Miljøprojekt, 1115 – Brancheindsats for jern- og metalstøberier - Delprojekt 1 - Organiske bindere og tilsætningsstoffer Fase 1.2: Fastlæggelse af organiske binders og tilsætningsstoffernes miljømæssige fingeraftryk

Brancheindsats for jern- og metalstøberier

Sammenfatning og konklusioner

En analyse af pyrolysegassen fra støbeforme bundet med organiske bindere eller forme tilsat organiske additiver viser, at kulmonoxyd og benzen er de to mest miljøbelastende stoffer. Ud over de nævnte stoffer udvikles under støbeprocessen og efterfølgende afkøling af de støbte sandforme pyrolysestoffer, som f.eks. formaldehyd, fenol og svovldioxyd. Samtlige stoffers udvikling er afhængig af binder- og tilsætningsstoftype, tilsætningsmængde samt den termiske belastning. Dvs. metallets støbetemperatur, form- og metalvægt.

Baggrund og formål

Støberibranchens arbejdsmiljø belastes i betydeligt omfang af pyrolysegasser fra støbeforme fremstillet med organiske bindere eller støbeforme tilsat organiske tilsætningsstoffer.

Målet med projektet er at udvikle et miljøvurderingssystem for organiske bindere og tilsætningsstoffer. Grundlaget for vurderingssystemet baseres på en analyse af pyrolyseprodukter, som udvikles under støbning og afkøling af forme fremstillet med organiske bindere, eller forme fremstillet af bentonitbundet sand, tilsat organiske tilsætningsstoffer som f.eks. kulmel. Samtidig havde projektet til formål at generere data til UMIP-databasen.

Undersøgelsen

Til formålet blev udviklet en standardmodel egnet til fremstilling af sandforme med div. kerne- og formbindere samt emhætte og afkastsystem. Udstyret er egnet til kontinuerlig udtagning af gasprøver til online-analyse af pyrolysegas for kulmonoxyd og den samlede andel af aromatiske kulbrinter. Tillige kan udtages gasprøver til filteranalyser for fenol, formaldehyd, svovldioxyd samt polyaromatiske kulbrinter. Udstyret er udviklet af Teknologisk Institut og afprøvet i samarbejde med Danmarks Tekniske Universitet.

Hovedkonklusioner

Med den udviklede testmetode kunne påvises, at kulmonoxyd og benzen er de mest miljøbelastende stoffer i pyrolysegasser fra de mest anvendte organiske bindere og tilsætningsstoffer. Uanset binder- og tilsætningsstoftype er udvikling af kulmonoxyd og benzen repræsenteret med de største værdier.

Derfor vil det for en fremtidig vurdering af bindernes og tilsætningsstoffernes miljøbelastning være oplagt at analysere for benzen og kulmonoxyd.

Alt efter bindertypen og tilsætningsstof kan analysen evt. udvides med f.eks. svovldioxyd, fenol eller formaldehyd.

Producenter af organiske bindere og tilsætningsstoffer udvikler nye bindersystemer og tilsætningsstoffer eller modificerer løbende deres produkter. Derfor bør støberier ved skift til et nyt produkt kræve, at leverandøren foreviser resultatet af en miljøvurderingsattest eller kræve, at leverandøren gennemfører testen med det specifikke produkt. Med resultatet fra miljøvurderingen i hånden har det enkelte støberi mulighed for at bedømme konsekvensen ved et skift til et andet produkt.

Projektresultater

Til vurdering af binder og tilsætningsstoffers miljøbelastning anvendes ”Fortyndings-faktoren” (udvikling/grænseværdien). Her kan konstateres, at benzenudviklingen påvirker miljøet mest. Dette gælder for den overvejende del af de undersøgte bindere. Således er den gennemsnitlige fortyndingsfaktor ved de undersøgte furanbindere for benzen og kulmonoxyd 395 hhv. 265. Til sammenligning er fortyndingsfaktoren ved cold-box-binderne for benzen gennemsnitlig 880 og for kulmonoxyd 204. Ved de øvrige undersøgte bindertyper er forholdet mellem benzen og kulmonoxyd i forhold 1:2. Miljøbelastningen fra de øvrige stoffer som fenol, formaldehyd og svovldioxyd, er meget begrænset i forhold til benzen eller kulmonoxyd. Fortyndingsfaktorerne for disse stoffer er i gennemsnit hhv. 4, 15 og 1.

Ved de organiske tilsætningsstoffer er miljøbelastningen fra kulmonoxyd ca. 20 gange større end ved benzen. Miljøpåvirkning fra f.eks. fenol og svovldioxyd er ligesom ved binderne på et meget lavt niveau.

Under støbning og afkøling af forme, afstøbt i støbejern, er udviklingsforløbet for bl.a. kulmonoxyd og samtlige kulbrinter på det højeste niveau, ca. 2 til 5 minutter efter afstøbning. I de efterfølgende 30 til 40 minutter aftager udvikling af pyrolysegasserne gradvis. Udviklingskurven for kulbrinterne ændres ved udstøbning af metaller med lavere støbetemperatur end støbejern, som f.eks. aluminium. I dette tilfælde observeres et stigende forløb de første 30 minutter efter afstøbning. Kulmonoxydudviklingen er på det højeste niveau umiddelbart efter afstøbning. Ved begge stoffer måltes dog en væsentlig mindre udvikling. Afhængig af bindertypen er miljøbelastningen fra benzen ca. 40 til 120 gange lavere og for kulmonoxyden mellem 20 til 90 gange lavere i forhold til støbejern.