Product evolution - S&B Industrial Minerals GmbH

Een nieuw systeem „ENVIBOND“ ter minimering van Emissies en verbetering van de
arbeitsomstandigheden voor bentoniet gebonden vormstoffen.
Cor Grefhorst, S&B Industrial Minerals GmbH, Marl, Duitsland.
NVvGT voordracht 3 April 2009 te Houten.
De eisen ten aanzein van emissies, arbeidsplaatsomstandigheden en afvalstoffen worden
steeds hoger. Bedrijven hebben ook de veplichting mogelijke verbeteringen door te voeren.
De meeste landen in Europa hebben voor Benzeen een emissie maximum waarde of 5
mg/Nm³. Voor hergebruik van oudzand varieren de toegestane benzeen waarden enorm.
In Nederland 1,25 mg/kg, Bengie 0,5 mg/kg, Frankrijk 5 mg/kg voor BTEX
(Benzeen+Tolueen+Ethylbenzeen+Xyleen) en in Duitsland varieren de max. Waarden per
Bundesland.
2004 2007 2000 2004
- Danish Technological Institute
S&B Industrial Minerals
Product evolution
- Svenska Gjuteriföreningen Service AB
- Castings Technology International
- Volvo Powertrain Corporation
Figuur, Projectontwikkeling
GO - APIC
ENVIBOND ®
- Vanguard Foundry Ltd.
- Laycast Ltd.
- S&B Industrial Minerals GmbH
- DISA Industries GmbH
TU Krakow
Inleiding
De vorm bestaat gewoonlijk uit Zilverzand, Bentoniet, organische toevoeging
(glanskoolsofvormer) en water. Wanneer gegoten wordt zal de organische komponent
gekraakt worden en verdampt gedeeltelijk. Door gebrek oon zuurstof vindt nauwelijks
verbranding plaats. Gevolg: vele ondefineerbare gasvormige verbindingen, waaronder
aromaten en benzeen.
Indien de organische toevoeging weggelaten of vervangen wordt door anorganische stoffen
ontstaat een volledig anorganisch systeem zonder schadelijke emissies, met een schoner
rest zand.

De Firma IKO starte in het jaar 2000 het eerste project om te werken zonder organische
toevoeging. Dit project GO-APIC werd gepresenteerd op het wereld gieterij congres 2004,
zie die IKO website voor publicaties. www.ikominerals.com
Van 2004 tot 2007 optimeerde IKO dit systeem in samenwerking met de universiteiten van
Krakau en Freiberg.
Op dit moment werken gieterijen in Nederland, Frakrijk en Duitsland met ENVIBOND.
Werkingswijze ENVIBOND
Mechanisme achter de werking van ENVIBOND:
• Door QUICKBOND, bentoniet behandeld met veel grafiet voor een betere verdichting
bereikt, dus een verlaging van het volume porien.
• De grafiet vermindert de bevochtiging van de vorm door vloeibaar metaal
• Geen of minder organische toevoegingen geven minder emissies
• Aanwezige poreuse stoffen adsorberen vluchtige komponenten en geur
ENVIBOND zijnde een blend uit anorganische Stoffe kan geen organische Emissies
veroorzaken.
S&B Industrial Minerals
ENVIBOND ® mechanism
Classic ENVIBOND ®
Compaction
Wetting
Emissions
Adsorption
Mould breakdown
Figuur 2, werkingsmechanisme van ENVIBOND.

Invoering
De invoering van ENVIBOND gebeurt langzaam en in stappen. Als een silo vrij is wordt
begonnen met 10 tot 30%, wat betekend 10 tot 30% minder inloop van klassieke
glanskoolstofvormers. Daarne wordt elke maand of elke twee maanden de hoeveelheid
ENVIBOND met 10% verhoogd. Meestal is het doel de glanskoolvormer met 50% te
reduceren en de emissies van benzeen, tolueen en xyleen met 25%. Bij alle invoeringen
werden deze doelstelling bereikt en bij twee gieterij ver overtroffen. Hier werd 100%
ENVIBOND ingevoerd.
Review
main
elements of
casting
process
Record
initial emission
levels:
• on site
• pilot casting
S&B Industrial Minerals
Steps of product introduction
Convert to
straight
classic blend
Add ENVIBOND®
in 10-20% steps
Add ca 30%
ENVIBOND ®
Monitor:
Defects
Mould breaking
Consumption
Emissions
Figuur 3, Langzame invoering van ENVIBOND.
Finalise at
max.
replacement
Record
final emission
levels:
• on site
• pilot casting
Een vormzand zonder additie van Glanskoolvormer verandert. Meest opvallend is het
gloeiverlies. Deze valt met ongeveer 2%. En ofschoon verder de laboratorium waarden niet
grote veranderingen laten moet de gieterij zich toch aanpassen.

4,8
4,6
4,4
4,2
4
3,8
3,6
3,4
3,2
3
2,8
2,6
2,4
2,2
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
[%]
Verandering Gloeiverlies
21.12.2005 30.06.2006 31.01.2007 16.05.2007 04.09.2007 23.10.2007 22.02.2008 18.04.2008 20.06.2008 28.08.2008 29.10.2008 27.01.2009 16.03.2009
Glühverlust
Figuur 4, Verandering Gloeiverlies vormzand na invoering ENVIBOND
Meetbaarheid
De veranderingen in de gieterij met betrekking tot emissie moeten meetbaar zijn. Daar de
omstandigheden in de gieterij vaak veranderen, zoals gietgewicht, kernintensiteit en
afzuiging, werd besloten in een technikum de emissies te meten. Hierbij werd een blokje
vormzand, ca. 200g, rond 50 mm en 60 mm hoog overgoten met vloeibaar gieijzer van
1400°C. De gassen werden via een stalen pijp weggeleid, waarbij schadelijke stoffen in
actief kool werden geadsorbeerd ter meeting. Ook werd de totale gas / emissie gemeten in
liters.
De waarden voor schadelijke stoffen moeten gezien worden als “worst case” waarden,
omdat geen verdere adsorptie aan de buitenrande van de vorm optreed. De relative
veranderingen zijn zeker representatief.

S&B Industrial Minerals
Practical results
Figuur 5, meeting van de Emissies in het Technikum
Measurement of BTEX
Adsorption
Figuur 6, afgieten en emissie meting in het technikum.
Gas Volume

Resultaten
Verrassend is dat zo’n klien blokje zand (200g) een gas hoeveelheid of kan geven van
tussen de 4 en 10 liter! Bij gieterijen die ENVIBOND ingevoerd hadden verminderde de
gashoeveelheid met ca. 20%. Belangrijker is de vermindering van de gasdruk, zie figuur 7.
De piek gasdruk daalt met ca. 40% en dit moet zich positief uitwerking in richting gasfouten
in het gietstuk. De BTEX (benzeen, tolueen, ethyl-benzeen en Xyleen) emissiwaarden zij
naar invoering ENVIBOND minimaal 40% gedaald bij vier gieterij waar het proces ingevoerd
was. Zie figuur 8.
De invoering van ENVIBOND in gieterijen gaf geen grote kwaliteits problemen voor het
gietwerk. Tendens is minder (explosie) penetratie en wat meer bratsen bij 100% ENVIBOND.
De gietstuk oppervlakte blijft bij 100% ENVIBOND goed en dit zonder glanskoolstofvormer in
het vormzand!
Gas evolution rate (cm 3 /gs)
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
GASEVOLUTIE
0
0 10 20 30 40 50 60 70
Time, s
Figuur 7, Gaspiek vermindering na invoering ENVIBOND
CO-H1
CO-H2

BTEX Reduction of 40 to 60% due to ENVIBOND
120
100
80
60
40
20
0
EMISSIONS of BTEX - Remaining % after ENVIBOND
Before SET to 100 Foundry 1 Foundry 2 Foundry 3 Foundry 4
GAS Benzene Toluene Ethyl-Benzene Xylen Total BTEX
Figuur 8, BTEX emissie reductie na in ENVIBOND bij vier
Economische aspekten
Omschakeling op een anorganisch systeem als ENVIBOND betekend dat het produkt
duurder wordt door andere grondstoffen en een ander bereidings proces. Echter men
benodigt minder. (min 5% minder). Schonere emissies en minder kondensaten verminderen
de schoonmaakkosten en onderhoud aan alle afzuig installaties. Ook de kans op een brand
in de afzuiging wordt minder. Minder contaminatie van kondensaten en allerlei
crackprodukten in het vormzand vergemakkelijkt de afzet van oud vormzand.
Onder betrachting van alle aspekten is de invoering van ENVIBOND economisch
verantwoord.
Samenvatting
Het is mogelijk in de meeste ijzergieterijen met bentoniet gebonden vormstoffen voor 50%
een anorganisch systeem in te voeren en soms voor 100%. De gieterij wordt zichtbaar
schoner, minder rook en de emissie waarden dalen met temminste 25%.
Het nieuwe systeem is economisch in te zetten. De omschakeling vraagt tijd en aandacht en
moet projectmatig doorgevoerd worden.