Die FSP GmbH wurde 2022 zur Planung, Projektierung, Bau und Betrieb von Gießereisand-Regenerierungsanlagen in Stuttgart gegründet. Beim Motorenbau werden Gehäuse bzw. Motorblöcke z.B. aus Leichtmetallguss bzw. Nichteisenmetall-Guss (NE-Guss) verwendet. Die Negativform – sog. Sandkerne - dieser Leichtmetallgehäuse, werden aus Neusand und einem Binder in einer hier für vorgesehene Maschine kompaktiert. Für dieses Verfahren wird ein organisches Bindersystem verwendet, das aufgrund hoher aromatischer sowie weiterer organischer Inhaltsstoffe und Emissionen bei der Verarbeitung aus Umwelt- und Arbeitsschutzsicht problematisch ist. In den letzten Jahren wurden organische Binder zunehmend durch umweltfreundlichere anorganische Binder (z. B. auf Wasserglasbasis) ersetzt. Aus Ressourcenschonungsgründen werden die Formsande nach dem Abguss des heißen Metalls regeneriert und dadurch wieder aufbereitet, um erneut Kerne daraus herzustellen. Für organische Binder ist z.B. die thermische Binderdegration ein etabliertes Aufbereitungserfahren, um alte Binderreste vom Sandkorn zu entfernen. Stand der Technik für die Aufbereitung von Gießereisand mit Resten organischer und anorganischer Binder ist das mechanisch-thermische Regenerations-Verfahren, welches jedoch mit sehr hohen Energieverbräuchen und Abfallaufkommen in Form von zerstörten Sandpartikeln verbunden ist. Daher ist dieses Verfahren in der Praxis nicht wirtschaftlich und führt zu sehr hohen Einsätzen von Neusand und hohen Kosten. Aus Umweltgesichtspunkten ist der verstärkte Einsatz der umweltfreundlicheren anorganischen Binder von großer Bedeutung. Für die Verbreitung in der gesamten Branche müssen jedoch umweltschonende und wirtschaftliche Regenerations-Verfahren für die verwendeten Formsande gefunden werden. Die Projektidee der FSP GmbH sieht vor, den Vorteil der Wasserlöslichkeit der anorganischen Binder als technischen Ansatz einer besonders schonenden Sandregenerierung zu verwenden. Dafür wird im Vorhaben erstmals eine großtechnische Nasssand-Regenerationsanlage für die Aufbereitung von Altsand mit anorganischen Bindern errichtet werden. Obwohl Nasssand-Verfahren für die Aufbereitung von anorganischen Bindern technisch besonders geeignet sind, wurden sie in der Vergangenheit nicht angewendet, weil das anschließende Trocknen des Gießereisandes sehr energieaufwändig und damit unwirtschaftlich ist. Ein von der der FSP GmbH selbstentwickeltes, neuartiges Kondensationsenergie-Rückgewinnungsverfahren zur Trocknung des nassen Sandes soll den Nachteil der sehr hohen Energieverbräuche beim Trocknen vermeiden. Mit dem Kondensationsenergie-Rückgewinnungsverfahrens können bei der Sandtrocknung 65 Prozent der eingesetzten Energie zurückgewonnen und dem Prozess wieder zugeführt werden. Bei einer angestrebten Aufbereitung von 25.000 Tonnen Altsand pro Jahr können im Vergleich zum thermisch-mechanischen Regenerationsverfahren von Gießereialtsanden 70 Prozent der sonst benötigten Energie eingespart werden, woraus sich 2.975 Tonnen CO 2 -Einsparungen pro Jahr ergeben. Darüberhinaus werden auch große Mengen an Staub vermieden, die sonst bei einer mechanischen Aufbereitung entstehen. Weiterhin wird die Menge an zu deponierenden Altsanden reduziert. Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: FSP GmbH Froundry Sand Processing Bundesland: Baden-Württemberg Laufzeit: seit 2023 Status: Laufend
Ziel des Vorhabens ist die Errichtung einer autothermen zirkulierenden Wirbelschichtanlage (ZWSF-Anlage) zur Inertisierung von Staeuben aus der mechanischen Regenerierung einer Handform-Giesserei. Gleichzeitig soll die im Staub enthaltene Energie zur thermischen Regenerierung von mechanisch vorregeneriertem Giessereialtsand genutzt werden. Hierdurch sollen zum einen die Deponiekosten von Giessereistaeuben und der Zukauf von Neusand eingespart werden. 1997 wurde die kombinierte ZWSF-Anlage bei der Siempelkamp Giesserei in Betrieb genommen und befindet sich seitdem im Versuchbetrieb.
Die Eisenwerk Erla GmbH gehört seit 2011 zur indischen Dynamatic Technologies Limited, einem börsennotierten Konzern mit Hauptsitz in Bangalore. Das Kerngeschäft des Unternehmens ist die Erzeugung von Gießereierzeugnissen für die Premiumhersteller der Automobilindustrie, speziell Turboladergehäuse für benzin- und dieselgetriebene Motoren. Turboladergehäuse sind im Betrieb besonders hohen Massendurchsätzen und Temperaturbelastungen ausgesetzt und werden daher aus hochlegierten Eisenwerkstoffen im Sandguss hergestellt. Legierungsbestandteile sind neben Eisen hauptsächlich Nickel, Silicium und Chrom. Bei der Herstellung der Gussteile werden große Mengen Sande als Formstoff und auch als Kernmaterial eingesetzt. Diese Sande werden im Kreislauf gefahren und mehrfach im Formprozess wiederaufbereitet. Darüber hinaus fallen im Produktionsprozess auch sehr heterogen zusammengesetzte Schrottgemische - sogenannte Splitterschrotte - an. Die in den Altsanden enthaltenen metallischen Reststoffe sowie die Splitterschrotte lassen sich auf Grund der schwachen magnetischen Eigenschaften mit der bisher gängigen Technologie aus Polygonsieb und Magnetabscheider beziehungsweise durch manuelle Sortierung nur schwer trennen. Um metallische Reststoffe besser zurückgewinnen und wieder im Produktionsprozess einsetzen zu können, wird das Unternehmen eine neuartige Separationsanlage errichten, mit der metallische Reststoffe nahezu vollständig (Zielwirkungsgrad 95 Prozent) aussortiert werden können. Die zurückgewonnenen Metalle sollen anschließend in den Produktionsprozess zurückgeführt werden. Das innovative Element der neuen Anlage ist der Einsatz einer neuen Sensortechnologie, einer sogenannten EMCAM. Dabei handelt es sich um eine elektromagnetische Kamera, die zur Messung und Bildgebung eine Magnetfeld-Gradiometer-Matrix, damit ein neuartiges Funktionsprinzip in der sensorbasierten Sortierung verwendet. Jeder Partikel des Materials wird entsprechend seiner magnetischen und elektrischen Leitfähigkeit mit integrierter, hochspezialisierter Rechentechnik identifiziert. Noch während der laufenden Identifikation ermittelt dieselbe Software bereits die exakte Position und Geschwindigkeit aller relevanten (das heißt werthaltigen) Partikel und steuert in Millisekunden genau hunderte Druckluftventile, die die präzise Ausschleusung der Splitterschrott-Teile erledigen. Primär sollen durch die Anlage mindestens 45 Tonnen mehr nickelhaltige Metalle pro Jahr zurückgewonnen werden, wodurch der Einsatz von Legierungsmaterial erheblich reduziert werden kann. Mit der neuen Sortieranlage sollen im nächsten Optimierungsschritt weiterhin 230 Tonnen Splitterschrotte pro Jahr sortenrein getrennt, wieder eingeschmolzen und intern weiterverwendet werden. Hierdurch entfallen die externe Entsorgung und der Transport des Schrotts.
Das Kerngeschäft der Eisenwerk Erla GmbH mit Sitz im Erzgebirge/Sachsen ist die Erzeugung von Gießereierzeugnissen für die Automobilindustrie. Im Geschäftsjahr 2013/14 wurden circa 50.000 Tonnen Flüssigmetall bzw. circa 20.000 Tonnen guter Guss produziert. Im laufenden Betrieb entstehen große Mengen an sogenannten „Gießereialtsanden“ (circa 15.000 Tonnen pro Jahr), die mit metallischen Bestandteilen aus dem Gießprozess versetzt sind und einer Entsorgung zugeführt werden müssen. Für ein internes Recycling der metallischen Reststoffe im Altsand innerhalb der Gießerei fehlten bisher entsprechende Sortiertechnologien. Über die gängige Technologie aus Polygonsieb und Magnetabscheider lassen sich hoch nickelhaltige Werkstoffe aufgrund der schwachen magnetischen Eigenschaften kaum bzw. nur manuell trennen. Die nickelhaltigen Reststoffe wurden bisher zum Teil in einer 520 Kilometer entfernten Spezialfirma weiterverwendet. Mittels verbesserter Sortiertechnologie könnte ein erhebliches Ressourcenschonungspotenzial gehoben werden, indem metallische Reststoffe im Altsand betriebsintern eingeschmolzen und wiederverwendet werden. Ziel des Vorhabens war die Errichtung einer neuartigen Sortieranlage, um metallische Reststoffe in Gießereialtsanden nahezu vollständig auszusortieren, die bisher gemeinsam mit dem Altsand entsorgt werden mussten. Die zurückgewonnenen Metalle sollten anschließend in den Produktionsprozess (Schmelzen) zurückgeführt werden, wodurch sich die Materialeffizienz erhöhen sollte. So sollten erhebliche Mengen an metallischen Einsatzstoffen wie Nickel eingespart und ein Beitrag zur Ressourcenschonung geleistet werden. Die neu installierte Sortieranlage besteht aus den Einzelkomponenten Aufgabebunker, Zuführband, Transportrinne und der eigentlichen Sortiereinheit, in der die Sensortechnik „EMCAM“ der Fa. INCODECS GmbH verbaut ist. Bei der EMCAM handelt es sich um eine „Elektromagnetische Kamera“, die mit der Magnetinduktionstomographie (PMIT) ein neuartiges Funktionsprinzip in der sensorbasierten Sortierung verwendet. Die EMCAM in der Lage, unabhängig von Oberflächenkorrosion und Feuchtigkeit des Schüttgutes Buntmetalle, Edelstähle und magnetisierbare Materialien zu finden und fehlerfrei zu unterscheiden. Bei der Rückgewinnung der nickelhaltigen Rückstände aus den Metall-Sand-Gemischen konnte der Sortiergrad im Vergleich zur Ausgangssituation um durchschnittlich 14 Prozent erhöht werden. So können ca. 80 Tonnen pro Jahr mehr nickelhaltige Metallrückstände aus dem Altsand zurückgewonnen und teilweise wieder direkt in der Gießerei eingesetzt werden. Dies schont Material- und Energie und vermeidet CO 2 -Emissionen entlang der Wertschöpfungskette. Die neue Anlage kann in bestehende Altsandaufbereitungsanlagen integriert werden. Dabei ist sie nicht nur für Eisenwerkstoffe sondern auch für Nichteisenmetalle einsetzbar. Somit kann sie in zahlreichen anderen Sandgießereien eingesetzt werden, von denen es in Deutschland rund 160 im Eisen- und Stahlgussbereich sowie ca. 100 im Nichteisenmetallbereich gibt. Perspektivisch könnte die neue Technik auch zur Metallsortierung von Schrotten im Bereich des Kokillen- und Druckgusses verwendet werden, wodurch sich die potenzielle Anwenderzahl um weitere ca. 250 Gießereien hauptsächlich im Nichteisenmetallgussbereich erweitert. Branche: Metallverarbeitung Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Eisenwerk Erla GmbH Bundesland: Sachsen Laufzeit: 2015 - 2015 Status: Abgeschlossen
Heutige Bindersysteme für Gießereisande bestehen aus organischen Bestandteilen, die bereits ab 300 °C zerfallen. Durch das Verbrennen der organischen Bestandteile werden starke Emissionen freigesetzt, die eine Belastung für die Umwelt und die Mitarbeiter von Gießereien darstellen und eine zusätzliche, kostenintensive Absaugung und Abluftreinigung erforderlich machen. Das Ziel dieses Projektes ist die Einführung und Bewertung eines Regenerationsverfahrens für anorganische Altsande im eichtmetallguss, um den Materialkreislauf der anorganischen Kernfertigung zu schließen und damit die Voraussetzung für einen breiten Einsatz dieser umweltfreundlichen Bindersysteme zu schaffen. Auf Basis der Projektergebnisse kann eine Umstellung der Kernfertigung von Gießereien auf anorganische Bindersysteme mit geschlossenem Materialkreislauf technologisch umgesetzt werden. Die Projektergebnisse tragen zu einer Erweiterung des Wissenstandes über das Verhalten anorganischer Regeneratsande bei und unterstützen eine schnelle und nachhaltige Einführung dieser Bindersysteme, verbunden mit einer deutlichen Umweltentlastung. Die Ergebnisse zeigen, dass für einen wirtschaftlichen Erfolg ein kontinuierlicher, vollautomatisierter Betrieb mit einem geringen Personal- und Logistikaufwand entscheidend ist. Diese Betriebsart ist in mittelständischen Unternehmen nicht gegeben, wodurch mit den bestehenden Randbedingungen ein wirtschaftlicher Betrieb dieser anorganischen Regeneration nicht möglich ist. Dahingegen kann das Verfahren in großen Unternehmen mit einem jährlichen Sandbedarf von 7-50 Tsd. Tonnen wirtschaftlich eingesetzt werden. Die BMW Group wird das erarbeitet Regenerationsverfahren in den Serienbetrieb integrieren
Die OHM & HÄNER Metallwerk GmbH & Co. KG produziert Gussteile für den Maschinen- und Gerätebau sowie zunehmend auch für die Automobilindustrie. Beim Sandguss werden große Mengen Sand und Bindemittel verbraucht. Dabei kommen zwei verschiedene Sandarten (chemisch gebundener Kernsand und mit Bentonit, einem tonhaltigen Bindemittel, gebundener Formsand) zum Einsatz, die sich beim Entformen der Gussstücke zumindest teilweise vermischen. Dieses Gemisch zu trennen ist sehr schwierig und mit dem bisher üblichen Verfahren nur unzureichend möglich. Daher muss ein Teil des Sandes regelmäßig aus dem Formsandkreislauf entnommen und durch Neusand ersetzt werden. Das kann zwischen zwei und 30 Prozent der Umlaufmenge sein. Der Altsand muss deponiert werden. Das Unternehmen plant daher im Rahmen eines Gießereineubaus künftig den regenerierbaren Formsand von dem zu entsorgenden Kernsand effektiver zu trennen. So soll der Mischsand mit Hilfe eines für Sandgießereien neuen optisch/elektronischen Verfahrens aufbereitet und so die Altsandmenge um mindestens 75 Prozent reduziert werden (von 8400 Tonnen auf 2200 Tonnen zu entsorgender Altsand pro Jahr). Dabei werden die Sandkörner durch ihre Farben identifiziert und pneumatisch sortiert. Darüber hinaus soll ein neuartiger Vakuum-Sandmischer eingesetzt werden, der den gereinigten Formsand so aufbereitet, dass er problemlos wieder in den Produktionskreislauf zurückgeführt werden kann. Die deutlich geringeren Altsandmengen führen zu weniger Abfall und sparen somit Deponieraum. Zugleich werden weniger Neusand, Bindemittel und Wasser verbraucht. Insgesamt sinkt die Anzahl der notwendigen Transporte, da jährlich über 100 000 LKW-Kilometer entfallen. Das Vorhaben ist ein Beispiel dafür, dass Ressourceneffizienz nicht nur die Kosten reduziert, sondern zugleich eine Reihe positiver Umwelteffekte mit sich bringt. Im Rahmen der Gesamtinvestition am Standort Drolshagen (Nordrhein-Westfalen) sollen rund 150 neue Arbeitsplätze geschaffen werden.
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