Brancheindsats for jern- og metalstøberier

5 Procesbeskrivelser og rådata til UMIP databasen

Dataindsamlingen hos de deltagende støberier er foretaget ved at projektgruppen har aflagt støberierne besøg og sammen med støberiernes procesansvarlige gennemgået støberiernes processer og materialestrømme.

Med udgangspunkt i denne information udarbejdede projektgruppen procesbeskrivelser i form af grafiske flowcharts, der viser alle procestrin i de valgte støbeprocesser.

Af pladsmæssige årsager er flowcharts placeret i bilag. Se bilag 1 til 9.

Den generiske procesmodel, der blev brugt som illustration og eksempel i kommunikationen med støberierne i forbindelse med dataindsamlingen, er vist i figur 7.1.

Figur 7.1. Generisk procesmodel med inputs og outputs af en fremstillingsproces

Figur 7.1. Generisk procesmodel med inputs og outputs af en fremstillingsproces.

Hvor det ikke har været muligt at få tilstrækkelige data fra virksomhederne er der blevet suppleret med litteraturdata og/eller specielt til formålet gennemførte målinger. De fleste virksomheder har kunnet oplyse data for input siden, men der har typisk været huller hvad angår output siden, specielt mht. emissioner til luft.

Datakilder for luftemissioner er en række rapporter, eksempelvis fra:

- Projektets fase 1.2., ”Fastlæggelse af organiske binders og tilsætningsstoffernes miljømæssige fingeraftryk” (Crepaz, 2003).

- et EU-projekt omkring lerbundet sand, hvori der bl.a. er foretaget emissionsmålinger fra støbeprocesser på europæiske støberier med lerbundet formsand uden additiver (Lemkow, 2002; Rickards, 2001)

- det Østrigske Støberiinstitut (ÙGI), som har udgivet en rapport omkring emissioner fra formsand med additiver (ÙGI, 1992) og

- det daværende DTI, nuværende Teknologisk Institut, som omhandler data for overskudssand fra danske støberier (DTI, ca. 1995).

Projektgruppen konstaterede at datagrundlaget for luftemissioner fra trykstøbeprocesserne var utilstrækkeligt, både hos virksomhederne og i litteraturen. Derfor valgte projektgruppen at gennemføre emissionsmålinger for trykstøbeprocesser på DTU’s trykstøbeanlæg. Målingerne gennemførtes af Teknologisk Institut i maj-juni 2003. Resultaterne er dokumenteret i en rapport (Eggert, 2003).

Procesbeskrivelserne udgør grundlaget for modelleringen af de enkelte støbemetoder i UMIP databasen, idet alle input- henholdsvis output strømme er gjort op.

De indsamlede data er i UMIP databasen bibeholdt med virksomhedernes opdeling i procestrin, hvilket muliggør eventuelle tilpasninger af forskellige parametre i de enkelte procestrin.

I de følgende afsnit er vist miljøvurderingerne for de udvalgte processer med udgangspunkt i de specifikke data indsamlet på de deltagende virksomheder, og inden de pågældende data er generaliseret og kvalitetssikrede.

5.1 Støbning af støbejern i lerbundet sand med og uden kerner

Støbning af støbejern i lerbundet sand er den mest udbredte støbeproces i Danmark med en andel på over 60 % af den årlige totalproduktion af støbegods. Processen er blandt de bedst dokumenterede teknologier i nærværende undersøgelse, bl.a. på grund af detaljerede oplysninger fra et af de medvirkende støberier.

Figur 7.2 viser støbeprocessens materialeflow, delprocesserne og bortskaffelsen som de indgår i UMIP modellen. Informationerne er samlet i hhv. en materialefase, en produktionsfase og en bortskaffelsesfase for senere at muliggøre sporbarhed til den konkrete fase af produktets livscyklus, der er årsag til en given miljøpåvirkning.

De tilhørende proces-flowcharts for sandstøbning i lerbundet sand findes i bilag 1.

(NB: Flowcharts angiver mængder per 1000 kg produceret støbegods mens modellering i UMIP værktøjet er foretaget per 1 kg produceret støbegods.)

Materiale inputs er dokumenteret i rapporten for fase 1.1 (Crepaz, 2002) for hele processen og for de fleste delprocesser. Dette gælder råmaterialer, vand og hjælpestoffer.

Energi inputs i form af el, olie og gas (flaske- og naturgas) er ligeledes dokumenteret og fordelt på de relevante delprocesser. Overhead forbrug for belysning, rumopvarmning osv. er specificeret særskilt for senere at kunne adskille udsagn om belastninger fra selve støbeaktiviteten fra den samlede produktion.

På output siden er fast og vådt affald kvantificeret for de enkelte relevante delprocesser.

Emissioner til luft er ikke dokumenteret fra virksomheden. Her er benyttet data fra et EU-projekt omkring lerbundet formsand, hvori der bl.a. er foretaget emissionsmålinger fra støbeprocesser på europæiske støberier med lerbundet formsand uden additiver (Lemkow, 2002, Rickards 2001).

Emissionsmålingerne af formsand foretaget i forbindelse med dette projekt er de mest aktuelle, og de er derfor valgt som standard for emissioner fra lerbundet sand.

Sandstøbning af 1 kg støbejern, emnevægt <100 kg  
   
  Sandstøbning, materialefase I
    0,168 kg zz- Råstål (89% primær)
    0,002 kg Cu (P), TERMINERET
    0,0034 kg Koks, råmateriale
    0,008 kg Podemiddel, jernstøbning*
    0,016 kg zz-Fe råjern (primær)
    0,022 kg Magnesiumoxid (MgO)*
    0,857 kg Stålplade (89% primær)
   
  Sandstøbning, produktionsfase I
    1 kg Sandstøbning, jern, <100 kg
      Smeltning og varmholdning af jern I
      Støbeskeer, klargøring og forvarmning I
      Form- og kernefremstilling I
      Udstøbning af emner <100 kg
      Varmebehandling I
      Overheadprocesser for sandstøbning I
      Rensning mv. af sandstøbte emner <100 kg
   
  Sandstøbning, bortskaffelsesfase I
    Sandstøbning, undgået produktion I
      -0,771 kg Stålplade (89% primær)
      -0,151 kg zz- Råstål (89% primær)
    0,922 kg Omsmeltning af stål til tykplade, 2000
         

Figur 7.2. Livscyklus for sandstøbte emner op til 100 kg (lerbundet sand)

Data for kerneemissionerne stammer fra rapport vedrørende projektets fase 1.2 (Crepaz, 2003), som indeholder emissionsdata for resolbindere, skalsand, furanbindere og cold box bindere. Emissionerne fra cold box binderen er valgt som typiske for kernesand og således integreret i de UMIP modeller, der indeholder kerner. Data angivet per kilogram sand er omregnet til kilogram støbt gods ved hjælp af jern-/sand forholdet angivet i referencen.

Den foreløbige livscyklusvurdering af processen tyder på, at produktionsfasen resulterer i større miljøbelastninger end materialefasen, og at farligt affald fra den relaterede energiproduktionen er af forholdsvis stor betydning (især i produktionsfasen), se figur 7.3.

Kernernes bidrag ser imidlertid ud til at være relativ lille i forhold til processens samlede miljøbelastning. Dette fremgår af at miljøprofilen for processen med kerne (i figurens nedre halvdel) er stort set identisk med den for processen uden kerne (i figurens øvre halvdel).

I bortskaffelsesfasen er der regnet med indsamling af 95 % af produkterne, med genvinding og omsmeltning af 90 %, mens resten antages at gå tabt og ende på deponi. Bortskaffelsen fører til en reduktion af den samlede miljøbelastning, idet genvundet materiale reducerer produktionen af primærmateriale. Dog er reduktionens størrelse meget afhængig af forskellige faktorer som f.eks. den reelt omsmeltede mængde produkter.

Definitionen af et realistisk og for processen repræsentativt gældende bortskaffelsesscenario gennemføres i projektets efterfølgende fase.

Figur 7.3. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for sandstøbte emner (op til 100 kg) i lerbundet sand, med og uden kerne

Figur 7.3. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for sandstøbte emner (op til 100 kg) i lerbundet sand, med og uden kerne.

Det har vist sig, at følgende parametre har stor indflydelse på det overordnede resultat:

- jern/sand forholdet

- antal cykler som formsandet gennemgår

- mængden af omgangsmetal

- genvindingsprocentdelen

Samlet set er datagrundlaget for denne støbeproces godt på input siden. På output siden er det ikke helt tilfredsstillende, men i projektets efterfølgende kvalitetssikring af data bliver de nævnte parametre underbygget for at opnå en fuldstændig og repræsentativ modellering i UMIP databasen.

5.2 Støbning af støbejern i kemisk bundet sand med og uden kerner

Støbning af støbejern i kemisk bundet sand har en andel på ca. 13 % af den årlige produktion af danske støberier. Data for støbning af støbejern i kemisk bundet sand stammer hovedsageligt fra ét af de deltagende støberier. Materialeflow og delprocesser, som indgår i UMIP modellen er vist i figur 7.4. De tilhørende proces-flowcharts findes i bilag 2.

Materialestrømmene for denne støbeproces er dokumenteret i rapport for fase 1.1 (Crepaz, 2002) både for hele processen og for de fleste delprocesser.

Råmaterialer og hjælpestoffer er fuldt dokumenteret.

Vandforbrug til køling er ikke specificeret.

Blandinger er angivet for kernesand fremstillet ved hjælp af cold box henholdsvis furan systemer.

El-, olie- og gasforbrug (flaske- og naturgas) er dokumenteret og fordelt på de relevante delprocesser. Overheadforbrug for belysning, rumopvarmning osv. er også for denne proces specificeret særskilt.

Sandstøbning af 1 kg støbejern, emnevægt <4000 kg

          Sandstøbning, materialefase II

                    1,022 kg Stålplade (89% primær)

                    0,002 kg Cu (P), Termineret

                    0,021 kg Koks, råmateriale

                    0,003 kg Si (primær)

                    11 g Mg (magnesium)

                    2 g Mn (mangan) (R32479)

          Sandstøbning, produktionsfase II

                    1 kg Sandstøbning, jern, <4000 kg

                              1 stk Støbeskeer, varme II

                              1 stk Ventilation m.v. for sandstøbning, II

                              1 stk Trykluft for sandstøbning, II

                              1 stk Form- og kernefremstilling, II

                              1 stk Rengøring af sandstøbte emner <4000 kg

                              1 stk Udstøbning af emner <4000 kg

                              1 stk Varmebehandling, II  (IPU-NB-P6683.8)

                              1 stk Overheadprocesser for sandstøbning, II

                              1 stk Smeltning og varmholdning af jern II

          Sandstøbning, bortskaffelsesfase II

                    0,9 kg Omsmeltning af stål til tykplade, 2000

                    1 stk Sandstøbning, undgået produktion II

                              -0,9 kg Stålplade (89% primær) (NF-M2205)

Figur 7.4. Livscyklus for sandstøbte emner op til 4.000 kg (kemisk bundet sand)

På output siden er fast og vådt affald kvantificeret for de enkelte relevante delprocesser.

Emissioner til luft er heller ikke for denne støbeproces dokumenteret af virksomhederne.

Data for kerneemissionerne er fra rapporten vedr. projektets fase 1.2 (Crepaz, 2003). Som typisk bindertype for kerner er cold box binderen anvendt i UMIP modellerne. Emissionsdataene er omregnet fra ”per kilogram sand” til ”per kilogram støbt gods” ved hjælp af jern/sand forholdet angivet i referencen.

En foreløbig ikke kvalitetssikret livscyklusvurdering af processen tyder på, at kemisk bundet sand resulterer i meget større miljøbelastninger end lerbundet sand. Figur 7.5 viser en sammenligning mellem de to sandtyper (nedre halvdel: lerbundet sand, øvre halvdel: kemisk bundet sand). Årsagen til den store forskel er et større energiforbrug til produktionen (angivet per kg støbt gods) og en resulterende større produktion af affald fra energiproduktionen. Sandet fører desuden til et højt bidrag til persistent toksicitet. Produktionsfasen giver også for denne støbemetode den største miljøbelastning i forhold til materialefasen og bortskaffelsesfasen.

Som for støbning i lerbundet sand er kernernes bidrag til den samlede miljøbelastning relativt lille.

I bortskaffelsesfasen er der antaget indsamling af 95 % af produkterne. 90 % genvindes og omsmeltes, resten går tabt og antages at ende på deponi. Fasen fører til en reduktion af den samlede miljøbelastning idet genvundet materiale reducerer produktionen af primærmateriale. Dog er reduktionens størrelse meget afhængig af forskellige faktorer som f.eks. den reelt omsmeltede mængde af produkter.

Figur 7.5. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for sandstøbte emner (op til 4000 kg) i kemisk bundet sand (øvre halvdel af figuren) hhv. for lerbundet sand (nedre halvdel af figuren), begge med kerne

Figur 7.5. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for sandstøbte emner (op til 4000 kg) i kemisk bundet sand (øvre halvdel af figuren) hhv. for lerbundet sand (nedre halvdel af figuren), begge med kerne

En væsentlig faktor for miljøbelastningerne er hvor mange gange sandet genbruges til opbygning af forme inden det kasseres.

Litteraturopgivelser (se indledning til nærværende kapitel) viser nemlig, at sandets emissionsniveau bliver mindre for hver omgang. I UMIP modellen ovenfor er der arbejdet med ”worst case” situationen, dvs. sandet bruges kun én gang inden det kasseres. Modellen indeholder altså p.t. de højeste målte emissioner for den valgte type kemisk bundet sand.

5.3 Trykstøbning af aluminium

Trykstøbning af aluminium er den tredje mest anvendte støbemetode i Danmark med en andel på omkring 10 % af den årlige produktion. For at skabe et tilstrækkeligt datagrundlag til vurdering af denne teknologi er der både inddraget oplysninger fra de deltagende virksomheder og emissionsmålinger gennemført af nærværende projekt (Eggert, 2003), fordi litteraturgrundlaget vedr. emissioner er meget begrænset. Emissionsmålingerne er gennemført af Teknologisk Institut på DTU’s trykstøbningsanlæg og dokumenteret i en rapport (Eggert, 2003). Emissioner til luft er således meget velbeskrevne for den forholdsvis lille produktion, der foregik i forbindelse med målingerne.

Livscyklusfaser og modellerede delprocesser fremgår af figur 7.6.

En foreløbig ikke kvalitetssikret livscyklusvurdering af processen tyder på, at materialefasen forårsager de største miljøpåvirkninger i livscyklen af et trykstøbt emne, se figur 7.7, nederste halvdel. Dog reduceres den samlede miljøbelastning igen betydeligt i forbindelse med antaget genvinding af materialerne i bortskaffelsesfasen. Der anvendes samme bortskaffelsesscenarie som for de øvrige processer, dvs. 95 % indsamling, heraf 90 % omsmeltning og resten som tab eller deponi.

Figur 7.7 viser samtidigt det foreløbige ikke kvalitetssikrede resultat for trykstøbning af zink. Det ses bl.a., at zink - i de nuværende scenarier - resulterer i mindre miljøbelastninger end trykstøbning af aluminium. Trykstøbning af zink omtales nærmere i afsnit 7.6.

P3  Trykstøbt aluminium        
           
1 stk P3  Trykstøbt aluminium (IPU-NB-Cpr8000)      
   
  1 stk Trykstøbning, materialefase VI (IPU-NB-Dmf8000)
    1,05 kg Aluminium, 15% recycling content, ikke t (IPU-NB-M8000)
   
  1 stk Trykstøbning, produktionsfase VI (IPU-NB-Dpf8000)
    1 kg Trykstøbning aluminium (IPU-NB-P8000)
      1 stk Smeltning af aluminium VI (IPU-NB-P8000.1)
      1 stk Varmholdning af aluminium VI (IPU-NB-P8000.2)
      1 stk Støbning af aluminium VI (IPU-NB-P8000.3)
      1 stk Afformning af aluminium VI (IPU-NB-P8000.4)
      1 stk Vibrering af aluminium VI (IPU-NB-P8000.5)
      1 stk Efterbearbejdning af aluminium VI (IPU-NB-P8000.6)
      1 stk Overheadprocesser trykstøbning alu VI (IPU-NB-P8000.7)
   
  1 stk Trykstøbning, bortskaffelsesfase VI (IPU-NB-Dbof8000)
    1 stk Trykstøbning, undgået produktion VI (IPU-NB-A8000)
      -0,945 kg Aluminium, 15% recycling content, ikke t (IPU-NB-M8000)
    0,945 kg Al (genbrug, 100%) (M32198)
                 

Figur 7.6. Livscyklus for trykstøbte emner af aluminium

Figur 7.7. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for trykstøbte emner af aluminium (nedre halvdel af figuren) og trykstøbte emner af zink (øvre halvdel af figuren)

Figur 7.7. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for trykstøbte emner af aluminium (nedre halvdel af figuren) og trykstøbte emner af zink (øvre halvdel af figuren)

Dataværdierne for emissionsniveauet, som er målt I DTU’s forsøgsstøberi, er tilpasset til materialestrømmene i en real produktion. Dette gælder bl.a. forbruget af køle-/slipmidlerne per kilogram støbt gods.

Validiteten og mulig indflydelse på resultatet af de foretagne tilpasninger er kontrolleret og verificeret i forbindelse med projektets kvalitetssikring af data.

5.4 Støbning af rødgods og bronze i lerbundet sand med og uden kerner

Støbning af rødgods og bronze i lerbundet sand hører til støbeprocesser med mindre produktionsvolumen (ca. 1,5 - 2,5 %). Datakilderne til disse processer er de deltagende virksomheder. Oplysningerne fra virksomhederne er samlet i bilag 4. Bilaget indeholder proces flowcharts, der viser alle delprocesser samt materiale- og energistrømme på virksomhederne. Livscyklusfaser og modellerede delprocesser fremgår af figur 7.8.

 P4a  Sandst. rødgods & bz., lerbundet IV
       
1 stk P4a  Sandst. rødgods & bz., lerbundet IV (IPU-NB-Cpr4000)
  1 stk Sandst., rødg. & bronze, mat.fase IV (IPU-NB-Dmf4000)
    1 kg Rødgods + bronze legering,  III (IPU-NB-M5000)
      0,82 kg Cu (P), TERMINERET (M32518T98)
      0,002 kg zz-Fe råjern (primær) (M32450)
      0,01 kg Ni(P) (M32478)
      0,07 kg Zn (100% primær), TERMINERET (M32621T98)
      0,06 kg Pb(bly)* (K32310)
      0,002 g Sb (antimon) (S32671)
      0,036 g Sn (tin) (S32669)
  1 stk Sandst., rødg. & bz, prod.fase IV (IPU-NB-Dpf4000)
    1 kg Sandstøbning, RG & Bz, lerbundet  IV (IPU-NB-P4000)
      1 stk Smeltning og varmholdning af RG+br. IV (IPU-NB-P4000.1)
      1 stk Støbeskeer, RG + Bz, varme IV (IPU-NB-P4000.2)
      1 stk Ventilation mv. for sandst. RG + Bz, IV (IPU-NB-P4000.3)
      1 stk Trykluft for sandst. af RG + Bz, IV (IPU-NB-P4000.4)
      1 stk Form- og kernefremstilling RG + Bz, IV (IPU-NB-P4000.5)
      1 stk Rensning af sandst. RG+Bz emner, IV   (IPU-NB-P4000.6)
      1 stk Udstøbn. af RG+Bz emner, lerbd sand IV (IPU-NB-P4000.7)
      1 stk Efterbearbejdning af RG + Bz, IV (IPU-NB-P4000.8)
      1 stk Overheadprocesser for sandst. RG+Bz, IV (IPU-NB-P4000.9)
  1 stk Sandst., rødg. & bronze, bortsk.fase IV (IPU-NB-Dbof4000)
    0,9 kg Omsmeltning af rødgods/bronze (IPU-NB-B5000)
    1 stk Sandst. rødg.&br, undgået produktion III (IPU-NB-A5000)
      -0,9 kg Rødgods + bronze legering,  III (IPU-NB-M5000)

Figur 7.8. Livscyklus for sandstøbte emner af rødgods og bronze i lerbundet sand

Input rådata til disse processer anses for usikre, og projektgruppen vurderer, at tallene generelt skal multipliceres med en faktor 1,5 til 2 for at opnå et realistisk niveau, som kan benyttes i UMIP databasen.

Output data, især luft emissionsdata, er også usikre. Til den foreløbige, ikke kvalitetssikrede miljøvurdering, er der benyttet generelle emissionsdata for støbning af støbejern i lerbundet sand. Luftemissioner fra kerner er generelle emissioner fra cold box bindere, som beskrevet i rapporten vedr. fase 1.2 (Crepaz, 2003). Tilpasning af input data og af emissionsdata på basis af de øvrige processer og emissionsmålinger er foretaget i det efterfølgende projektarbejde.

Den indledende ikke kvalitetssikrede miljøvurdering viser, at materialefasen fører til meget højere miljøbelastninger end produktionsfasen. Niveauet af miljøbelastningen i materialefasen, angivet som vægtede millipersonækvivalenter uden indregning af reduktioner pga. materialegenvinding i bortskaffelsesfasen, er omkring tre gange så høj som for de andre støbeprocesser. Årsagen til det høje resultat i den nuværende model er et relativt højt energiforbrug i materialefasen.

Indflydelsen af kerner på støbemetodens samlede miljøprofil er meget lav og, på basis af de foreliggende data, endnu mindre end f.eks. ved støbning af støbejern.

Hvorvidt dette er almengyldigt for denne støbeproces vil vise sig i den efterfølgende verificering af data.

5.5 Støbning af rødgods og bronze i kemisk bundet sand med og uden kerner

Støbning af rødgods og bronze i kemisk bundet sand har en produktionsvolumen på ca. 1,5 - 2,5 % af den årlige totalproduktion i Danmark. Hovedkilden til procesdata for støbning af rødgods og bronze i kemisk bundet sand er de deltagende virksomheder. Generelt er data usikre, men kan anvendes på samme niveau som angivet ovenfor, dvs. for støbning af disse metaller i lerbundet sand med forbehold for ændringer i forbindelse med verificering og kvalitetssikring.

Flowcharts med virksomhedernes data er vist i bilag 5. Livscyklusfaser og modellerede delprocesser fremgår af figur 7.9.

P5a  Sandst. rødgods & bz, kemisk b. III
       
1 stk P5a  Sandst. rødgods & bz, kemisk b. III (IPU-NB-Cpr5000)
  1 stk Sandst., rødg. & bronze, mat.fase III (IPU-NB-Dmf5000)
    0,9891 kg Rødgods + bronze legering,  III (IPU-NB-M5000)
    0,0078 kg Zn (100% primær), TERMINERET (M32621T98)
    0,0001 kg Pb(bly)* (K32310)
    0,0027 kg Cu (82% primær), TERMINERET (M32467T98)
    0,0004 g Sn (tin) (S32669)
  1 stk Sandst., rødg. & bronze, prod.fase III (IPU-NB-Dpf5000)
    1 kg Sandstøbning, RG & Bz, kemisk b. III (IPU-NB-P5000)
      1 stk Smeltning og varmholdning af RG+br. III  (IPU-NB-P5000.1)
      1 stk Støbeskeer, RG + Bz, varme III (IPU-NB-P5000.2)
      1 stk Ventilation mv. for sandst. RG + Bz, III (IPU-NB-P5000.3)
      1 stk Trykluft for sandst. af RG + Bz, III (IPU-NB-P5000.4)
      1 stk Form- og kernefremstilling RG + Bz, III (IPU-NB-P5000.5)
      1 stk Rensning af sandst. RG+Bz emner, III   (IPU-NB-P5000.6)
      1 stk Udstøbn. af RG+Bz emner, kemisk bd sand (IPU-NB-P5000.7)
      1 stk Efterbearbejdning af RG + Bz, III  (IPU-NB-P5000.8)
      1 stk Overheadprocesser for sandst. RG+Bz, III (IPU-NB-P5000.9)
  1 stk Sandst., rødg. & bronze, bortsk.fase III (IPU-NB-Dbof5000)
    0,9 kg Omsmeltning af rødgods/bronze (IPU-NB-B5000)
    1 stk Sandst. rødg.&br, undgået produktion III (IPU-NB-A5000)
      -0,9 kg Rødgods + bronze legering,  III (IPU-NB-M5000)

Figur 7.9. Livscyklus for sandstøbte emner af rødgods og bronze i kemisk bundet sand

I den foreløbige ikke kvalitetssikrede miljøvurdering er støbemetoden modelleret med samme materialer og delprocesser som støbning af samme metaller i lerbundet sand, og med tilføjede processer for kernefremstilling mv. samt resulterende emissioner. Metodens miljøbelastning er derfor kun højere i produktionsfasen. Det foreløbige resultat er vist i figur 7.10

Figur 7.10. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for emner i rødgods og bronze støbt i lerbundet sand (nedre halvdel af figuren) og kemisk bundet sand (øvre halvdel af figuren)

Figur 7.10. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for emner i rødgods og bronze støbt i lerbundet sand (nedre halvdel af figuren) og kemisk bundet sand (øvre halvdel af figuren)

Det fremgår af figur 7.10, at kemisk bundet sand har større miljøbelastning i produktionsfasen end lerbundet sand for støbning af samme metaller.

5.6 Trykstøbning af zink

Trykstøbning af zink udgør under 2% af den årlige produktion af støbegods i Danmark.

Trykstøbning af 1 kg zink  
   
  1 stk Trykstøbning, materialefase V
    1,05 kg Zink (legering) til trykstøbning
  1 stk Trykstøbning, produktionsfase V
    1 stk Smeltning af zink V
    1 kg Varmholdning af zink V
    1 kg Støbning af zink V
    1 kg Afformning af zink V
    1 kg Vibrering af zink V
    1 kg Efterbearbejdning af zink V 
    1 kg Overheadprocesser trykstøbning zink V
  1 stk Trykstøbning, bortskaffelsesfase V
    1 stk Trykstøbning, undgået produktion V
      -0,945 kg Zink (legering) til trykstøbning
    0,945 kg Omsmeltning af zinkemner*
         

Figur 7.11. Livscyklus for trykstøbte emner af zink

Materialeflow og delprocesser i livscyklusfaserne, som indgår i UMIP-modellen, er vist i figur 7.11.

Oplysninger om forbrugsmængder af råmateriale, hjælpestoffer og vand for alle delprocesser stammer fra et støberis miljøgodkendelse.

Data for el-, olie- og gasforbrug er opgivet for hele produktionen. Overhead forbrug er opgivet, dog uden overhead el-forbrug.

Siden opgørelsen af ovennævnte data er dele af produktionen blevet lagt om. Derfor beskriver tallene ikke den reelle situation i dag, men på tidspunktet for dataindsamlingen. Der er taget højde for disse forhold i forbindelse med den efterfølgende kvalitetssikring af datagrundlaget.

På output-siden foreligger rådata for forskellige typer affald fra produktionen.

Litteraturgrundlaget vedrørende luft emissioner fra trykstøbningsprocesser er som tidligere nævnt meget begrænset. Derfor anvendes tidligere omtalte data fra målinger udført af nærværende projekt på DTU´s trykstøbemaskine korrigeret bl.a. med hensyn til mængden af anvendt køle-/slipmidler. I en kontinuert større automatiseret produktion anvendes mindre mængder af disse stoffer end ved en manuel produktion som i DTU´s forsøgsstøberi.

Samlet set er datagrundlaget for trykstøbning af zink tilstrækkeligt på både input og output siden til at kunne modellere processen tilfredsstillende i UMIP-databasen.

I forbindelse med en foreløbig miljøvurdering af metoden er de ovennævnte tilpasninger gennemført under forbehold for mulige ændringer i forbindelse med kvalitetssikringen. Resultatet er vist i den øvre halvdel af figur 7.12. (Samme figur som i afsnit 7.3). Figuren viser samtidig resultatet for trykstøbte emner af aluminium for at muliggøre en direkte sammenligning af de to metoder.

Figur 7.12. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for trykstøbte emner af aluminium (nedre halvdel af figuren) hhv. for trykstøbte emner af zink (øvre halvdel af figuren)

Figur 7.12. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for trykstøbte emner af aluminium (nedre halvdel af figuren) hhv. for trykstøbte emner af zink (øvre halvdel af figuren)

De foreløbige ikke kvalitetssikrede resultater peger på, at trykstøbning af aluminium og zink medfører ca. samme niveau af miljøbelastninger i materiale og produktionsfasen. Bortskaffelsesfasen af trykstøbte aluminium emner medfører større belastninger end trykstøbte zink emner, dog er resultatet for denne fase usikker, fordi der pt. kun findes en tilnærmet omsmeltningsproces for zink i databasen, hvorimod der findes et bedre datagrundlag for omsmeltning af aluminium.

I den efterfølgende kvalitetssikring sigtes der mod at underbygge datagrundlaget for omsmeltning af zink, således at også denne proces er repræsentativ i UMIP databasen.

5.7 Støbning af aluminium i lerbundet sand med og uden kerner

Støbning af aluminium i lerbundet sand udgør en forholdsvis lille andel af det årlige danske produktionsvolumen (mindre end 1%). Datakilderne til denne proces er et par af de deltagende støberier. Delprocesserne for sandstøbning af aluminium svarer til sandstøbning af rødgods og bronze i lerbundet sand. Derfor angiver flowcharts i bilag 4 også samtidig procesforløbet for støbning af aluminium i lerbundet sand. Materialestrømmene er naturligvis forskellige for aluminium og kobberlegeringer.

Materialeflow og delprocesser i livscyklusfaserne, som indgår i UMIP modellen, er vist i figur 7.13.

IPU-NB-Cpr7000: P7a  Sandstøbt aluminium, lerbundet sand
       
1 stk P7a  Sandstøbt aluminium, lerbundet sand (IPU-NB-Cpr7000)
  1 stk Sandstøbning Al, materialefase VIII (IPU-NB-Dmf7000)
    1,08 kg ALU 15% recycling content (ALU 15% ikke term)
    0,033 kg Crystal* (IPU-NB-K7000)
    0,005 kg Natrium* (IPU-NB-K7001)
  1 stk Sandstøbning Al, produktionsfase VIII (IPU-NB-Dpf7000)
    1 kg Sandstøbning, aluminium VIII (IPU-NB-P7000)
      1 stk Smeltning og varmholdning af Al,  VIII  (IPU-NB-P7000.1)
      1 stk Støbeskeer, varme, Al  VIII  (IPU-NB-P7000.2)
      1 stk Ventilation m.v. for sandst. Al, VIII  (IPU-NB-P7000.3)
      1 stk Trykluft for sandstøbning Al,  VIII  (IPU-NB-P7000.4)
      1 stk Form- og kernefremstilling Al, VIII (IPU-NB-P7000.5)
      1 stk Rensning af sandstøbte Al-emner VIII (IPU-NB-P7000.6)
      1 stk Udstøbning af Al-emner,  VIII (IPU-NB-P7000.7)
      1 stk Efterbehandling af sandst. Al-emn, VIII  (IPU-NB-P7000.8)
      1 stk Overheadprocesser for sandstøb. Al, VIII (IPU-NB-P7000.9)
  1 stk Sandstøbning Al, bortskaffelsesfase VIII (IPU-NB-Dbof7000)
    1 stk Sandstøbning Al, undgået produktion VIII (IPU-NB-A7000)
      -0,972 kg ALU 15% recycling content (ALU 15% ikke term)
    0,972 kg Al (genbrug, 100%) (M32198)

Figur 7.13. Livscyklus for sandstøbte emner af aluminium i lerbundet sand (med kerne)

De tilgængelige input rådata vedrørende materiale- og energistrømme fra de deltagende støberier er tilstrækkelige til at kunne modellere støbemetoden i UMIP databasen. Dog er tallene fra det ene støberi korrigeret med en faktor på 1,5 til 2 for at opnå et, efter projektgruppens vurdering, realistisk niveau. Denne faktor er underkastes en kritisk vurdering i den efterfølgende kvalitetssikring.

Output data, især luft emissionsdata, er usikre. Som tilnærmelse er anvendt emissionsdata fra de øvrige processer og emissionsmålinger tilpasset i forhold til bl.a. temperaturniveauet og metal/sand forholdet.

Resultatet af den foreløbige ikke kvalitetssikrede miljøvurdering er vist i figur 7.14. Analysen tyder på, at sandstøbning af aluminium har de største miljøbelastninger i materialefasen og de næststørste i produktionsfasen. I sidstnævnte er det energiproduktionen, der giver anledning til de største bidrag. Bortskaffelsesfasen reducerer også her belastningerne væsentligt.

Indflydelsen fra kernerne er ikke fremhævet, men vil ligge på samme, relativt lave niveau som for sandstøbning af støbejern.

Figur 7.14. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for sandstøbte emner af aluminium i lerbundet sand med kerne

Figur 7.14. Foreløbigt ikke kvalitetssikret resultat af livscyklusvurderingen for sandstøbte emner af aluminium i lerbundet sand med kerne

5.8 Støbning af aluminium i kemisk bundet sand med og uden kerner

Støbning af aluminium i kemisk bundet sand har omkring samme produktionsvolumen som støbning af aluminium i lerbundet sand, dvs. antagelig mindre end 1% af den årlige danske totalproduktion af støbegods.

Hovedkilder til procesdata er de samme støberier som for støbning af aluminium i lerbundet sand. Flowcharts er vist i bilag 5.

Livscyklusfaser og delprocesser svarer til støbning af aluminium i lerbundet sand (figur 7.13) bortset fra formsandsproduktionen.

Generelt er data usikre, men kan anvendes på samme niveau som angivet ovenfor.

Den foreløbige miljøvurdering er ikke vist, idet den kun adskiller sig fra den lerbundne (fig. 7.14) ved, at der i produktionsfasen opstår yderligere miljøbelastninger forbundet med den kemisk bundne sand og dens emissioner.

I forbindelse med kvalitetssikringen søges datagrundlaget underbygget for begge ovennævnte støbeprocesser til aluminium.

5.9 Trykstøbning af magnesium

Med et skønnet produktionsvolumen på mindre end 0,5 % af den årlige støberiproduktion i Danmark udgør trykstøbning af magnesium den mindste andel. Procesforløbet er vist som flowchart i bilag 7.

Rådata for denne støbeteknologi stammer hovedsageligt fra en enkelt deltagende virksomhed i projektet. Procesudstyret hos virksomheden er forholdsvis nyt og kapaciteten er indtil videre ikke blevet udnyttet fuld ud. Derfor kan de tilgængelige data ikke anvendes uden korrektioner baseret på information fra andre kilder. Hertil er der benyttet sammenlignelige data fra et andet deltagende støberi, der tidligere trykstøbte magnesium, og som har dokumenteret materialestrømmene i tidligere miljøregnskaber.

Datagrundlaget for emissioner fra støbeprocessen er begrænset. Til den foreløbige ikke kvalitetssikrede miljøvurdering er anvendt de målte emissioner fra aluminium trykstøbning (se afsnit 7.3), som pga. forskellige sammenlignelige procesparametre antages også at være repræsentative for trykstøbning af magnesium.

Både livscyklus-delprocesser og resultatet af den foreløbige ikke kvalitetssikrede miljøvurdering er således meget lig med resultatet af aluminium trykstøbning, som er vist i afsnit 7.3 (figur 7.6 hhv. 7.7).

Samlet set betragter projektgruppen datagrundlaget for at være tilstrækkeligt til at kunne modellere trykstøbning af magnesium i UMIP databasen på et rimeligt nøjagtighedsniveau.

 



Version 1.0 September 2006, © Miljøstyrelsen.