Burdin-galdaketarako aglomeratzaile ez-organikoen sarreran aurrerapenak
Helburuak eta planteamendua
Helburu nagusiak honako hauek izan dira:
- Moldeaketa-, isurketa- eta desmoldeaketa-faseetan sortzen diren emisio arriskutsuak murriztea, lan-inguruneko airearen kalitatea hobetzeko.
- Burdinazko piezen kalitatezko eta etengabeko ekoizpena bermatzeko bideragarritasun teknikoa eta operatiboa frogatzea.
- Molde-hareen berrerabilpena sustatzea, hareak birsortzeko prozesuen eta haien kanpo-aplikazioen bidez.
Emisioen azterketa
- ohiko sistema organikoak (furanikoa, fenoliko uretanoa eta fenoliko alkalinoa),
bentonitadun harea berdea, eta - silikatoetan oinarritutako aglomeratzaile ez-organikoak (SANDTEAM, Peak Deutschland GmbH).
Egindako 25 saiakuntza baino gehiago kontrol-kamera itxi batean burutu ziren. Bertan, moldea sartu eta burdina urtua isuri ondoren sortutako emisioak monitorizatu ziren, aztertutako moldeaketa-sistemen arteko konparazio zuzena ahalbidetuz.
Lortutako emaitzek erakutsi zuten sistema ez-organikoek emisioak nabarmen murrizten dituztela:
- BTEX konposatuak (bentzenoa, toluenoa, etilbentzenoa eta xilenoak): %93 baino gehiagoko murrizketa sistema organikoekin alderatuta, eta %65–71 artekoa harea berdearekin alderatuta.
- HAP edo hidrokarburo aromatiko poliziklikoak: %94 baino gehiagoko murrizketa sistema organikoekin alderatuta, eta %90etik gorakoa harea berdearekin alderatuta.
- CO, NOx eta SO₂ emisioen gailur nabarmen txikiagoak.
Emaitza horietan oinarrituta, hiru artikulu zientifiko argitaratu dira, erabilitako metodologia eta lortutako emaitzak sakonago azaltzen dituztenak:
- AGH laborategian egindako azterlana (International Journal of Molecular Sciences 25, 5496. DOI: 10.3390/ijms25105496).
- AZTERLANeko galdaketa-planta pilotuan egindako azterlana (Molecules 30, 2765. DOI: 10.3390/molecules30132765).
- Poloniako Odlewnie Polskie S.A. galdaketan egindako industria-mailako azterlana (Process Safety and Environmental Protection, 2025, 108238. DOI: 10.1016/j.psep.2025.108238).
Autoreak:
David Valle (Metalúrgica Madrileña, S.A.), Erika Garitaonandia (AZTERLAN), Andoni Ibarra (AZTERLAN), Javier Abello (Metalúrgica Madrileña, S.A.), Ramón Domínguez (Metalúrgica Madrileña, S.A.)
Keyword-ak:
burdin-galda, aglomeratzaileak, ez-organikoak, organikoak, berdez moldekatzea
Erlazionatutako edukiak:
Bizi-zikloaren analisia
Bost aglomeratzaileen Bizi Zikloaren Analisia (BZA) egin zen: hiru organiko (furanikoa, fenoliko uretanoa eta fenoliko alkalinoa) eta bi ez-organiko (sodio silikatoa eta geopolimeroak).
Emaitzek erakutsi zuten sistema ez-organikoek ingurumen-inpaktu txikiagoa dutela. Zehazki:
- Geopolimeroek aztertutako 12 inpaktu-kategorietan hobekuntzak lortu zituzten.
- Silikato eraldatuek hobekuntzak erakutsi zituzten 12 kategoriatik 10etan.
Murrizketa nabarmenen artean honako hauek daude:
- Uretako ekotoxikotasuna: %90etik gorako murrizketa.
- Gizakienganako toxikotasuna: %97tik gorako murrizketa.
- Ozono troposferikoaren sorrera: %70etik gorako murrizketa.
- CO₂ baliokideko emisioak: %55etik gorako murrizketa.
Ezarpen industriala
Silikatoetan oinarritutako erretxina ez-organikoek gero eta interes handiagoa pizten dute ingurumenari eta laneko osasunari eskaintzen dizkieten abantailengatik. Hala ere, burdinaren eta altzairuaren galdaketan haien ezarpena oraindik erronka teknikoa da.
Proiektuan parte hartu zuten galdaketetan egindako moldeaketa-probek eta sistema horien ezarpenak egokitzapen espezifikoak eskatu zituzten instalazio bakoitzaren ezaugarrien arabera, besteak beste:
- molde motak,
- erabilitako aleazioak,
- moldeaketa automatikoko edo eskuzko ekipoak,
- ingurumen-baldintzak.
Horretarako, erretxinen formulazioa eta dosifikazioa optimizatu ziren, hasierako erresistentziaren eta hondar-erresistentziaren arteko oreka lortzeko, hau da, isurketa eta hozte-prozesuaren ondoren lortu beharreko portaera egokia bermatzeko.
Erronka nagusia nukleo konplexuen kolapsagarritasuna izan zen. Arazo hori arintzeko, gehigarriak eta prozesuko doikuntzak erabili ziren.
Bestalde, trantsizioak lehendik zeuden ekipoak egokitzea edo berriak instalatzea ere eskatu zuen. Horien artean daude:
- harea-nahasgailuak,
- kontrol termikoko sistemak,
- moldeaketa automatikoko lineak,
- nukleoak egiteko jaurtigailuak.
Inbertsio horien tamaina galdaketa bakoitzaren automatizazio-mailaren araberakoa izan zen. Horregatik, ezarpena pixkanaka egin zen, planta pilotuko saiakuntzen bidez.
Esperientziak erakutsi du sistema ez-organikoetara igarotzea ez dela produktu baten ordezkapen hutsa, baizik eta prozesu industrial osoaren trantsizio egituratu bat, instalazio bakoitzaren beharretara egokitu eta aldez aurretik balidatu behar dena.
Alderdi operatiboak eta ekonomikoak
Erretxina ez-organikoen ezarpenak inbertsioak eskatzen ditu, eta horien tamaina galdaketa bakoitzaren automatizazio-mailaren eta erabilitako ontze-sistemaren araberakoa da (autoontzea, kutxa beroa edo CO₂ bidezko ontzea).
Egokitu beharreko elementu nagusien artean honako hauek daude:
- harea-nahasgailuak,
- hareak birsortzeko ekipoak,
- moldeaketa automatikoko lineak,
- nukleoak egiteko jaurtigailuak,
- lehengaien biltegiratzea, hezetasun-baldintza egokietan.
Hala ere, aglomeratzaile ez-organikoetara igarotzeak onura ekonomiko garrantzitsuak ere ekar ditzake, besteak beste:
- aminen garbiketa-sistemak eta haien mantentze-kostuak ezabatzea;
- osasun-, segurtasun- eta ingurumen-eskakizunak betetzearekin lotutako kostuak murriztea;
- gas-porositateak eragindako akatsen ondoriozko baztertze-tasa txikitzea, gas-emisio txikiagoari esker.
Horrek guztiak ekoizpen-prozesuaren errendimendua eta errentagarritasuna hobetzen laguntzen du.
Hareen birsorkuntza
Sistema ez-organikoetarako hareak birsortzeko bi teknologia baliozkotu ziren:
- birsorkuntza hidrometalurgikoa, laborategi-mailan;
- lehen eta bigarren mailako birsorkuntza mekanikoa, industria-mailan.
Bi prozesuek sistema mota horien parametro nagusiak nabarmen murriztea lortu zuten, hala nola:
- eroankortasun elektrikoa,
- Na₂O edukia,
- finen ehunekoa.
Birsortutako harearen %85 eta %100 arteko nahasketek 1,6 eta 2,2 MPa arteko erresistentziak lortu zituzten; balio horiek oso onak dira autoontzeko sistema ez-organikoetan. Gainera, propietate horiek egonkorrak mantendu ziren hainbat erabilera-ziklotan zehar, eta harea berrerabiltzea posible dela frogatu zen, dosifikazioa egokituz.
Ondorioak
Aglomeratzaile ez-organikoen erabilerak aukera ematen du emisioak nabarmen murrizteko eta galdaketetako lan-ingurunearen baldintzak hobetzeko. Hala ere, haien ezarpen arrakastatsuak kontrol zorrotza eskatzen du funtsezko hainbat parametroren gainean, hala nola:
- ontze-prozesua,
- nukleoen desmoldeaketa eta kolapsagarritasuna,
- hareak birsortzeko gaitasuna.
Proiektu honetan lortutako esperientzia industrialak erakutsi du ez dela material baten ordezkapen hutsa, ekoizpen-prozesu osoaren berrikuspen integrala baizik. Horregatik, ezarpena planta bakoitzaren ezaugarrietara egokitutako proba pilotuen bidez balidatu behar da, trantsizioa segurtasunez eta eraginkortasunez gauzatzeko.
Finantzaketa
Proiektu hau eta hari lotutako ikerketak GREENCASTING LIFE proiektuaren bidez finantzatu dira. Proiektua Europar Batasunaren LIFE Programak kofinantzatu du, LIFE21-ENV-FI-10107443 dirulaguntza-hitzarmenaren esparruan.