4sst sich kein eindeutiger Trend in Bezug auf die Entfernung von Wasserstoff aus der Schmelze erkennen. Infolge undefinierter Probenahme k\u00f6nnte es zum Wiedereintrag von Wasserstoff aus der Schaumglassch\u00fcttung (kondensierter Wasserdampf in der oberen Schicht durch Temperaturgradienten) in die Schmelze kommen. Zur Untersuchung der aufgestellten These m\u00fcssen weitere Untersuchungen mit definierten Bedingungen zur Probenahme gemacht werden.
\nDie Abdeckung der Kupferschmelze durch Gr\u00fcnkorn mit einer reduzierenden Komponente im Gemenge f\u00fchrte zu einem niedrigeren Energieeintrag im Prozess. Der Abbrand von Zink konnte reduziert werden.
\nDurch das Abdecken der Schmelze mit verschiedenen Schaumglasvarianten wurden keine negativen Einfl\u00fcsse auf die Zusammensetzung der Aluminium- bzw. Kupferschmelzen festgestellt. Die Untersuchung erfolgte mittels Spektralanalyse und R\u00f6ntgenspektroskopie (EDX).
\nDie Recyclingf\u00e4higkeit der Schaumglasabdeckung wurde einbezogen.
\nDie Glasfaserabf\u00e4lle des Projektpartners Lauscha Fiber International GmbH konnten durch die Firma Gr\u00fcning & Loske GmbH mittels Scheibenm\u00fchle auf < 0,5 mm zerkleinert werden. Je nach Anforderungsprofil sind variable Korngr\u00f6\u00dfen m\u00f6glich. Durch das Zerkleinern der Fasern sind diese zur Herstellung von Granulat im Granulierteller geeignet.\nIm Labor wurden mit Fasern und Filterstaub Glasschaumvarianten f\u00fcr die Temperaturbereiche 750 bis 800 \u00b0C (Aluminiumguss) und 1150 bis 1200 \u00b0C (Kupferguss) entwickelt. Damit wurde der Nachweis erbracht, dass diese Rohstoffe zur Schaumglasherstellung verwendet werden k\u00f6nnen.\nF\u00fcr eine Anwendung im Kupferguss ist ein Anteil von > 60 % Filterstaub notwendig, welcher die Erweichungstemperatur des Glasgemenges erh\u00f6ht. Der hohe Anteil Filterstaub f\u00fchrt bei Temperaturen um 1200 \u00b0C zu einer erh\u00f6hten Korrosionsrate der Tiegelmaterialien SiC und Stampfmasse auf Mullitbasis, was in Laborversuchen nachgewiesen wurde. Filterstaub zur Beeinflussung des Viskosit\u00e4tsverhaltens kann in Anpassung an das Tiegelmaterial in geringen Mengen verwendet werden. F\u00fcr die Anwendung der Schaumglasabdeckung auf Kupferschmelzen wurde der Filterstaub im Laufe des Projektes anteilig durch Quarzglasmehl (amorph) bzw. Mullitmehl aus dem Recyclingprozess ersetzt, welche keine Korrosionserscheinungen verursachten.
\nIn Anbetracht der unterschiedlichen Ergebnisse der Industrieversuche mit Schaumglasabdeckung auf Aluminiumschmelzen beim Projektpartner AC Tech und am Gie\u00dfereiinstitut der TU BAF l\u00e4sst sich kein eindeutiger Trend in Bezug auf die Entfernung von Wasserstoff aus der Schmelze erkennen. Infolge undefinierter Probenahme k\u00f6nnte es zum Wiedereintrag von Wasserstoff aus der Schaumglassch\u00fcttung (kondensierter Wasserdampf in der oberen Schicht durch Temperaturgradienten) in die Schmelze kommen. Zur Untersuchung der aufgestellten These m\u00fcssen weitere Untersuchungen mit definierten Bedingungen zur Probenahme gemacht werden.
\nDie Abdeckung der Kupferschmelze durch Gr\u00fcnkorn mit einer reduzierenden Komponente im Gemenge f\u00fchrte zu einem niedrigeren Energieeintrag im Prozess. Der Abbrand von Zink konnte reduziert werden.
\nDurch das Abdecken der Schmelze mit verschiedenen Schaumglasvarianten wurden keine negativen Einfl\u00fcsse auf die Zusammensetzung der Aluminium- bzw. Kupferschmelzen festgestellt. Die Untersuchung erfolgte mittels Spektralanalyse und R\u00f6ntgenspektroskopie (EDX).
\nDie Recyclingf\u00e4higkeit der Schaumglasabdeckung wurde einbezogen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Projekt wurde im Rahmen der 98. HVG-DGG-Tagung im Mai 2025 in Goslar vorgestellt.
\nDer Abschlussbericht wird durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes konnten Schaumglasvarianten f\u00fcr verschiedene Temperaturanwendungen mit Glasfaserabf\u00e4llen und Abgas- und Mineralst\u00e4uben aus der Glasindustrie entwickelt werden. Diese wurden als Gr\u00fcnkorn bzw. Schaumglasgranulat in ihrer Best\u00e4ndigkeit und als Oxidations- bzw. Oberfl\u00e4chenschutz erfolgreich als Abdeckung auf Aluminium- und Kupferschmelzen getestet. Die widerspr\u00fcchlichen Ergebnisse in Bezug auf die Resorption von Wasserstoff aus Aluminiumschmelzen erfordert weitere Untersuchungen.
\nDas Recycling der Glasschaumabdeckung ist prinzipiell m\u00f6glich.
\nDas Ziel der Anwendung zur Verbesserung der Technologie zum Schmelzen und Warmhalten von Aluminium- und Kupferschmelzen wurde \u00fcberwiegend erreicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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