Valimohiekan termisen elvytyksen laadunhallinta ja ympäristövaikutukset

Abstract

Hiekkavalimoiden suurin jätemäärä syntyy niiden käyttämästä valimohiekasta. Suomessa kvartsihiekkaa, joka on valimoiden eniten käyttämä hiekkatyyppi, on jo pitkään tuotu Belgiasta ja syntynyt jätehiekka on ajettu kaatopaikoille. Nyt ilmastonmuutoksen ollessa entistä ajankohtaisempaa ja kuluttajien kiinnittäessä enemmän huomiota elinkaaripäästöihin, on tätä syntynyttä jätehiekkaa alettu elvyttämään Suomessa.

Tämän työn alussa olevassa teoriaosuudessa keskitytään valimohiekkoihin ja erityisesti Suomessa yleisimmässä käytössä oleviin valimohiekkoihin ja niiden sideaineisiin. Kokeellisessa osuudessa suoritettiin elinkaariarvioinnit termisesti elvytetylle valimohiekalle sekä neitseelliselle valimohiekalle noudattaen standardien SFS-EN ISO 14040 ja SFS-EN ISO 14044 asettamia ohjeita ja periaatteita. Lisäksi kokeellisessa osuudessa kehitettiin elvytyslaitoksen laadunhallintajärjestelmää ja kehitettiin polttoprosessin jäännöshappeen perustuva reaaliaikainen laadunhallintatyökalu.

Elinkaariarvioinnin tulosten perusteella havaittiin, että termisesti elvytetyn hiekan käytöstä syntyy huomattavasti vähemmän hiilidioksidipäästöjä kuin neitseellisen hiekan käytöstä. Myös laadunhallintaan kehitetty työkalu toimii toivotulla tavalla. Koeajoista saatujen näytteiden perusteella prosessille pystyttiin asettamaan kontrolliraja, ja voidaankin todeta, että jäännöshappeen perustuva mittaus on toimiva ratkaisu polttoprosessin valvontaan.

The biggest amount of waste produced by foundries is the waste foundry sand which is formed during their processes. In Finland silica sand, which is the most commonly used foundry sand in Finland, has been shipped from Belgium for a long time and the used foundry sands have been deposited to landfills. Now, when global warming is a growing issue and consumers are more interested in the total emissions of commercial products, the reclamation of waste foundry sands has started in Finland.

The theory part at the start of this thesis focuses on foundry sands and especially the most common foundry sands and binders used in Finland. In the practical part a life cycle analysis is conducted on thermally reclaimed sand and virgin sand according to the rules and guidelines of the standards SFS-EN ISO 14040 and SFS-EN ISO 14044. The development of the quality control system and specifically a quality control tool utilizing the leftover oxygen of the combustion process is also introduced in the practical part of this thesis.

According to the results of the life-cycle assessment the carbon dioxide emissions formed by using thermally reclaimed sands are significantly smaller than those formed by using virgin sand. The developed quality control tool also worked as planned. The samples acquired from the trials and the quality control test conducted to these samples allowed a control limit to be set for the thermal process, and during this thesis it was proven that the leftover oxygen can be utilized in the quality control of a combustion process.