Projekt badawczo – rozwojowy NCBiR Nr 07-0016/2010
pt. „Ocena szkodliwości materiałów stosowanych w odlewnictwie poddanych działaniu wysokiej temperatury w celu zmniejszenia zanieczyszczenia środowiska i poprawy warunków pracy”
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa
Kierownik projektu: prof. dr hab. Mariusz Holtzer; (okres realizacji 1.10.2010 – 31.03.2013)
Wynikiem realizacji projektu jest opracowanie charakterystyki ekologicznej ponad 30 układów wiążących do mas formierskich i rdzeniowych stosowanych w krajowym odlewnictwie, nośników węgla błyszczącego stosowanych do mas z bentonitem, powłok ochronnych na kokile, materiałów żużlotwórczych oraz wosków stosowanych w technologii wytapianych modeli, poddanych działaniu wysokiej temperatury w zakresie 500- 1300oC.
Badane materiały wiążące pochodziły od kilkunastu producentów (praktycznie wszystkich działających na rynku krajowym), dzięki czemu można uznać, ze uzyskane wyniki mają charakter kompleksowy.
Badania prowadzono w warunkach laboratoryjnych, półprzemysłowych oraz zweryfikowano w wybranych odlewniach. Skoncentrowano się na analizie związków z grupy BTEX (benzen, toluen, etylobenzen i ksyleny) oraz z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) emitowanych z powyższych materiałów po nagrzaniu do wysokiej temperatury. Dla wybranych układów wiążących określono z dużym prawdopodobieństwem generowane w wysokiej temperaturze związki organiczne, z rozdzieleniem, które związki pochodzą z żywic, a które z utwardzacza. Pozwoli to na podjęcie odpowiednich działań w kierunku ograniczenia szkodliwości poszczególnych składników spoiw.
Przebadano szereg nośników węgla błyszczącego stosowanych jako dodatek do mas z bentonitem (żywice, pyły węgla kamiennego, pyły węgla brunatnego) w celu wytypowania najmniej szkodliwego dla środowiska. Prace te były prowadzone we współpracy z producentem mieszanek bentonitowych, co stwarza duże szanse na praktyczne wykorzystanie uzyskanych wyników.
Poza składem emitowanych gazów wykonywano również pomiary ilości i kinetyki wydzielających się gazów, co jest istotne z punktu widzenia możliwości powstawania wad w odlewach.
Przeprowadzone badania pozwoliły na ocenę szkodliwości spoiw stosowanych w odlewnictwie w ramach poszczególnych grup i ich gradację w tym zakresie.
Dla potrzeb realizacji projektu opracowano autorskie metodyki badań oraz zaprojektowano i zbudowano specjalne stanowiska do badań laboratoryjnych i półprzemysłowych. Ważnym etapem w realizacji projektu były badania emisji gazów BTEX i WWA w warunkach przemysłowych w odlewniach na stanowiskach zalewania, chłodzenia i wybijania odlewów, które potwierdziły w znacznym stopniu wyniki uzyskane w warunkach laboratoryjnych.
Zakupiono specjalistyczną aparaturę obejmującą chromatograf gazowy sprzężony ze spektrometrem masowym GC/MS, co pozwoliło na stworzenie na Wydziale Odlewnictwa AGH nowoczesnego laboratorium spektroskopii masowej.
Bardzo ważnym efektem realizacji projektu jest opracowana monografia „Ocena szkodliwości materiałów wiążących stosowanych do mas formierskich i rdzeniowych nowej generacji” zawierająca m.in. katalog przebadanych spoiw wraz z oceną ich szkodliwości oraz możliwości regeneracji i zagospodarowania mas z tymi spoiwami. Monografia ta zostanie rozesłana do producentów spoiw dla odlewnictwa oraz do odlewni stosujących te spoiwa. Ułatwi to odlewniom dokonanie odpowiedniego wyboru spoiwa nie tylko pod kątem jego właściwości technologicznych, ale również wpływu na środowisko naturalne i środowisko pracy.
Wydział Odlewnictwa AGH, dzięki realizacji powyższego projektu, posiada opracowaną metodykę, odpowiednią wysokiej klasy aparaturę (GC/MS) oraz doświadczoną kadrę do prowadzenia badań w zakresie oceny szkodliwości spoiw i innych materiałów stosowanych w odlewnictwie lub metalurgii, poddanych działaniu wysokiej temperatury i w tym zakresie stanowi jedyną w kraju jednostkę, a również jedną z nielicznych w Unii Europejskiej. Może w tym zakresie świadczyć usługi producentom materiałów dla przemysłu odlewniczego, jak również odlewniom, jako użytkownikom tych wyrobów.