Prozesskohlenstoffe - S&B Industrial Minerals GmbH

SpecialS&B Industrial Minerals GmbHRohstoffe und LegierungsmittelProzesskohlenstoffeErfahrungen mit der Anwendung von mit Prozesskohlenstoffaufbereiteten Bentoniten und die Anwendung vonProzesskohlenstoff in umweltfreundlichen Produkten Bei den Prozesskohlenstoffenhandelt es sich ummakrokristalline Graphite,die mit Hilfe großer Scherkräftein den Bentonit eingearbeitetwerden. Als Folgedieses Prozesses, daher derName Prozesskohlenstoff,entsteht ein grauer Bentonit,dessen Produktname QUICK-BOND ist. Labor- und Praxis-Untersuchungen zeigen,dass die Verwendung vonQUICKBOND zu wesentlichenÄnderungen der Formstoffeigenschaftenführt. DerProzesskohlenstoff verbessertdie Fließ- und VerdichtungseigenschaftenderFormstoffe, das führt zu einergleichmäßigeren Verdichtungder Form. In denletzten Jahren jedoch gerätzunehmend ein andererAspekt in den Vordergrund.Durch die optimale Verdichtungkommt es zu einer reduziertenBenetzung derForm durch das flüssige Metall.Da dies üblicherweisedurch den Einsatz vonGlanzkohlenstoffbildnern erreichtwird, kann als Folgeder verbesserten Verdichtungder Anteil an Glanzkohlenstoffbildnernreduziertwerden. Dies hat eine Redu-C. GrefhorstBentonit dient im Formsand als Binder für den Quarzsand. Dieses Bindemittel ist umweltfreundlich, anorganischund wird zu ca. 95% nach dem Gießen wiederverwendet. Bentonit ist ein natürliches Mineralmit besonderen Eigenschaften, die man durch selektiven Abbau und eine spezielle Aufbereitung, wiez. B. Mahlung und Aktivierung, optimieren kann. Bei S&B werden Bentonite mit Prozesskohlenstoffenbehandelt, um die Formstoffeigenschaften zu verbessern.Bild 1. Die Einarbeitung von Prozesskohlenstoff in den IKO BOND D-Bentonit zu QUICKBOND führt zu einer schnellerenAufbereitung.Tafel 1. Die Zahl der Aufbereitungszyklen, um 90% der maximalen Festigkeiten zu erreichen verringert sich durch dieAnwendung von QUICKBOND (IKO BOND D mit Prozesskohlenstoff).Dipl.-Ing. Cornelis Grefhorst,ist Leiter der Forschung undEntwicklung der S&B IndustrialMinerals GmbH GeschäftsbereichGießerei – IKO.2GP-SPECIAL · 9/2008

SpecialS&B Industrial Minerals GmbHBild 2. Einführung von Bentonit mit Prozesskohlenstoff, Meßwerte der Gießerei.iÜber S&BS&B Industrial MineralsGmbH ist einer der führendenHersteller von Industriemineralienauf Basis vonBentoniten und Kohlenstoffträgern,mit einer langenTradition im Abbau von Bentonitund in der Produktionvon geeigneten Formstoffbinder-Kohlenstoffträger-Gemischenfür die Gießereien.S&B bietet der Gießereiindustrie(Eisen-, Stahl- und NE-Gießereien) umfassende Systemlösungenmit einemkompletten Dienstleistungsangebotund einer beratendentechnischen Unterstützungvon höchstem Rang.Neben den klassischen Formstoffengehören auch Kernsandadditiveund Produktionshilfsmittelzur Produktpalettefür Gießereiapplikationen.S&B Industrial MineralsGmbHSchmielenfeldstr. 7845772 MarlGermanyFon: +49 (0) 23 65/804-0Fax: +49 (0) 23 65/804-211E-Mail:info@ikominerals.comwww.ikominerals.comRohstoffe und LegierungsmittelBild 3: Einführung von Bentonit mit Prozesskohlenstoff, Meßwerte der Gießerei.zierung der Emissionen zurFolge, da Glanzkohlenstoffaus der Gasphase entsteht.Untersuchungen im Jahr1995 ergaben, dass die Einarbeitungvon Prozesskohlenstoffin Bentoniten zuhöheren Festigkeitswertenbei der Formstoffaufbereitungführt. Bereits zu diesemZeitpunkt wurde dies vonJ. Baier in der ZeitschriftGießerei publiziert. (1)In späteren Untersuchungenwurde festgestellt, dassdurch zu Einarbeitung vonProzesskohlenstoff in denBentonit es zu einer glatterenGussoberfläche kommt,jedoch die Rauhigkeit etwashöher ist, als bei der Zugabevon Kohlenstaub. Darausentstand die Idee Prozesskohlenstoffals Ersatz fürGP-SPECIAL · 9/2008 3

SpecialS&B Industrial Minerals GmbHRohstoffe und LegierungsmittelBild 4. Mit Prozesskohlenstoff verringert sich der Wasserbedarf des Formsandes bei gleicherVerdichtbarkeit von im Durchschnitt 42 %.Glanzkohlenstoffbildner zuverwenden (Präsentation C.Grefhorst, FormstofftageDuisburg 2002).Prozesskohlenstoff entstehtbei der Einarbeitungvon makrokristallinem Graphitin Bentonit. Dieser neueBentonit, Name QUICK-BOND, wurde bei der GießereiComponenta eingeführt.Aus den in der Gießerei gemessenenWerten war zuentnehmen, dass sich derFormstoff wesentlich geänderthat. Das Niveau derFestigkeiten ist angestiegenund der Formstoff wurdekompakter (höhere Dichte).Während der Bentonit einTafel 2. ENVIBOND, Fertiggemisch aus Bentonit und u.a. Prozesskohlenstoff.sehr hydrophiler Stoff ist,reagiert der Prozesskohlenstoffhydrophob. Die Kombinationdieser gegensätzlichenEigenschaften führt dazu,dass der Formstoff hydrophoberwird, jedochdurch die bessere Verdichtungoptimale Eigenschaftenzeigt. Bei der Verwendungvon Prozesskohlenstoff inBentonit nimmt der Wasserbedarfab, diese Abnahmebeträgt ca. 0,2–0,3 % bei einemWassergehalt von 3,5 %.Ein geringerer Wasseranteilim Formstoff verringertdie Anzahl der mit Wasserverbundenen Fehler imGussteil, zum Beispiel Explosionsfehler.Zudemreduziert sichder Bedarf anGlanzkohlenstoffbildnern.ENVIBONDDa Gießereien bestrebtsind mit geringsterUmweltbelastungzu produzieren,ist eineweitere Anwendungvon ProzesskohlenstoffdasProdukt ENVI-BOND. Hierbeihandelt es sich umein Fertiggemischmit Bentonit undu. a. Prozesskohlenstoff, daswährend des Gießens keineSchadstoffe emittiert. DasProdukt wurde im Rahmendes EU Projektes – GO-APIC(2) entwickelt und späterin Projekten mit der BergakademieFreiberg und derUniversität Krakau optimiert.Die Charakteristikenvon Prozesskohlenstoff, wiedie reduzierte Benetzung derForm, die kompaktere Formwand(geringerer Anteil anPoren) und ein geringererWasserbedarf werden hiermaximal genutzt.ENVIBOND wird bereitsbei Gießereien in Deutschland,den Niederlanden undFrankreich eingesetzt. DerVerbrauch an klassischenGlanzkohlenstoffbildnernwurde mit 45 bis 100% reduziert.Wichtige Vorteile vonENVIBOND:• Eine höhere gleichmäßigeVerdichtung der Form• Erheblich weniger Emissionen(ca. 25%) von organischeFlüchtigen (VOC)und Benzol, wobei ENVI-BOND kein VOC, CO undBenzol emittiert.– Saubere Arbeitsplatz• Weniger Kontaminierungvon Schadstoffen imFormsand• Reduzierter Verbrauch– Kostenvorteil– Umweltvorteil (wenigerTransport)ZusammenfassungIn der Produktentwicklungbei S&B Industrial Mineralsspielt Prozesskohlenstoff einewesentliche Rolle. Formstoffemit Prozesskohlenstofflassen sich schneller aufbereitenund zeigen höhereFestigkeitswerte bei niedrigerenWassergehalten.Der Prozesskohlenstoffvermindert zudem die Benetzungder Formwanddurch das flüssige Metall.Diese Eigenschaften werdenin dem Produkt ENVIBOND,welches ein Fertiggemischohne klassische Glanzkohlenstoffbildnerund somitumweltfreundlicher ist, maximalgenutztiSchrifttum[1] Baier, J. Zum UmlaufverhaltenbentonitgebundenerFormstoffe unter besondererBerücksichtigung vonBentonit-Graphit-Systemen.Giesserei 82 Heft 4, S.107-111. 1995[2] Grefhorst, C. & Lemkow, J.Greensand without OrganicAdditives for the Productionof Iron Casting. Proceedingsof 66th World FoundryCongress Vol. 1, S. 489-501.20044GP-SPECIAL · 9/2008