Regenerierung von zementgebundenen Gießereiformstoffen

Ziel des DBU geförderten Projektes "RegoZem" war die Entwicklung einer Methode zur Aufbereitung und Wiederverwendung von zementgebundenen Formstoffen, um so eine Grundlage für die Umstellung von Gießereibetrieben hin zu zementgebundenen Formstoffen zu liefern. Denn der Ettringitzementformstoff emittiert auf Grund seiner anorganischen Charakteristik keinerlei leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe wie BTEX und auch kein Schwefeldioxid. Durch eine Substitution besteht die Möglichkeit, die Arbeitsbedingungen der Mitarbeiter und die Umwelt rund um die Gießerei nachhaltig zu verbessern.

Durch den Industrieversuch wurde nachgewiesen, dass mittels Regenerat ein Formstoffkreislauf aufgebaut werden kann, der sich zur Gussteilerzeugung eignet. Prinzipiell lässt sich durch mechanische Regenerierungsanlagen der auf dem Sandkorn verbliebende Zement entfernen, wobei der Restzement mit keiner Anlagenkonfiguration rückstandlos entfernt werden konnte. Auf Grund des Vergleiches der Formstoffkreisläufe des Industrieversuches (Wöhr-Fliehkraftreiniger im Durchlaufbetrieb arbeitend) mit dem des Gemco-Schleifregenerator (Chargenbetrieb) lässt sich aus technischer Sicht folgendes zum Aufbau eines Ettringitzement-Formstoffkreislaufes festhalten: Der aufwachsende Zement verschlechtert gleichzeitig die Regenerierung und die Festigkeit des Formstoffsystems. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass die Regenierintensität ab dem 2. Umlauf erhöht werden muss, da hier neben dem neu zugegeben Binder zusätzlich der Restzement des Regenerats zu entfernen ist. Von da an kann die Intensität konstant gehalten werden und es bildet sich ein Komponentengleichgewicht. Das bedeutet, dass beim Einfahren des Zementformstoffsystems mit Neusand ab dem 2. Umlauf eine höhere Regenerierungsintensität notwendig ist. Es gibt demzufolge theoretisch ein Regenerierungsgrad1 für den ersten Umlauf und einen Regenerierungsgrad2…∞ für die restlichen Umläufe Dieser Wert ist prozessspezifisch und dementsprechend keine allgemein gültige Aussage möglich. Hierbei ist zu beachten, dass die Erhöhung der Regeneierintensität das Ausbringen verringert. Wodurch gegebenenfalls weniger Regenerat zur Verfügung steht wie es der Wiedereinsatzgrad zulässt. Aus wirtschaftlicher Sicht sollte der Regeneratanteil so hoch sein, wie es der Wiedereinsatzgrad ermöglicht. Das Festigkeitsniveau des Gemco-Schleifregenerator-Formstoffkreislaufes liegt trotz des höheren Regeneratanteils bei der Formstoffherstellung (93,3 %) in derselben Größenordnung wie das des Industrieversuch (70 %). Hierdurch lässt sich erkennen, dass sich ein kontinuierlicher Energieeintrag auf das Sandkorn bei gleichzeitiger Verwendung eines

Schleifkörpers besser zur Entfernung des Restzementes eignet als der in diesem Projekt untersuchte Durchlaufbetrieb. Die Ursache ist die stärkere Haftung des Restzementes auf dem Sandkorn sowie der höhere Bindergehalt im Vergleich zu den kaltharzgebundenen Formstoffen, für den der Wöhr-Fliehkraftreiniger ursprünglich konzeptioniert ist. Eine allgemeingültige Quantifizierung eines Formstoffkreislaufes ist nur schwer möglich, da der notwendige Gesamt-Regenerierungsgrad von der tatsächlichen Formstoffrezeptur und dem erzielbaren Regenerierungsgrad der in der Gießerei vorhandenen Anlagen (Knollenbrecher, Regenerierungsanlage) abhängt. Die Umstellung einer Gießerei kann daher als individuelle Aufgabenstellung betrachtet werden.

Das Projektziel wurde grundsätzlich erfüllt. Im industriellen Maßstab ist nachgewiesen, dass mittels Regenerats aus zementgebundenen Formstoffen Gussteile mit konstanter Qualität hergestellt werden können. Unter bestimmten Rahmenbedingungen, wie Neusandzugabe über 10 % im Furanharz-Formstoffkreislauf oder strenge Anforderungen in Hinblick auf Emissionen und Geruchsimmissionen auf Grund des Standortes, ist die Umstellung einzelner Gießereien schon jetzt lukrativ. Auf Grund der bisherigen Erfahrungen mit dem Ettringitzement ist der Prozessablauf des Formverfahrens sehr ähnlich zum Furanharz, sodass die Umstellung für die Belegschaft als unproblematisch einzustufen ist. An dieser Stelle ist noch anzumerken, dass diese Ergebnisse zum gegenwärtigen Zeitpunkt mit einem Formstoffbinder erzielt wurden, dem noch ein Prototypen-Status zugeordnet werden kann. In Hinblick auf die industrielle Anwendung ist von einer weiteren Optimierung durch den Hersteller auszugehen. Dies wurde bereits im Rahmen des Industrieversuches unter Beweis gestellt, in dem in kurzer Zeit die Aushärtungcharakteristik des Zementes auf die vorherrschenden Bedingungen angepasst wurde.