| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Forprojekt til brancheindsats for jern- og metalstøberier

2 Miljøbelastninger i jern- og metalstøberier

• 2.1 Branchens produkter
  • 2.1.1 Livsforløbet af branchens produkter
  • 2.1.2 Kortlægning af projekter inden for RT-området
  • 2.1.3 Udførte livscyklusvurderinger
• 2.2 Miljøvurdering af udvalgte produkter
  • 2.2.1 Udvælgelse af produkter
  • 2.2.2 Resultaterne af livscyklusscreeningerne
• 2.3 Sammenfatning af branchens miljøproblemer

2.1 Branchens produkter

Støberiindustrien er en af de væsentligste genbrugsindustrier, idet stål-, jern- og metalaffald smeltes og anvendes til nyt støbegods i specificerede kvaliteter. Ligeledes genanvender støberiindustrien ca. 90% af de til støbegods produktionen indgående råmaterialer, primært sand.

Den danske støberiindustri producerer årligt ca. 100.000 tons støbegods fordelt med ca. 85% stål- og jernstøbegods (2% stålgods) og 15% metalstøbegods (heraf ca. 2/3 trykstøbe- og kokillegods). 75% af støbegodset er mindre støbegods i større serier fremstillet i forme lavet af bentonitbundet formsand. 15% er større støbegods i mindre serier fremstillet i forme lavet af kemisk bundet formsand. Sandstøbeprocesserne står ligeledes for ca. 90% af den producerede tonnage og trykstøbe- og kokilleprocesser for ca. 10%.

Selv om støberiindustrien genanvender ca. 90% af sine råmaterialer er den ikke genvundne affaldsmængde af samme størrelse som den producerede tonnage af støbegods på ca. 100.000 tons pr. år. Affaldsmængden er derfor betydelig og er blandt de største enkeltstrømme herhjemme. De væsentligste affaldsstrømme er affaldssand fra kemisk bundne forme og kærner og fra bentonitbundet formsand, samt støv fra smelteanlæg, godsrensning og sandanlæg. I bestræbelserne på at øge genbruget er det karakteristisk, at mængden af støvaffald er stigende.

De forskellige affaldsstrømme er, afhængig af fra hvilke råmaterialer og hvilke processer de stammer, mere eller mindre forurenet med organiske forbindelse som Phenoler og PAH'er og med metaller som bly, zink og kobber. Tungmetalmængden er ca. 30 g pr. tons støbejern og noget mere for rødgods, hvilket måske ikke i sig selv er store mængder, men problemet er de store mængder sand og især støv som kontamineres. Støv fra smelteprocesserne er således klassificeret som kemikalieaffald.

Af andre eksterne miljøforhold kan nævnes:

• Støv- og gasemissioner
• Støj
• Lugt
• Af arbejdsmiljømæssige problemer kan nævnes:
• Kvartsholdige støv
• Kræftfremkaldende materialer
• Støj- og vibrationsproblemer
• Bly
• Mangan

Energiforbruget til fremstilling af 1 tons jernstøbegods er 2.500 til 3.500 kWh, hvilket betyder at der er tale om energitunge processer. For metal- og trykstøberier ligger energiforbruget mellem 3000 og 9000 kWh/t.

Alle jern- og metalstøberier er såkaldte kundegods støberier, dvs. med en meget lille egenproduktion.

Et andet væsentligt forhold vedrørende støbegods produktion i Danmark er at der inden for jernstøbegods er et støberi, der producerer ca. 45% af den samlede tonnage.

Det næststørste jernstøberi producerer ca. 20% af den samlede tonnage og den resterende mængde er fordelt på ca. 15 støberier. De fleste med under 50 ansatte.

Metalstøbegods produktionen er knapt så skævdrejet, men fordelt på ca. 40 støberier, hvor de fleste er meget små.

Trykstøbegods produktionen (Al og Zn) er fordelt på ca. 10 trykstøberier, heraf producerer 2 udelukkende til egen produktion. Kundegods produktionen foregår på de resterende, hvoraf et er stort og to er mellem store.

Denne skævdrejning af branchen med ganske få meget store producenter og mange ofte meget små, gør at de løsninger, fx vedrørende genanvendelse af affald, specielt affaldssand i forskellige fraktioner, der er etableret for et enkelt meget stort støberi, ikke umiddelbart kan anvendes for mindre og små støberier, og problemet bør løses politisk.

2.1.1 Livsforløbet af branchens produkter

Karakteristisk for støbegods fremstillet i Danmark er, at det fremstilles ud fra direkte nedsmeltning af skrot på det enkelte jernstøberi. Metalstøberierne og trykstøberierne anvender blokmetal, hvoraf langt den overvejende del er omsmeltet skrot (sekundære legeringer) og kun ganske lidt primære legeringer.

Karakteristisk er ligeledes, at alt støbegods, som afslutning på sin livscyklus går til omsmeltning. For slidgods dog kun den del, der ikke er bortslidt under drift.

Selv om støbeprocessen betegnes som near netshape foretages en maskinbearbejdning af praktisk talt alt støbegods. Mængden af spåner kan variere fra ganske få procent til over 50% af godset vægt. Spånerne går til omsmeltning.

Energiforbruget til fremstilling af 1 t støbegods varierer betydeligt. Bl.a. fordi den nedsmeltede mængde for fremstilling af 1 t gods kan variere fra 1,5 t til over 2 t.

Det samlede energiforbrug for fremstilling af 1 t jernstøbegods er ca. 3.000 kWh og 1 t Cu- eller Al-baseret gods ca. 5.000 kWh. Ca. halvdelen af det samlede energiforbrug går til smeltning og vamholdning.

Karakteristisk for danske støberier er også, at ca. 1/3 af energiforbruget går til arbejdsmiljøbetinget ventilation og opvarmning af erstatningsluften.

2.1.2 Kortlægning af projekter inden for RT-området

Der er foretaget en gennemgang af RT-projekter inden for området, som er rapporteret inden for de seneste ca. 10 år. En detaljeret gennemgang kan findes i bilag C. Kortlægningen er baseret på danske og udenlandske projektrapporter samt artikler i fagtidsskrifter.

Fokus i kortlægningen er på følgende områder:

• Reduktion af energiforbrug til smeltning og varmholdning
• Emissioner fra bindemidler
• Regenerering af affaldssand samt alternative anvendelsesmuligheder
• Affaldssandets organiske og metalliske forureninger samt perkolatanalyser
• Affald fra smelteproceseer: minimerings- samt genbrugsmuligheder
• Prognoser for aluminium- og magnesiumforbrug i atomobilindustrien

Herudover findes beskrivelser om lugtkilder, genanvendelse af metalholdigt affald, slipmidler til trykstøbning, energiforbrug til rumopvarmning og ventilation, optimeringsmuligheder angående punktudsug, forslag til renere teknologi, nedbringelse af phenoler i overskudssand, håndbog i miljøledelse samt ene energianalyse af støberibranchen.

2.1.3 Udførte livscyklusvurderinger

I forbindelse med indsamlingen af data til UMIP-databasen (Miljøstyrelsen, 1999), blev der indsamlet data for følgende støbeprocesser:

• Sandstøbning af støbejern
• Trykstøbning af aluminium
• Trykstøbning af zink

Der er stor forskel på miljøprofilen for sandstøbning og trykstøbning, som det ses i figuren på følgende side. Udover, at de vægtede miljøpotentialer er væsentlig større for sandstøbning, ses, at sandstøbning har et væsentligt bidrag til persistent toksicitet (vedvarende giftighed). Bidraget stammer fra benzen og hydrogencyanid fra bindere og organiske tilsætningsstoffer. Enheden er opgjort i mPEM, som er milli-personækvivalent målsat (Wenzel et al., 1996). Oversat til ”dansk” svarer det til, at sandstøbning af 1 kg støbejern udgør 1,29% af det acceptable bidrag til persistent toksicitet per person per år. Man må altså højst købe 77 kg støbejern per år per person, hvis man vel at mærke ikke foretager sig andre ting, som bidrager til persistent toksicitet.

Læg mærke til, at bidraget til drivhuseffekten er stort set den samme for begge processer.

Figur 2.2. Øverst: trykstøbning af 1 kg aluminium, nederst: sandstøbning af 1 kg støbejern (Miljøstyrelsen, 1999).

2.2 Miljøvurdering af udvalgte produkter

2.2.1 Udvælgelse af produkter

Følgende produkter blev udvalgt ud fra nedenstående kriterier.

Tabel 2.1: Oversigt over de valgte produkter

De valgte produkter dækker ikke sand- og kokillestøbt aluminium. Forholdene for smeltning af aluminium kan sidestilles med oplysningerne for trykstøbning af aluminium og for kærnefremstilling kan de sammenlignes med de sandstøbte kobberlegeringer.

2.2.2 Resultaterne af livscyklusscreeningerne

Resultaterne af livscyklusscreeningerne kan ses i bilag A. Overordnet set er støbeprocesserne relativt ens, men der er dog forskelle, der gør, at miljøproblemerne ikke er de samme for alle processer.

En grov opdeling kan foretages ved at skelne mellem sandstøbning og trykstøbning, men herudover skal der også skelnes mellem sandstøbning med kemisk bundet sand og bentonitbundet sand. Endelig er der specielle faktorer, som har relation til det specifikke materiale eller en specifik proces.

For sandstøbning er de væsentligste miljøbelastninger: energiforbrug, organiske bindere og affaldssand eller filterstøv, som deponeres.

Der er ikke en væsentlig forskel mellem sandstøbning af SG-jern og gråt støbejern. SG-jern tilsættes magnesium, hvoraf en del emitteres ved smeltebehandling. Desuden er energiforbruget til smeltning af SG-jern lidt højere end for gråt støbejern pga. større mængde omgangsjern. Råvarerne til SG-jern er råjern og skrot, mens der kan anvendes udelukkende skrot til gråt støbejern. Set i et livscyklusperspektiv har det ikke den helt store betydning, om der anvendes skrot eller råjern, sålænge der er stor efterspørgsel efter skrot. Dette skyldes, at brug af skrot i støberierne blot afføder et forbrug af råjern et andet sted. Hvis efterspørgslen efter skrot reduceres, så fremstilling af støbegods bliver en væsentlig aftager af skrot, vil situationen være en anden.

Forskellen mellem håndformet og maskinformet gods er, at ved maskinformning anvendes primært bentonitbundet sand, og til håndformning primært kemisk bundet sand.

Når der anvendes kemisk bundet sand, underkastes denne en regenereringsproces før sandet kan genanvendes. Genanvendelsesgraden er dog betydeligt lavere i forhold til bentonitbundet sand, og affaldsmængderne fra kemisk bundet sand er derfor betydelig større end for det bentonitbundne sand pr. ton støbegods.

Ved smeltning af blyholdige legeringer fås emission af bly. Dette er vist for casen med rødgods. Ved anvendelse aluminiumbronze, som er alternativet til rødgods, er der ikke emission af bly, men aluminiumbronze har et energiforbrug, som er 30-40% højere end for rødgods.

For trykstøbning er energiforbruget også stort, men der er intet forbrug af sand eller bindere. Til gengæld anvendes slipmidler. De emner, som blev udvalgt, blev overfladebehandlet, men overfladebehandlingen har ikke relation til støbningen, og der bør derfor ikke fokuseres på den. Desuden er en del af de ”uønskede stoffer” ved at blive udfaset. For magnesium gælder specielt, at der må forventes en ringe grad af genbrug af emnerne fordi de dels er små dels er anvendelsen af magnesium ikke så udbredt.

Tabel 2.2: overblik over miljøfokusområder for de valgte problemstillinger

2.3 Sammenfatning af branchens miljøproblemer

Resultaterne af livscyklusscreeningerne stemmer godt overens med det generelle billede af branchen og de fokusområder, der er fundet i forbindelse med kortlægningen af RT-projekter.

Støberibranchens miljøproblemer er fokuseret om produktionsfasen. Transport er ikke medtaget i tabellen, da ingen af livscyklusscreeningerne viste nævneværdige bidrag til transport.

Der forbruges ressourcer i form af metaller, men det er karakteristisk, at næsten 100% af metallerne genvindes.

Tabel 2.3: forenklet fremstilling af miljøfokusområder

Umiddelbart har der mest været fokus på branchens energiforbrug og affaldet i form af affaldssand. En form for vægtning mellem miljøbelastningerne kan ses i miljøprofilen for sandstøbning (se figur 2.2), som viser, at det miljømæssigt største problem faktisk er emission af organiske opløsningsmidler.

Ved støbning anvendes typisk følgende hjælpestoffer:

• Organiske kærnebindere
• Organiske formbindere til stort og større gods i mindre serier
• Organisk tilsætning i form af kulmel til forme fremstillet i bentonitbundet formsand til fremstilling af småt og mindre jernstøbegods i større og store serier
• Bentonit

De organiske materialer påvirker, udover arbejdsmiljøet, også miljøet i form af emission af bl.a. benzen, og forurener affaldssandets forskellige fraktioner med bl.a. Phenoler og PAH'er. En forurening, der gør alternativ anvendelse af affaldssand vanskeligt.

For tungmetalholdige legeringer vil emission af tungmetaller sandsynligvis være årsag til en tilsvarende stor miljøbelastning, da f.eks. bly er giftigt. For blylegerede Cu-legeringer, som fx rødgods, giver støvet fra støbegodsrensningen ligeledes problemer med tungmetaller.

Livscyklusscreeningerne byggede på et forenklet datagrundlag, og der var derfor fokus på de indgående strømme. Imidlertid viser emissionsmålinger, at køle- og formsmøremidler til trykstøbning, giver emissioner af fx PAH'er.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Maj 2006, © Miljøstyrelsen.