Valimohiekkojen terminen elvytys osana teollista symbioosia
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Sappinen, Tommi
Date
2018-02-05
Department
Major/Subject
Mechanical Engineering
Mcode
ENG25
Degree programme
Master’s Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
fi
Pages
48 + 8
Series
Abstract
Hiekkavalimoiden ehkä suurin ongelma on jo pitkään ollut kertakäyttömuoteista syntyvä jäte. Kiristyvät ympäristölainsäädännöt vaikeuttavat hiekkajätteen hävitystä, ja valimoiden kilpailukykyyn ei vaikuta enää vain loistava lopputuote, vaan myös ympäristöystävällinen ja kestävä valimoprosessi. Uusiokäyttökohteiden ollessa vielä rajalliset on valimoprosessin sisäisellä kierrätyksellä merkittäviä etuja. Tämä diplomityö käsitteleekin pääosin valimoiden muottihiekkojen termistä elvytystä erityisellä rumpu-uunilla keskitetyssä ja useita valimoita palvelevassa laitoksessa. Terminen elvytys tarkoittaa muottihiekan käsittelyprosessia suuressa lämpötilassa, jossa kierrättämistä vaikeuttavat ainekset poltetaan pois. Työn teoriaosiossa kerrotaan yleisesti hiekkavalimon toiminnasta ja muotteihin sopivista hiekoista sekä sideaineista, ja esitellään hiekkojen elvytysmenetelmiä ja -laitteistoa sekä kolme Suomessa yleisintä hiekkasysteemiä ja niiden elvytettävyyttä. Kokeellisessa osiossa esitellään termisen elvytyksen prosessi ja laitteistolla tehdyt koeajot. Koeajoista kerätyistä näytteistä on tehty elvytettyjen valimohiekkojen laadunvalvonnalle tärkeimmät laboratoriokokeet. Osaksi tätä diplomityötä on otettu myös teollisen symbioosin näkökulmat, koska keskitetyn elvytyslaitoksen käyttöönotto valimoiden hiekkojen tarpeisiin on projekti, jota on vaikea kuvata yksinään kiertotalouden tai kestävän kehityksen kannalta. Työn tuloksissa etenkin esterikovetteisten fenolihartsihiekkojen elpyminen oli erinomaista, tuorehiekan elpyminen odotetusti tehotonta sekä furaanihiekan elpyminen huonolaatuisesta raaka-aineesta johtuen verrattain epäonnistunutta. Merkittävin tulos tässä projektissa on kuitenkin termisen elvytyksen laitteiston onnistunut käyttöönotto keskitetyssä laitoksessa, joka pystyy kierrättämään usean suomalaisen valimon muottihiekkoja. Näin ollen teollisen symbioosin, kiertotalouden ja kestävän kehityksen teemat saivat suuria edistysaskeleita etenkin Suomessa, ja tulevaisuuden näkymät lupaavat tekniikan jatkuvan kehityksen sekä mahdollisen viemisen muuallekin maailmaan.Probably the biggest problem for sand casting foundries has for long been the waste produced from disposable molds. Stricter environmental regulations make it harder to dispose of said waste, so a truly competitive foundry does no longer only make great products, but also concentrates on a sustainable casting process. While methods for repurposing waste foundry sand are still limited, the internal circulation of such sands proves significant possibilities. This thesis will focus on thermal reclamation of foundry sands in a special rotating drum oven in a central facility to serve several foundries. Thermal reclamation is a process for handling foundry sands in elevated temperatures to combust unwanted substances from reusable base sand. The literature review of this thesis focuses on the sand casting process, molding sands, reclamation techniques and the most common sand systems in Finland and how to best reclaim them. The practical part features presentation of the new reclamation plant process and the conducted test runs. The samples collected from each test run have been laboratory tested to assure proper sand quality. A part of this work also involves the idea of industrial symbiosis, as a central reclamation plant to serve several foundries is more difficult to fully understand with terms of traditional circular economy or sustainability. The results of this work showed that the reclamation of alkaline phenolic no-bake sands was excellent. Reclamation of green sands didn’t provide satisfactory results as expected and the reclamation of furan no-bake sands provided mixed results as the raw material was imperfect to begin with. The most important result of this work is still the successful initiation of a centralized thermal reclamation plant, with the ability to reclaim sands from several Finnish foundries. With this all of industrial symbiosis, circular economy and sustainability made progress in not only Finland, since the future development of this plant provides even more opportunities and a possibility to spread the ideas around the world.Description
Supervisor
Orkas, JuhaniThesis advisor
Kronqvist, TimoKeywords
valimo, valimohiekka, hiekan elvytys, terminen elvytys, teollinen symbioosi, kiertotalous