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  • Nouvo Sistema Cold Box

    per la riduzione delle

    emissioni nelle fonderie PH Vacelet - ASK

    Relatore: Lorenzo Vincenti ASK Chemicals Italia

  • Processo Cold Box: fonti di emissione in fonderia

    2014 2 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    Emissioni durante il processo di fonderia

    Mixer Spara anima Stoccaggio

    anime

    Forno di

    essicazione Colata

    Solventi leggeri

    Ammina, solventi

    leggeri Ammina e

    componenti

    leggeri Elementi Leggeri

    e intermedi Restanti elementi

    volatili + prodotti di

    pirolisi e di

    ricombinazione

    1%

    3%

    1%

    10%

    85%

    VOCs 20

    C

    VOCs 20

    C

    VOCs 20

    C

    VOCs 150

    C

    VOCs>200

    C

    PAHs BTX

    aldeide

    La quantit delle emissoni in

    funzione della temperature e dal

    punto di evaporazione dei solventi

    Noi possiamo considerare il punto

    di evaporazione (Pvap) del solvent

    a questa temperatura:

    Se il Pvap > 0,01 kPa a 150

    C

    potrebbe essere considerate come

    VOC

    2

  • Volatile Organic Compounds (VOC) componenti organici

    volatili

    2014 3 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    Definizione del termine EHS (ENVIRONMENT HEALTH AND SAFETY)

    VOC Definizione in Europa:

    In accordo con la direttiva EC 1999/13/EC (Direttiva sulle emissioni dei

    solventi), sono definiti come componenti organici volatitili (Volatile Organic

    Compounds VOC) quei componenti che hanno a 293.15 K (i.e., 20

    C) una

    pressione di vapore di 0.01 kPa, o quelli che hanno una corresponsabilit

    nella volatilit in particolari condizioni di uso.

    Si definisce come componente organico ogni elemento che contiene almeno

    Carbonio e uno o pi elementi di: Idrogeno, Alogeni (esempio: Cloro, Fluoro

    o Bromo), Ossigeno, Zolfo, Fosforo, Silicio, o Azoto, ad eccezione di Ossido

    di Carbonio e Carbonati e Bicarbonati inorganici.

  • BTEX or BTX

    2014 4 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    Definizione del termine EHS (ENVIRONMENT HEALTH AND SAFETY)

    Source: Internet checked and approved by ASK Chemicals

    Definizione:

    BTEX il termine usato per definire: benzene, toluene, ethylbenzene, e

    xylene- componenti organici volatili presenti nei prodotti petroliferi, come

    benzina e diesel Environmental Protection Agency, 2010

    I Benzeni, Tolueni, Xyleni (BTX) sono idrocarburi aromatici monociclici

    (monocyclic aromatic hydrocarbons: MAH) costituiti da un solo ciclo

    benzenico

  • Fonti delle emissioni in fonderia possiamo considerare

    due fondamentali tipi differenti

    2014 5 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    Definizione del termine EHS (ENVIRONMENT HEALTH AND SAFETY)

    Decomposizione

    Colata Raffreddamento Sterratura

    Evaporazione

    Mescolazione Sparo Stoccaggio

    anime

    Legante

    (Sabbia) Catalizzatore

    (Distaccanti)

  • Durante la produzione di anime le emissioni sono dovute

    alla evaporazione di ben definiti componenti

    2014 6 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    Definizione del termine EHS (ENVIRONMENT HEALTH AND SAFETY)

    La quantit di eveporazione

    dipende dale caratteristiche

    fisiche (punto di ebollizioine-

    boiling points) dei prodotti

    intetressati. Fondamentalmente i

    solventi e le ammine.

    Il lavaggio dellanima con aria e

    laspirazione accrescono leffetto

    evaporazione. Anche da

    considerare leffetto della

    evaporazione in staccaggio delle

    anime.

    Evaporazione

    Mescolazione Sparo Stoccaggio

    delle anime

    Legante

    (Sabbia) Catalizzatore

    (Distaccanti)

  • Il comportamento di evaporazione pu essere considerato

    come conseguenza alla formulazione del legante

    2014 7 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    Definizione del termine EHS (ENVIRONMENT HEALTH AND SAFETY)

    - La combinazione solvente pu essere scelta in modo tale che i componenti

    altobollenti dominano => meno evaporazione / (comunque pi "decomposizione")

    meno VOC.

    - La formulazione del legante pu essere sviluppata in modo tale che il consumo di

    ammina possa essere abbassato, massimizzando la reattivit.

  • In contrario, durante il processo di colata, i componenti

    organici vengono decomposti e possono formare "nuovi"

    legami

    2014 8 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    La decomposizione termica del polimero

    avviene ad alta temperatura

    In funzione sia della temperatura che

    della struttura del polimero si producono

    dei frammenti detti radicali liberi, i

    quali si ricombinano fra di loro.

    Oltre ai processi sopra descritti hanno un

    ruolo fondamentale, la temperatura, i

    gradienti di temperatura, la cinetica di

    trasporto nel sistema sabbia resina

    I prodotti di decomposizione possono

    quindi ri-condensarsi nella sabbia (o

    nella conchiglia) o evaporare.

    ,

    Decomposizione

    Colata Raffreddamento Sterratura

  • La decomposizione termica inizia con> 200

    C, cio si

    svolge in tutte le regioni del nucleo, che presentano questa

    temperatura.

    2014 9 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    Arno Gardziella, Luigi Pilato, Andr Knop: Resine fenoliche: chimica, le

    applicazioni, la standardizzazione, la sicurezza e l'ecologia; Springer Verlag

    Berlin

    La decomposizione termica di resina fenolica

    (schematica)

    La decomposizione termica dei

    componenti organici comincia, quando i

    nuclei diventano caldi.

    In funzione della struttura della rete di

    polimeri e la temperatura dei "frammenti"

    sono prodotti, cosiddetti radicali, che

    reagiscono ulteriormente.

    Oltre ai processi sopra descritti hanno un

    ruolo fondamentale, la temperatura, i

    gradienti di temperatura, la cinetica di

    trasporto nel sistema sabbia resina

    I prodotti di decomposizione possono

    quindi ri-condensarsi nella sabbia (o

    nella conchiglia) o evaporare.

  • Alcune nuove molecole si formano in una fase intermedia,

    che evapora e condensa

    2014 10 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    NHO

    O

    RNH O

    R

    O

    NH2 NH2

    NH2 NH2

    CH3

    +

    Temp

    Temp

    O

    OH OH

    OH

    O

    CH

    CH2 CH2CH2

    CH2

    Temp -CO

    -C2H4 *2

    La decomposizione termica dei

    componenti organici comincia, quando i

    nuclei diventano caldi.

    In funzione della struttura della rete di

    polimeri e la temperatura dei "frammenti"

    sono prodotti, cosiddetti radicali, che

    reagiscono ulteriormente.

    Oltre ai processi sopra descritti hanno un

    ruolo fondamentale, la temperatura, i

    gradienti di temperatura, la cinetica di

    trasporto nel sistema sabbia resina

    I prodotti di decomposizione possono

    quindi ri-condensarsi nella sabbia (o

    nella conchiglia) o evaporare.

    .

  • I sistemi modello possono essere esaminati, dallanalisi dei soli spettri per

    non possibile avere una misurazione reale. Una correlazione della ricetta tra

    Legante / Emissione durante il getto impossibile da prevedere.

    2014 11 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    La decomposizione termica dei

    componenti organici comincia, quando i

    nuclei diventano caldi.

    In funzione della struttura della rete di

    polimeri e la temperatura dei "frammenti"

    sono prodotti, cosiddetti radicali, che

    reagiscono ulteriormente.

    Oltre ai processi sopra descritti hanno un

    ruolo fondamentale, la temperatura, i

    gradienti di temperatura, la cinetica di

    trasporto nel sistema sabbia resina.

    I prodotti di decomposizione possono

    quindi ri-condensarsi nella sabbia (o

    nella conchiglia) o evaporare.

  • Le emissioni generate dal legante durante il processo di fonderia

    2014 12 New Cold Box systems for reduction of the emissions in the foundries

    EMISSIONI DURANTE IL PROCESSO DI FONDERIA

    Sistema legante VOCs

    Emissioni

    VOCs durante il

    processo di

    essicazione

    Emissioni

    durante colata

    (BTX, PAHs)

    Punti di forza Debolezze Principali

    applicazioni

    I sistemi con un

    elevato contenuto

    di aromatici

    Alte resistenze,

    fumo basso,

    basso

    catramina, a

    basso costo

    Odore Alluminio

    Sistemi con

    solventi a base di

    silicati organici

    basso livello di

    fumo, basso

    odore, bassa

    catramina

    Resistenza

    all'umidit,

    resistenze

    meccaniche

    Alluminio

    Sistemi con un

    ridotto contenuto di

    aromatici ?

    Buon rapporto

    prezzo /

    prestazioni

    Alluminio; e

    ghisa

    Sistemi liberi da

    solventi aromatici

    Except Amin ?

    Basso odore,

    bassa domanda

    di ammia

    Fumi bianchi

    Durante la colata /

    catramina

    fusione di ghisa