Støberier

Status Sidste revision
Se arbejdsplan for kommende BREF-revisioner 2005

På denne side kan I læse en kort introduktion til BREF-dokumentet for støberier. I kan få et indblik i, hvilke aktiviteter der er beskrevet i dokumentet, de væsentligste miljøpåvirkninger fra de forskellige aktiviteter og se eksempler på, hvad der ifølge BREF-dokumentet er de bedste tilgængelige teknikker inden for støberier.

Introduktion til BREF-dokumentet

BREF-dokumentet beskriver de aktiviteter, der er omfattet af IPPC-direktivets bilag 1, punkt 2.3 (b), 2.4 og 2.5 (b):

  • 2.3 (b): Anlæg til videreforarbejdning af ferro-metaller ved hjælp af smedning med hamre med slagenergi på mere end 50 kJ pr. hammer, når den afgivne varme er på mere end 20 MW
  • 2.4: Smelteanlæg for ferro-metaller med en produktionskapacitet på mere end over 20 tons/dag
  • 2.5 (b): Anlæg til smeltning af non-ferro-metaller inkl. legering, herunder genindvindingsprodukter, (forædling, støbning) med en smeltekapacitet på mere end 4 tons/dag (bly og cadmium) eller 20 tons/dag (alle andre metaller)

På baggrund af de ovenstående kriterier og de aktuelle produktionskapaciteter på de eksisterende anlæg i Europa, omfatter BREF-dokumentet følgende produktioner:

  • Støbning af ferro-metaller, fx tyndplader, støbejern, smedejern og SG-jern (kuglegrafit), samt stål
  • Støbning af non-ferro-metaller, fx aluminium, magnesium, kobber, zink, bly og legeringer heraf

Egentlige smedier er ikke medtaget i BREF-dokumentet, da der ikke findes anlæg i Europa som opfylder kriterierne i IPPC-direktivets bilag 1, jf. punkt 2.3 (b) ovenfor. BREF-dokumentet omfatter således udelukkende støberiprocesser.

Støbning med cadmium, titanium og kostbare metaller, klokkestøbning og kunststøbning er ligeledes ikke medtaget i BREF-dokumentet på grund af ovennævnte kapacitetsgrænser.

Kontinuerlig støbning af stålplader eller -tråd er beskrevet i BREF-dokumentet for forarbejdning af jern og metal (pdf 5,3 MB), samt BREF-dokumentet for non-ferro metalindustrien (pdf, 8,3 MB), og er derfor ikke beskrevet yderligere i dette BREF-dokument.

Med udgangspunkt i produktionsprocessen er følgende aktiviteter omfattet af BREF-dokumentet:

  • Fremstilling af modeller
  • Opbevaring og håndtering af råvarer
  • Smeltning og metalbehandling
  • Produktion af skalforme og kerner, samt formningsteknikker
  • Støbning, udhældning i forme og kølingsforløbet
  • Udslagning
  • Efterbehandling
  • Varmebehandling

Nedenfor introduceres BREF-dokumentet for støberier kort. For en mere uddybende beskrivelse af de forskellige aktiviteter, herunder teknikker, emissioner, mv., henvises til PDF-fil af det danske resume eller hele BREF-dokumentet på engelsk (365 sider/5,2 MB).

Støberier

Støberi industrien er en meget forskelligartet industri med en lang række forskellige både store og små anlæg. Teknologisk set er det enkelte støberi typisk tilpasset anvendelsen af en bestemt type råvarer, serie størrelser og type af produkter.

Da støbegods typisk er halvfabrikata, er støberier ofte placeret tæt på deres kunder. I EU er Tyskland, Frankrig og Italien de tre største producenter af støbegods efterfulgt af Spanien og England. Tilsammen står de 5 lande for ca. 80% af den samlede produktion af støbegods i Europa.

Støberierne i EU er typisk små og mellemstore virksomheder, hvis produkter aftages inden for bilindustrien, maskinindustrien og byggesektoren. Tendensen inden for bilindustrien i retning af lettere køretøjer, har resulteret i en stigende vækst i markedet for aluminium og magnesium støbegods.

Støbeprocessen

Produktionen på et støberi kan typisk opdeles i følgende hovedaktiviteter:

  • Smeltning og behandling af metaller
  • Forberedelse af forme og kerner
  • Støbning i forme, nedkølingsprocessen og udslagning af støbegods fra formen
  • Efterbehandling af det rå støbegods

Produktionsprocesserne varierer meget afhængig af metal typer, størrelser på serier og typer af produkter. Der skelnes generelt mellem ferro-metal støberier og non-ferro metal støberier, samt mellem typen af forme (permanente forme eller engangsforme som fx sandforme). Alle kombinationer er i princippet mulige, men typisk bruger ferro-metal støberier engangsforme (fx sandforme), mens non-ferro metal støberier hovedsageligt benytter permanente forme (fx trykstøbning).

Indenfor ovennævnte grundlæggende produktionsprocesser findes en lang række forskellige teknikker alt efter hvilken ovn der anvendes, valg af system til fremstilling af forme og kerner (grønt sand eller forskellige kemiske bindere), samt valg af støbesystem og efterbehandlingsteknikker. Hver eneste teknik har sine egne økonomiske og miljømæssige egenskaber, samt fordele og ulemper.

Miljøpåvirkninger

Støberiindustrien er en væsentlig aktør inden for genanvendelse af metaller. Stål, støbejern og aluminium skrot bliver smeltet og brugt til produktion af nye produkter. De væsentligste miljøproblemer i støberiindustrien er forårsaget af emissioner fra den termiske proces og anvendelsen af mineralske additiver, hvilket giver problemer med genbrug og bortskaffelse af mineralske reststoffer.

Luftemissionen er det største miljøproblem for støberier. Støberiers aktiviteter giver anledning til dannelsen af mineralsk støv, sure forbindelser, produkter fra ufuldstændig forbrænding og flygtige organiske forbindelser (VOC).

Støv er et stort problem fordi der dannes støv af forskellig type og sammensætning i alle faser af støberiprocessen. Der emitteres støv fra smeltning af metal, fremstilling af sandforme, ved selve støbningen samt ved efterbehandlingen. Det støv der dannes fra de forskellige processer kan indeholde metaller og metaloxider.

Opvarmning af ovne og smeltedigler med koks, olie eller gas giver anledning til emissioner af stoffer som fx NOx og SO2. Hertil kommer, at der ved anvendelsen af koks, og via urenheder (fx olie og maling) i metal skrot, kan forekomme emissioner af produkter fra ufuldstændig forbrænding eller fx dioxiner og furaner (PCDD/F), samt støv.

Ved fremstilling af forme og kerner anvendes en række forskellige additiver til binding af sandet. I forbindelse med binding af sandet og selve udhældningen af smelten i formen, sker der en reaktion, hvor der dannes forskellige nedbrydningsprodukter, fx uorganiske og organiske forbindelser (fx aminer og VOC). Dannelsen af nedbrydningsprodukter, især de flygtige organiske forbindelser, fortsætter ved de efterfølgende processer, hvor støbegodset nedkøles og støbeformene fjernes. Disse processer kan desuden giver anledning til lugtgener.

En anden problematik med hensyn til luftemissionen er, at der typisk er tale om diffus emission fra fx selve støbningen, fra sandet og det varme metal. Etableringen af emissionsbegrænsende foranstaltninger er således ikke kun et spørgsmål om røggasrensning, men handler i lige så høj grad om at indfange den diffuse emission med henblik på rensning.

Der bruges store mængder sand til fremstilling af sandforme, og det brugte sand indeholder forskellige rester af metaller og bindere. Sandet kan regenereres og bruges til fremstilling af nye forme eller kan alternativt deponeres.

Der dannes typisk slagger under smeltningen. Slaggerne kan enten returneres til smelteværkerne hvor metallerne genvindes til nye støbelegeringer eller alternativt blive deponeret.

Begreber som energistyring og varmestyring er vigtige nøgleord i støberier, hvor der traditionelt bruges meget energi på termiske processer. Det er dog relativt problematisk at genindvinde varmen fordi støberiprocessen indebærer en del transport af varmekilden (metallet) og på grund af den langsomme nedkøling af støbegodset.

Støberier kan have et stort vandforbrug til fx nedkøling og bratkølingsprocesser. Vandet bruges hovedsageligt i kølesystemer til elektriske ovne (induktionsovne og bueovne) eller kupolovne. I de fleste støberier sker der en intern recirkulering af vand, som dog indebærer en stor fordampning. Mængden af spildevand er derfor begrænset.

Dog kan der være behov for særlig spildevandsbehandling på anlæg, hvor der anvendes vand til støvbegrænsende foranstaltninger. Ved trykstøbning dannes fx spildevand med indhold af organiske forbindelser som phenol og olie.

Eksempler på BAT

BREF-dokumentets konklusioner vedrørende bedste tilgængelige teknikker for støberier skelner dels mellem ferro-metal og non-ferro-metal støberier, dels mellem anvendelse af engangsforme og permanente forme.

Nedenfor er listet eksempler fra BREF-dokumentet på BAT inden for støberier .

Generel BAT for støberier

  • Indførelse af et miljøledelsessystem
  • Styring og kontrol af interne flows med henblik på at undgå forurening, muliggøre recirkulering og genanvendelse, samt sikre en optimal produktionsproces og passende kvalitet
  • Oplagring af skrot på et tæt underlag med dræn og opsamlingssystem (et tag over oplagspladsen kan reducere behovet for drænsystem)
  • Etablering af våd eller tør røggasrensning i forbindelse med efterbehandling af støbegodset
  • Anvendelse af rene brændsler til opvarmning (fx naturgas eller olie med et lavt svovlindhold)
  • Automatisk styring af ovne og brændere
  • Implementering af en strategi for støjreduktion, der sigter på reduktion af både den samlede støjbelastning og enkelte kilders støjbelastning, herunder fx indkapsling af særlige støjkilder
  • Opdeling af spildevand i separate spildstrømme og etablering af passende spildevandsbehandling for hver enkelt spildstrøm
  • Intern recirkulering af vand
  • Indførelse af et vedligeholdelsesprogram for eksisterende anlæg
  • Udarbejdelse af nedlukningsplaner for nye og eksisterende anlæg omfattende som minimum tanke, kar, rørledninger, isoleringsmaterialer, laguner og lossepladser.

Ferro-metal støberier

Kupolovne

  • Berigelse af forbrændingsluften med ilt
  • Kontrol af koks kvaliteten
  • Røggasrensning og efterforbrænding af røggasser samt i visse tilfælde varmegenvinding (våde systemer til begrænsning af støvemissionen er som regel at foretrække)
  • Minimering af slaggedannelsen
  • Indsamling og recirkulering af koks slagge

Elektriske bueovne

  • Indførelse af effektiv procesovervågning med henblik på at forkorte smeltetiden
  • Effektiv opsamling og nedkøling af røggassen og støvrensning i posefiltre
  • Recirkulering af filterstøvet i ovnen

Induktionsovne

  • Smeltning af rent skrot
  • Indførelse af effektive metoder til påfyldning og drift af ovne
  • Anvendelse af tør røggasrensning

Rotérovne

  • Opsamling og efterforbrænding af røggassen, nedkøling af røggassen i en varmeveksler og efterfølgende tør røggasrensning med henblik på reduktion af støvmængden
  • Indsamling og rensning af røggassen fra produktion af SG-jern ved brug af posefilter.
  • Muliggøre genanvendelse af magnesiumoxid (MgO)

Non-ferro-metal støberier

  • Anvendelse af en blæserstation for afgasning og rensning af aluminium
  • Anvendelse af SO2 ved smeltning af magnesium i anlæg med en produktionskapacitet på mere end 500 tons
  • På anlæg med en produktionskapacitet af magnesium støbegods på under 500 tons er BAT at anvende SO2 eller at minimere brugen af SF6 (drivhusgas)
  • På støberier hvor der anvendes SF6 er BAT ved sandstøbning et forbrug under 0,9 kg SF6/ ton støbegods og ved trykstøbning er BAT et forbrug under 1,5 kg SF6/ton støbegods

Induktionsovne

  • Indførelse af effektive metoder til påfyldning og drift af induktionsovne ved smeltning af aluminium, kobber, bly og zink
  • Indsamling af røggasser under hele produktionsprocessen og etablering af tør røggasrensning

Andre ovntyper

  • Effektiv indsamling af røggassen og/eller reduktion af diffuse emissioner

Anvendelse af engangsforme

  • Regenerering af grønsand
  • For kemisk bundet sand er BAT at minimere forbruget af kemiske bindere og harpiks, samt minimere spild af sand
  • Minimere diffus emission af flygtige organiske forbindelser (VOC) fra fremstilling og håndtering af kerner
  • Anvendelse af vandbaserede coatinger
  • Minimering af emissionen af aminer ved anvendelse af Coldbox metoden til fremstilling af kerner
  • Minimering af mængden af sand som deponeres ved at regenerere sand og/eller bruge kemisk bundet sand

Anvendelse af permanente forme

  • Indsamling og behandling af spildevand ved brug af olieudskillere, destillering, vakuum fordampning eller biologisk nedbrydning
  • Indkapsling af udslagningsanlægget og rensning af røggassen ved anvendelse af tør eller våd røggasrensning

Ovenstående oplistning af eksempler på BAT er udførligt beskrevet i BREF-dokumentet for støberier. Download nedenstående materiale, hvis I vil vide mere om BAT inden for området:

Resume af BREF-dokumentet (dansk, 2005)
Hele BREF-dokumentet (engelsk, 2005, 365 sider/5,2 MB)