EP4630181A1 - Verfahren zum verringern von kohlenstoffbasierten emissionen und/oder kohlenstoffbasierten gussfehlern während eines zwei oder mehr zyklen umfassenden formstoffkreislaufs eines smektit-haltigen ton enthaltenden formstoffs - Google Patents

Verfahren zum verringern von kohlenstoffbasierten emissionen und/oder kohlenstoffbasierten gussfehlern während eines zwei oder mehr zyklen umfassenden formstoffkreislaufs eines smektit-haltigen ton enthaltenden formstoffs

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EP4630181A1
EP4630181A1 EP23818445.1A EP23818445A EP4630181A1 EP 4630181 A1 EP4630181 A1 EP 4630181A1 EP 23818445 A EP23818445 A EP 23818445A EP 4630181 A1 EP4630181 A1 EP 4630181A1
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EP
European Patent Office
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molding material
cycle
carbon
produced
cycles
Prior art date
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Application number
EP23818445.1A
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French (fr)
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Cornelis Grefhorst
Stefan ZINGREBE
You WU
Michael Arndt-Rosenau
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Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Original Assignee
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for reducing carbon-based emissions and/or carbon-based casting defects during a molding material cycle comprising two or more cycles of a molding material containing smectite-containing clay.
  • Clays that are used to bind molding materials typically contain smectites.
  • smectite-containing clays examples include bentonites, in particular sodium and calcium bentonites, which contain sodium and calcium, respectively, in addition to the elements magnesium, aluminum and silicon.
  • Other smectite-containing clays are hectorite, saponite, nontronite, beidellite or sauconite.
  • Clays such as kaolinite or illite can be used as clay-containing binders in a mixture with smectite-containing clays.
  • the smectite-containing clay preferably has a montmorillonite content of 50% by weight or more, particularly preferably 60% by weight or more, particularly preferably 70% by weight or more.
  • montmorillonite in a naturally occurring smectite-containing clay is too low, it can be increased by purification.
  • sodium bentonite can contain 70 to 95% by weight of montmorillonite, with the remaining components being quartz, opal, cristoballite, feldspar, biotite, clinoptilite, calcite, gypsum and others. ⁇ *20 ⁇ 23 ⁇ 93 ⁇ 81 ⁇ 76 ⁇ * ⁇ Accordingly, in this document, the terms “smectite-containing clays” and “bentonite” are used both for corresponding clays obtained from natural deposits and for those produced by purifying naturally occurring clays.
  • the term “clay-bound mold” is used for casting molds that are bound with a smectite-containing clay, where appropriate. This always refers to casting molds that are bound with a smectite-containing clay. Smectite-containing clays in the form of sodium or calcium bentonite and/or mixtures thereof are preferred in the foundry industry, with these mixtures sometimes being produced in situ by adding salts and the resulting ion exchange. Any sand that can form a foundry mold and can hold this shape at high temperatures and in contact with hot metal can be used as the mold base material.
  • Typical sands are silica sand, olivine sand, chrome ore sand, zircon sand, and artificially produced ceramic sands or mixtures of these sands.
  • a mold contains at least 40% sand, preferably over 50% sand, particularly preferably over 60% sand and most particularly preferably over 70% sand.
  • clay-bonded casting molds are usually made from a molding material that contains additives and water in addition to the smectite-containing clay as a binding agent and the mold base material. Such molding materials are also referred to as "green sand" or "wet casting sand". The compaction of the molding material leads to solidification and thus ensures sufficient dimensional stability.
  • a molding material with smectite-containing clay as a binding agent is usually used in a molding material cycle in industrial practice.
  • Molding material cycle in the sense of the present disclosure means that molding material from cast molds (“cast molding material”, also referred to as used sand) is processed and used to produce new molding material, from which molds are again produced that are cast.
  • the molding base material contained in the molding material is therefore at least partially present as a component of processed molding material from at least one clay-bound mold that has already been cast.
  • a molding material cycle in the sense of the present disclosure consists of at least two chronologically successive cycles. Two (not necessarily directly consecutive) cycles of a molding material cycle can therefore be distinguished as earlier Cycle and later cycle.
  • Step 1 Production of the molding material, i.e. production of a molding material comprising processed molding material from a previous cycle and additives (see below)
  • Step 2 Production of the mold, i.e. production of a mold bound with smectite-containing clay from the molding material produced in step (1)
  • Step 3 Casting, i.e. production of a cast part by casting the mold produced in step (2)
  • Step 4 Separation, i.e.
  • Step 5 Preparation of the cast molding material, i.e. preparation of the cast molding material from step (4) so that a first prepared molding material is obtained for the production of a new molding material in step (1) of a later cycle.
  • Preparation of the cast molding material i.e. preparation of the cast molding material from step (4) so that a first prepared molding material is obtained for the production of a new molding material in step (1) of a later cycle.
  • one, several or all cycles of the molding material cycle include further steps and/or that some of the steps mentioned have further features. Details of this can be found in the following description and the appended claims and drawings.
  • step (3) a casting is produced by pouring the mold produced in step (2).
  • the molding material is materially significantly changed by thermal and chemical stress during pouring (step (3) of the cycle).
  • step (3) a casting is produced by pouring the mold produced in step (2) with one or more cores inserted (see Figure 3). Cores that used in clay-bound molds are typically not clay-bound. Typically, such cores are produced with an organic binder, e.g. a polyurethane or a phenolic resin, or with an inorganic binder that does not contain clay, e.g. a binder that contains water glass. If the casting produced in step (3) is separated from the mold and the cores in step (4), this usually results in a cast molding material that contains material from the cast cores (old core sand).
  • an organic binder e.g. a polyurethane or a phenolic resin
  • the processing of the cast molding material in step (5) leads to a processed molding material that remains in the molding material cycle.
  • part of the molding base material used usually quartz sand
  • the processing regularly includes crushing the cast molding material (grain separation) and extensive removal of metal residues and other contaminants, for example contaminants in the form of auxiliary products from the casting process (core marks, feeder residues, etc.).
  • the thermal, mechanical and possibly chemical stress during casting creates wear products such as fine sand particles, inactive clay particles, decomposition products of the additives, in particular the lustrous carbon formers, conversion products of core binders, and oolite grains of the molding base material.
  • additives are added in a subsequent cycle in step (1) during the manufacture of the molding material, i.e. the processed molding material is refreshed using the additives.
  • a corresponding amount of molding material is removed from the molding material cycle. This can be done before refreshing using the additives (i.e. in step (5)) or after refreshing using the additives.
  • the additives usually include smectite-containing clay, water, additives (see below) and one or more raw materials from the group consisting of - fresh molding base material (new sand), - second processed molding material produced by processing uncast molds and/or cores and/or parts thereof - third processed molding material produced by processing molds and/or cores and/or parts thereof that were produced and cast outside the molding material cycle under consideration.
  • the additives in particular the bentonite
  • the molds and cores from which the second and third processed molding material are obtained as defined above do not have to be clay-bound.
  • the cores are typically not clay-bound, but are produced with a conventional organic binder, e.g.
  • polyurethane in particular polyurethane formed in the cold box process, or with a phenolic resin in the form of a resole, in particular those resoles that are used in the hot box or warm box process, or a novolak, in particular novolaks that are used in the Croning process or shell molding process.
  • a phenolic resin in the form of a resole, in particular those resoles that are used in the hot box or warm box process
  • a novolak in particular novolaks that are used in the Croning process or shell molding process.
  • molding materials for the production of clay-bonded casting molds usually contain additives in the form of so-called lustrous carbon formers.
  • Lustrous carbon formers are molding material additives with the ability to form hydrocarbon-containing gases that are coked in the reducing atmosphere of the mold cavity during casting. This produces lustrous carbon.
  • Lustrous carbon formers commonly used include hard coal dust, pitch, bitumen, resins, oils, plastics and mixtures thereof.
  • Lustrous carbon formers are added in particular to clay-bound molding materials for iron casting.
  • the lustrous carbon prevents wetting by the liquid casting material at the metal/mold interface.
  • lustrous carbon formers in the molding material can buffer quartz expansion and prevent sand expansion defects.
  • lustrous carbon formers are thermally decomposed and coked during casting, the corresponding losses in the molding material cycle must be regularly replaced in industrial practice by adding fresh lustrous carbon formers.
  • lustrous carbon formers are added freshly in at least some cycles, preferably in all cycles of the molding material cycle.
  • lustrous carbon formers A major disadvantage of using lustrous carbon formers is the release of emissions, for example in the form of CO, CO 2 , NO x and volatile organic compounds, in particular aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylenes ("BTX emissions"), but also polycyclic aromatics.
  • volatile sulfur-containing compounds are usually also emitted, since lustrous carbon formers often contain sulfur and/or sulfur-containing impurities.
  • Another problem is the considerable risk of dust explosions and spontaneous combustion when handling lustrous carbon formers. Therefore, in industrial foundries, lustrous carbon formers are typically used in the form of a mixture prepared by the supplier with the smectite-containing clay, in particular bentonite.
  • US 5,372,636 A discloses a molding material comprising sand, a sodium smectite clay (in particular sodium bentonite) and at least one oxide, salt (in particular carbonate) or hydroxide of a metal, e.g. aluminum, calcium, iron, sodium, magnesium, boron or zinc.
  • a metal e.g. aluminum, calcium, iron, sodium, magnesium, boron or zinc.
  • WO 03/066253 A1 describes a method for producing a molding material for foundry purposes, in particular one that is recycled, according to which a material that does not swell in water is added to a mixture of a granular mass and additives, such as a binding agent, e.g. bentonite, and water.
  • a binding agent e.g. bentonite
  • Framework or tectosilicates such as zeolites, pumice or pumice stones, allophane, imogolite, diatomaceous earth, polygarskites, sepiolites, diatomaceous earth, or clays (treated with acid and/or heat) are used as non-swellable porous materials.
  • CN 108356214 discloses molding material mixtures comprising sand, water, bentonite and an additive with the following composition: SiO2 50-85 wt% Al 2 O 3 9-45 wt% MgO 0.2-3 wt% Fe2O3 1-8 wt% CaO 1-7 wt% Fe 3 O 4 0.4-8 wt%
  • the additive is produced by mixing the individual oxides. It is intended to replace lustrous carbon formers. Molding materials containing this additive are intended to be easily recyclable. Exemplary molding materials were used for two to four months.
  • the primary objective of the present invention is to reduce carbon-based emissions and/or carbon-based casting defects.
  • Carbon-based emissions include, for example, emissions in the form of CO, CO2, and volatile organic compounds, in particular aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylenes ("BTX emissions”), but also polycyclic aromatics.
  • BTX emissions aromatic hydrocarbons
  • This object is achieved by a method for reducing carbon-based emissions and/or carbon-based casting defects during a molding material cycle comprising two or more cycles of a molding material containing smectite-containing clay, the method comprising: - reducing the carbon content in the molding material so that a molding material produced in a later cycle has a lower carbon content than a molding material produced in an earlier cycle, and - in one or more later cycles of said two or more cycles of the molding material cycle, adding an additive which contains at least one dehydratable inorganic compound which releases water at a temperature of 150 °C or more.
  • the method according to the invention makes it possible to reduce carbon-based emissions and/or carbon-based casting defects during a molding material cycle comprising two or more cycles of a molding material containing smectite-containing clay, i.e. during ongoing operation, without an interruption of the molding material cycle and/or an immediate drastic change in the molding material recipe being necessary.
  • the method according to the invention allows a gradual, step-by-step reduction in the carbon content in the molding material during ongoing operation with continuous use of existing systems. Production lines in which conventional molding materials containing lustrous carbon formers are used can thus be gradually converted to the use of molding materials with a significantly reduced carbon content.
  • the method according to the invention thus solves the problem of converting an existing (first) stable molding material circulation system into another (second) molding material circulation system, which is characterized by reduced carbon-based emissions and/or reduced carbon-based casting defects.
  • Stable means: within the first and second molding material circulation systems, the molding material circulated always has the property profile required for the corresponding application, including deviations that are acceptable for the application. Parameters relevant to the property profile are in particular the compressibility, the green compressive strength, the wet tensile strength, the gas permeability, the active clay content and the flowability of the molding material.
  • the method according to the invention (as defined above and in claim 1) comprises the operational measures by which the problem is solved.
  • the earlier cycle as mentioned above is part of the first stable molding material circulation system
  • the later cycle as mentioned above is part of the second stable molding material circulation system.
  • it is not required that the carbon content in each molding material produced in a later cycle is lower than in each molding material produced in an earlier cycle. What is crucial is that the carbon content in the molding material is reduced so that during the molding material cycle comprising two or more cycles, the carbon-based emissions from an earlier cycle to a later cycle of the molding material cycle are reduced.
  • the molding material cycle to which the method according to the invention relates is preferably an industrial molding material cycle in a foundry, preferably a foundry with at least one production line that is integrated into the molding material cycle and optionally at least one further production line in which molds and/or cores that are not clay-bound are produced and/or cast. It is not absolutely necessary that the additive defined above be added in each cycle of the molding material cycle.
  • a molding material cycle according to the invention can include individual cycles in which this additive is not added. Further special features, details, advantages and preferred embodiments of the method according to the invention emerge from the following description and the appended claims and drawings.
  • the carbon content of a molding material is determined by means of elemental analysis and includes carbon components from organic carbon carriers as well as from inorganic carbon carriers.
  • Organic carbon carriers are in particular lustrous carbon formers, organic binders, organic additives and residues or decomposition products of lustrous carbon formers, organic binders and organic additives.
  • Inorganic carbon carriers are in particular carbonates, which can be contained in the molding material.
  • the carbon content can be reduced in particular by reducing or avoiding the use of lustrous carbon formers.
  • a further object that is achieved by the present invention is to provide a resource-saving molding material cycle.
  • a further object solved by the present invention is to reduce the risk of dust explosions and spontaneous combustion during transport, storage and handling of the lustrous carbon formers.
  • fewer pyrolysis products are created during casting, which contaminate the cast molding material or the molding material discharged from the molding material cycle.
  • the lower carbon and sulfur contents in the cast molding material associated with a reduction in the use of lustrous carbon formers are also advantageous for the landfilling of non-reusable molding material components.
  • a further object solved by the present invention is to facilitate the further use or landfilling of cast molding material.
  • Further objects solved by the present invention are the reduction of sulfur-based emissions and NOx emissions during a molding material cycle comprising two or more cycles.
  • the object of reducing sulfur-based emissions is solved by a method as defined above, further comprising - reducing the sulfur content in the molding material so that a molding material produced in a later cycle has a lower sulfur content than a molding material produced in an earlier cycle. According to the invention, it is not required that the sulfur content in each molding material produced in a later cycle is lower than in each molding material produced in an earlier cycle.
  • the sulfur content in the molding material is reduced in such a way that during the molding material cycle comprising two or more cycles, the sulfur-based emissions are reduced from an earlier cycle to a later cycle of the molding material cycle.
  • Another object solved by the present invention is the reduction of the odor nuisance released during casting.
  • the reduction in the proportion of lustrous carbon should not impair the properties of the molding material, the molds made from it and the castings produced with it in an unacceptable manner.
  • the solution to the problems defined above is based on the use of an additive that is similarly effective in preventing mold expansion errors, separating metal from molding material, and promoting mold decomposition as the lustrous carbon formers used in the prior art.
  • dehydratable inorganic compounds that release water at a temperature of 150 °C or more can be similarly effective in preventing mold expansion errors and promoting mold decomposition as the lustrous carbon formers used in the prior art.
  • Dehydration means the elimination of chemically (e.g. in the form of hydroxide ions) or physically (e.g. as water of crystallization in hydrates) bound water by heating.
  • the dehydratable inorganic compounds contained in the additive to be used according to the invention are preferably compounds from the group of hydroxides and hydrate salts of metals.
  • hydroxides as used here also includes oxide hydroxides.
  • Hydroxides and hydrate salts of metals in the oxidation state +II or +III are preferred, hydroxides of metals in the oxidation state +II or +III are particularly preferred.
  • Magnesium hydroxide (in particular in the form of brucite) and aluminum hydroxide are particularly preferred, and aluminum trihydroxide Al(OH) 3 is most preferred.
  • the aluminum trioxide can be present in various modifications, in particular as gibbsite, bayerite or nordstrandite, and in minerals in combination with other hydroxides or oxides.
  • the additive to be used according to the invention preferably does not comprise any carbon or carbon carriers.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is a method with the following steps: - in an earlier cycle of said two or more cycles of the molding material cycle, casting in a mold comprising molding material bound with smectite-containing clay, resulting in a cast molding material, - processing the molding material cast in the earlier cycle, the processed molding material comprising carbon, so that a first processed molding material results, - in a later cycle of said two or more cycles of the molding material cycle, producing a molding material comprising (i) a first processed molding material, and (ii) additives comprising - the additive as defined above - and one or more raw materials from the group consisting of - mold base material, - a second processed molding material produced by processing molding material from uncast molds and/or cores and/or parts thereof, - a third processed molding material produced by processing molds and/or cores and/or parts thereof cast outside the molding material cycle, - and optionally smectite-containing clay, preferably bentonite, wherein
  • a mold bound with smectite-containing clay is cast, producing a cast part. Casting the mold results in a cast molding material.
  • the cast molding material is processed in the manner described above, so that a first processed molding material results.
  • part of the cast molding material is discharged during processing if necessary, so that discharged molding material results.
  • a molding material cycle according to the invention can comprise individual cycles in which no processed molding material is discharged.
  • a molding material comprising (i) first processed molding material as defined above, and (ii) additives.
  • additives comprise - the additive as defined above - and one or more raw materials from the group consisting of - molding base material, in particular quartz sand - a second processed molding material produced by processing molding material from uncast molds and/or cores and/or parts thereof, - a third processed molding material produced by processing molding material from molds and/or cores and/or parts thereof cast outside the molding material cycle, - and preferably smectite-containing clay, preferably bentonite.
  • the additives preferably also comprise water.
  • a molding material cycle according to the invention can comprise individual cycles in which no molding material is discharged.
  • the molding material produced in a later cycle of the molding material cycle comprises one, several or all of the above-mentioned raw materials.
  • the molding material used as a raw material preferably comprises fresh quartz sand (new sand), or silica sand, olivine sand, chrome ore sand, zircon sand, or ceramic sands that have been artificially produced or mixtures of these sands.
  • the smectite-containing clay is preferably bentonite, in particular from the group consisting of sodium and calcium bentonite and mixtures thereof.
  • the second processed molding material as defined above is produced by processing molding material from uncast molds and/or cores and/or parts thereof.
  • the uncast molds and/or cores are molds and/or Cores that were not cast for various reasons, e.g. due to processing errors or lack of dimensional accuracy.
  • the third processed molding material as defined above is produced by processing molding material from molds and/or cores and/or parts thereof cast outside the molding material cycle under consideration, ie molds and cores that were cast, for example, in a different production line.
  • the molds and cores from which the second and third processed molding materials as defined above are obtained do not have to be clay-bound.
  • the cores are typically not clay-bound.
  • the second processed molding material is produced by processing molding material from uncast molds and/or cores and/or parts thereof, wherein the molds and cores are not clay-bound.
  • the third processed molding material is produced by processing molding material from molds and/or cores and/or parts thereof cast outside the molding material cycle, wherein the molds and cores are not clay-bound.
  • the molds or cores in question contain a conventional organic binder, e.g.
  • the molding material in the later cycle is produced in such a way that the molding material produced has a lower concentration of carbon than the molding material in the earlier cycle. This is achieved in particular by adding less lustrous carbon formers than in the earlier cycle, preferably by largely or completely omitting the addition of lustrous carbon formers. This is possible by using the additive defined above, which is similarly effective in preventing mold expansion errors and in promoting mold decomposition as the lustrous carbon formers used in the prior art.
  • the additive preferably comprises one or both compounds from the group consisting of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide.
  • the molding material in the later cycle is produced in such a way that the molding material produced comprises a higher total concentration of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide than the first processed molding material from the earlier cycle.
  • Reprocessed molding material from an earlier cycle (first processed molding material as defined above) of a molding material cycle to which the method according to the invention is applied typically contains at least one lustrous carbon former and/or its carbon-containing reaction products formed during casting.
  • no lustrous carbon is added in the later cycle for producing the molding material.
  • one or more lustrous carbon formers are added as a further additive in the later cycle for producing the molding material, the total mass of the carbon added with lustrous carbon formers being less than the total mass of the carbon that was removed in the earlier cycle through emissions and molding material discharge.
  • the amount of lustrous carbon formers introduced into the molding material in the later cycle is not sufficient to achieve the same high concentration of carbon in the molding material produced in the later cycle as in the molding material produced in the earlier cycle. It is clear to the person skilled in the art that the omission of the addition of lustrous carbon formers or the reduced introduction of lustrous carbon formers must not be overcompensated by an excessively high introduction of organic binders and their reaction products via the first, second or third processed molding material.
  • a method according to the invention is preferred, wherein the carbon content in the molding material is successively reduced over 2 cycles, preferably over at least 10 cycles, particularly preferably over at least 20 cycles. If no new carbon is introduced over several cycles, the carbon concentration in the molding material decreases with each cycle, whereby the reduction in the carbon concentration slows down with increasing number of cycles and the carbon concentration is reduced asymptotically.
  • casting takes place in a mold with at least one inserted core in the earlier cycle.
  • the cast molding material resulting from the earlier cycle of the molding material cycle and the resulting first processed molding material therefore contain material from at least one cast mold and from at least one cast core, which were cast in the same casting process.
  • the material from the cast core includes conversion products of the binder formed during casting.
  • Cores used in clay-bound molds are typically not clay-bound.
  • such cores are produced with an organic binder, e.g. a cold-box binder or a phenolic resin, or with an inorganic binder that does not contain clay, e.g. with a binder that contains water glass.
  • a second processed molding material can be used that contains material from uncast molds and/or cores and/or parts thereof, and/or a third processed molding material that contains material from cast molds and/or cores and/or parts thereof, whereby the molds and cores can each be produced with an organic binder, e.g.
  • an additive comprising aluminum hydroxide is preferably used, the proportion of aluminum hydroxide being at least 80%, preferably at least 90%, and particularly preferably at least 95%, most preferably 99%, based on the total mass of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide in the additive.
  • the molding material produced in the later cycle contains carbon, at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight, and particularly preferably at least 90% by weight, most preferably at least 95% of the carbon comes from the organic binder of cast and uncast cores and the reaction products of the binder.
  • casting takes place in the earlier cycle in a mold without an inserted core, so that the first prepared molding material does not contain any material from cast cores.
  • the second prepared molding material used for this embodiment of the method according to the invention is preferably produced by preparing molding material exclusively from uncast clay-bound molds and/or cores and/or parts thereof.
  • the second prepared molding material used for this embodiment of the method according to the invention is preferably
  • the third processed molding material is preferably produced by processing molding material exclusively from clay-bound molds and/or cores and/or parts thereof cast outside the molding material cycle in question.
  • an additive comprising one or both compounds from the group consisting of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide is preferably used, the proportion of magnesium hydroxide being 0 to 100%, based on the total mass of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide in the additive.
  • the molding material fed into the cycle is preferably used to produce molds for iron casting.
  • an earlier and a later, and preferably all cycles of the method according to the invention preferably comprise the following steps (cf. Figure 2, the further features of which are not intended to have a limiting effect):
  • Step 1) Production of the molding material, i.e. production of a molding material comprising (i) the first processed molding material produced by processing the cast molding material resulting from an earlier cycle of the molding material cycle as defined above and (ii) additives as defined above
  • Step 2 Production of the mold, i.e. production of a mold bound with smectite-containing clay from the molding material produced in step (1)
  • Step 3) Casting i.e.
  • Step 4 Separation, i.e. separation of the cast part produced in step (3) from the mold, resulting in a cast molding material
  • Step 5 Preparation, i.e. preparation of the cast molding material from step (4) so that a first processed molding material is obtained for producing a new molding material in step (1) of a later cycle, and optionally discharging a part of the cast molding material so that discharged molding material results. If part of the cast molding material has not already been discharged during processing in step (5), in order to keep the mass of the molding material circulated constant, part of the molding material produced in step (1) of the next cycle is discharged, resulting in discharged molding material.
  • an earlier and a later, and preferably all cycles of the method according to the invention preferably comprise the following steps (cf. Figure 4, the further features of which are not intended to have a limiting effect):
  • Step 1) Production of the molding material, i.e. production of a molding material comprising (i) processed molding material produced by processing the cast molding material resulting from an earlier cycle of the molding material cycle as defined above and (ii) additives as defined above
  • Step 1a Production of the core molding material, i.e. production or provision of a molding material for producing at least one core
  • Step 2 Production of the mold, i.e.
  • Step 2a Production of the core, i.e. production or provision of at least one core and insertion of the at least one core into the mold produced in step (2) (Step 3) Casting, i.e. producing a casting by pouring the mold produced in step (2) with the at least one core inserted in step (2a), (step 4) separating, i.e. separating the casting produced in step (3) from the mold and the at least one core, whereby a cast molding material containing material from the cast mold and from the cast core results (step 5) processing, i.e.
  • step (4) processing the cast molding material from step (4) so that a first processed molding material is obtained for producing a new molding material in step (1) of a later cycle, and optionally discharging a part of the cast molding material so that discharged molding material results. If part of the cast molding material has not already been discharged during processing in step (5), part of the molding material produced in step (1) of the next cycle is discharged in order to keep the mass of the molding material being circulated constant, so that discharged molding material results. In certain cases, it is preferred that one, several or all cycles of the molding material cycle include further steps and/or that individual steps of the mentioned steps have further features. Details of this can be found in the following description and the appended claims and drawings.
  • the prepared molding material and the additives are preferably mixed.
  • the additives preferably also include water.
  • the mold with the cast part and - if present - the at least one core is preferably cooled before separation in step (4).
  • the cast molding material is preferably cooled before processing.
  • the processing regularly includes the extensive removal of metal residues and other contaminants, for example contamination from auxiliary products from the casting process (core marks, feeder residues, etc.) and the crushing of the cast molding material (grain separation).
  • the thermal, mechanical and possibly chemical stress results in wear products such as fine sand particles, inactive clay particles, decomposition products of the additives and/or the lustrous carbon formers or conversion products of core binders, as well as oolite grains of the molding base material.
  • wear products such as fine sand particles, inactive clay particles, decomposition products of the additives and/or the lustrous carbon formers or conversion products of core binders, as well as oolite grains of the molding base material.
  • additives are added to the molding material in a subsequent cycle, in particular in step (1), during the manufacture of the molding material, i.e. the processed molding material is refreshed by the additives.
  • step (5) includes the necessary discharge of cast molding material in the same amount as is refreshed in step (1) of the next cycle by additives comprising the additive to be used according to the invention; in this way it is possible to achieve a uniform property profile.
  • step (5) 0.5 wt.% to 20 wt.%, preferably 2 wt.% to 15 wt.%, particularly preferably 5 wt.% to 10 wt.% of the cast molding material is discharged (sand discharge) and in step (1) of the following cycle a corresponding amount of additives is added in order to keep the mass of the molding material circulated in the circuit constant. If part of the cast molding material has not already been discharged in step (5), 0.5% by weight to 20% by weight, preferably 2% by weight to 15% by weight, particularly preferably 5% by weight to 10% by weight of the molding material produced in step (1) is discharged in order to keep the mass of the molding material in the circuit constant.
  • the molding material discharged during processing in step (5) preferably meets the requirements for landfill class DK I according to Annex 3 of the Ordinance on Landfills and Long-Term Storage (Landfill Ordinance-DepV) of April 27, 2009.
  • the molding material cycle to which the method according to the invention relates preferably comprises at least 10 cycles, preferably at least 15 cycles, particularly preferably at least 30 cycles.
  • the additive defined above is preferably added in each cycle of the molding material cycle.
  • the additive to be used according to the invention (as defined above) is preferably free-flowing and/or pourable.
  • the additive is preferably in the form of a powder or granules.
  • the additive is particularly preferably in the form of particles with a grain size of 20 ⁇ m to 200 ⁇ m, determined by means of laser granulometry.
  • the proportion of dehydratable inorganic compounds which release water at a temperature of 150 °C or more is preferably 1% to 100%, based on the total mass of the additive as defined above.
  • the proportion of dehydratable inorganic compounds which release water at a temperature of 150 °C or more is particularly preferably 20% to 100%, based on the total mass of the additive as defined above.
  • the proportion of dehydratable inorganic compounds which release water at a temperature of 150 °C or more is very particularly preferably 30% to 100%, based on the total mass of the additive as defined above.
  • the proportion of dehydratable inorganic compounds which release water at a temperature of 150 °C or more is particularly preferably 50% to 100%, based on the total mass of the additive as defined above.
  • the additive to be used according to the invention contains, in addition to the said dehydratable inorganic compound(s), one or more components from the group consisting of - inorganic carbonates - lustrous carbon formers. It is clear to the person skilled in the art that the amount of carbon added to the molding material via the additive must be limited so that a molding material produced in a later cycle has a lower carbon content than a molding material produced in an earlier cycle.
  • the additive preferably contains aluminum hydroxide, whereby the aluminum hydroxide contained in the additive can have a water content in the range of 0.01% to 20%, preferably 0.01% to 12%. Particularly preferred are aluminum hydroxides with a water content of less than 1% (ie less than 1% water content), determined by thermogravimetric analysis in the temperature range up to 105 °C. No special effort is therefore required for drying the aluminum hydroxide.
  • the additive may contain aluminum hydroxide in a mixture with iron oxide and/or iron hydroxide, with the proportion of aluminum hydroxide being greater than 40%, based on the total mass of aluminum hydroxide, iron oxide and/or iron hydroxide.
  • the additive to be used according to the invention preferably has a pH in the range of 7 to 14, determined in accordance with DIN 19747:2009-07 (sample preparation), DIN EN 12457-1:2003-01 (leaching) and DIN EN ISO 10523:2012-04 (determination of the pH value).
  • the additive to be used according to the invention preferably contains one or more dehydratable inorganic compounds which split off water in a temperature range of 150 °C to 850 °C.
  • the total proportion of elements from the group consisting of Pb, Cd, Cr, Co, Cu, Mo, Ni, Hg, Se, Zn, P, As, F, Br and Cl is preferably 1% by weight or less, preferably 0.5% by weight or less, particularly preferably 0.1% by weight, very particularly preferably 0.05% by weight, based on the total mass of the additive.
  • the order in which the individual components are combined is flexible.
  • the additives can be provided as a mixture.
  • the additive and smectite-containing clay can be provided as a mixture, and the other additives separately. This procedure corresponds to the currently usual provision of lustrous carbon images in a prefabricated mixture with smectite-containing clay.
  • the additive can be provided separately from the other additives.
  • the additive and optionally the smectite-containing clay, or a premix of additive and smectite-containing clay can first be mixed with the first prepared molding material, and then further raw materials are added as described above.
  • the total mass of the raw materials added is preferably from the group consisting of - mold base material, - second prepared molding material produced by processing molds and/or cores and/or parts thereof cast outside the molding material cycle - third prepared molding material produced by processing molding material from uncast molds and/or cores and/or parts thereof, 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 8% by weight, particularly preferably 1.5 to 7% by weight, based on the total mass of the molding material to be produced.
  • the mass of the smectite-containing clay additive is preferably 0.1 to 1.5% by weight, more preferably 0.3 to 1.2% by weight, particularly preferably 0.5 to 1% by weight, based on the total mass of the molding material to be produced.
  • the total mass of the dehydratable inorganic compounds introduced as additive with the additive (as defined above) which split off water at a temperature of 150 °C or more is 0.1 to 1% by weight, preferably 0.3 to 0.8% by weight, particularly preferably 0.4 to 0.7% by weight, based on the total mass of the molding material to be produced.
  • the smectite-containing clay to be used in the process according to the invention is preferably a bentonite selected from the group consisting of sodium bentonite, calcium bentonite and mixtures thereof.
  • the mold base material is preferably selected from the group consisting of quartz sand, olivine sand, chrome ore sand, zircon sand and ceramic sands that have been artificially produced and mixtures of these sands.
  • a mold contains at least 40% sand, preferably over 50% sand, particularly preferably over 60% sand and very particularly preferably over 70% sand.
  • the process is preferably designed so that at least 90% by weight of the mold material is exposed to a temperature of at most 1000 °C during casting.
  • the molding material produced in the later cycle of the process according to the invention preferably has the following parameters: - a compressibility in the range of 25% to 55%, determined according to VDG data sheet P37 (April 1997) and/or - a green compressive strength in the range of 8 N/cm2 to 35 N/cm2, determined in accordance with VDG data sheet P38 (May 1997) and/or - a wet tensile strength of 0.10 N/cm2 to 0.50 N/cm2, determined in accordance with VDG data sheet P38 (May 1997) and/or - a gas permeability of 70 to 200, determined in accordance with BDG guideline P41 (October 2013) and/or - an active clay content of 4.5 to 16%, determined by the methylene blue method in accordance with VDG data sheet P035 (October 1999) and/or - a flowability of 20% to 90%, determined in accordance with Morek Multiserw, operating and technical documentation for piling device type LUA-2e with electric drive, page 7.
  • the piling device used in the later cycle of the method according to the invention has The moulding material produced has the following parameters: - a compressibility in the range of 35% to 55%, determined in accordance with VDG data sheet P37 (April 1997) and/or - a green compressive strength in the range of 15 N/cm2 to 30 N/cm2, determined in accordance with VDG data sheet P38 (May 1997) and/or - a wet tensile strength of 0.20 N/cm2 to 0.50 N/cm2, determined in accordance with VDG data sheet P38 (May 1997) and/or - a gas permeability of 100 to 200, determined in accordance with BDG guideline P41 (October 2013) and/or - an active clay content of 6 to 14%, determined by the methylene blue method in accordance with VDG data sheet P035 (October 1999) and/or - a flowability of 30% to 90 %, determined according to Morek Multiserw, technical documentation for piling device type LUA
  • the molding material used in the earlier cycle of the process according to the invention has one or more of the following parameters: a concentration of less than 2% to 5% carbon, based on the mass of the molding material, determined by elemental analysis - a concentration of less than 0.05% to 0.1% nitrogen, based on the mass of the molding material, determined by elemental analysis - a concentration of less than 0.02% to 0.07% sulfur, based on the mass of the molding material, determined by elemental analysis - a loss on ignition of at most 3% to 6%, determined according to VDG Data Sheet P33 (April 1997).
  • the molding material produced in the later cycle of the process according to the invention particularly preferably has one or more of the following parameters: a concentration of less than 4%, preferably less than 3% carbon, based on the mass of the molding material, determined by elemental analysis - a concentration of less than 0.2%, preferably less than 0.1% nitrogen, based on the mass of the molding material, determined by elemental analysis - a concentration of less than 0.05%, preferably less than 0.03% sulfur, based on the mass of the molding material, determined by elemental analysis - a loss on ignition of at most 5%, preferably at most 4%, determined in accordance with VDG data sheet P33 (April 1997), wherein the carbon content of the molding material produced in the later cycle of the process according to the invention is lower than the carbon content of the molding material used in the earlier cycle of the process according to the invention.
  • the nitrogen content, sulphur content and loss on ignition of the moulding material produced in the later cycle of the method according to the invention are also lower than in the moulding material used in the earlier cycle of the method according to the invention.
  • all of the parameters of the moulding material mentioned are in the above-mentioned preferred, in particular in the above-mentioned particularly preferred ranges.
  • a further aspect of the present disclosure relates to the use of the additive defined above in a method according to the invention for reducing carbon-based emissions and/or carbon-based casting defects during a moulding material cycle comprising two or more cycles of a smectite-containing clay-containing Molding material.
  • a further aspect of the present disclosure relates to the use of the additive defined above as a replacement or partial replacement for lustrous carbon formers in molds bound with smectite-containing clay for iron casting.
  • the above statements apply with regard to preferred additives and preferred process designs. The invention is described in more detail below with reference to the attached schematic figures.
  • Fig.1 a molding material cycle (casting in coreless form) according to the prior art
  • Fig.2 a molding material cycle (casting in coreless form) according to the method according to the invention
  • Fig.3 a molding material cycle (casting in form with core) according to the prior art
  • Fig.4 a molding material cycle (casting in form with core) according to the method according to the invention
  • a cycle of a molding material cycle, wherein the mold cast in step (3) does not contain an inserted core comprises according to Fig.1 and Fig.2 at least the steps (1) to (5) as defined above.
  • a molding material comprising (i) by processing the cast molding material resulting in an earlier cycle of the molding material cycle, which first processed molding material produced by processing the cast molding material resulting from an earlier cycle of the molding material cycle, which first processed molding material does not comprise any material from cast cores and (ii) additives.
  • the additives comprise - one or more raw materials from the group consisting of - fresh mold base material (new sand), - and at least one processed mold material from the group consisting of - second processed mold material produced by processing uncast molds and/or cores and/or parts thereof, - third processed mold material produced by processing molds and/or cores and/or parts thereof that were produced and cast outside the mold material cycle shown in Fig. 1 or Fig.
  • the second processed mold material contains material from uncast molds and/or cores and/or parts thereof, and/or the third processed mold material contains material from cast molds and/or cores and/or parts thereof.
  • at least one lustrous carbon former is added as a further additive in step (1) during the production of the mold material.
  • the additive defined above is added as a further additive during the production of the molding material.
  • the additive preferably contains or consists of magnesium hydroxide and/or aluminum trihydroxide.
  • step (2) a mold bound with smectite-containing clay is produced from the molding material produced in step (1).
  • a casting is produced by pouring the mold produced in step (2). The mold does not contain any inserted cores.
  • step (4) the casting produced in step (3) is separated from the mold, resulting in a cast molding material which comprises material from a cast mold, but no material from cast cores.
  • the mold with the casting is cooled before separation in step (4).
  • step (5) the cast molding material from step (4) is processed so that a first processed molding material is obtained for producing a new molding material in step (1) of a later, in particular the next cycle.
  • the cast molding material is cooled before processing in step (5).
  • part of the cast molding material may be discharged so that a discharged molding material results. If part of the cast molding material has not already been discharged during processing in step (5), part of the molding material produced in step (1) of the next cycle is discharged in order to keep the mass of the molding material being circulated constant, resulting in discharged molding material.
  • step (1) of a later cycle in particular the next cycle, the first processed molding material resulting in step (5) of the earlier cycle, in particular the previous cycle, is used to produce a new molding material as described above.
  • a cycle of a molding material cycle wherein the mold cast in step (3) contains at least one inserted core, comprises at least steps (1), (1a), (2), (2a), (3), (4) and (5) as defined above, according to Fig. 3 and Fig. 4.
  • a molding material is produced comprising (i) a first reprocessed molding material produced by processing the cast molding material resulting from a previous cycle of the molding material cycle, which comprises material from cast cores and (ii) additives.
  • the additives comprise - one or more raw materials from the group consisting of - fresh mold base material (new sand), - and at least one processed mold material from the group consisting of - second processed mold material produced by processing uncast molds and/or cores and/or parts thereof, - third processed mold material produced by processing molds and/or cores and/or parts thereof that were produced and cast outside the mold material cycle shown in Fig. 3 or Fig. 4, - - optionally smectite-containing clay, preferably bentonite - water.
  • at least one lustrous carbon former is added as a further additive in step (1) during the production of the mold material.
  • inventive process Fig.
  • step (1) the additive defined above is added as a further additive in step (1) during the production of the mold material.
  • the additive preferably contains or consists of aluminum trihydroxide.
  • the addition of lustrous carbon formers is not completely excluded in the process according to the invention, but the amount of carbon added to the molding material must be limited so that a molding material produced in a later cycle has a lower carbon content than a molding material produced in an earlier cycle.
  • step (1a) a molding material for producing at least one core (core molding material) is produced or provided.
  • This molding material comprises a molding base material, a binder that does not contain clay, and optionally additives. Suitable additives for molding materials for producing cores are known from the prior art.
  • the binder is a conventional organic binder, e.g.
  • step (2) a mold bound with smectite-containing clay is produced from the molding material produced in step (1).
  • at least one core is produced from the molding material (core molding material) produced or provided in step (1a) and inserted into the mold produced in step (2).
  • a cast part is produced by pouring the mold produced in step (2), which contains at least one inserted core.
  • step (4) the cast part produced in step (3) is separated from the mold, resulting in a cast molding material which comprises material from the cast mold and material from the cast core.
  • the mold with the cast part is cooled before separation in step (4).
  • step (5) the cast molding material from step (4) is processed so that a first processed molding material is obtained for producing a new molding material in step (1) of a later, in particular the next, cycle.
  • the cast molding material is cooled before processing in step (5).
  • part of the cast molding material may be discharged, resulting in a discharged molding material. If part of the cast molding material was not already discharged during processing in step (5), part of the molding material produced in step (1) of the next cycle is discharged in order to keep the mass of the molding material circulated constant, resulting in a discharged molding material.
  • step (1) of a later cycle in particular the next cycle, the first processed molding material resulting in step (5) of the earlier cycle, in particular the previous cycle, is used to produce a new molding material as described above.
  • the invention is further described below using non-limiting examples.
  • Test methods and molding materials 0.1 Test methods The following test methods (measurement methods) were used (Table 1) Table 1: Measurement methods used Parameter/Property Measurement method/Definition Compactability (VDK), VDG data sheet P 37 (April 1997) Bulk density Green compressive strength (GDF) VDG data sheet P 38_Strengths (May 1997) Splitting strength VDG data sheet P 69_Binder test (October 1999) Shear strength 1 The dry compressive strength is specified according to P69 after a thermal loading of the test specimen for 3 hours (h) at 150 °C.
  • VDK Parameter/Property Measurement method/Definition Compactability
  • GDF Bulk density Green compressive strength
  • VDG data sheet P 38_Strengths May 1997)
  • a VARIO MAX CUBE elemental analyzer (from Elementar Analysensysteme GmbH) with application software is used. Surface roughness, surface roughness DIN EN ISO 4287 (July 2010) (Rz) The castings are blasted before measuring the roughness.
  • Blasting system Model SMG160KP from MHG Strahlanlagen GmbH
  • Blasting media Hard cast blasting media Kantig HG 24 0.60 - 1.00 mm from Metalltechnik Schmidt GmbH & Co.
  • a molding material (hereinafter also referred to as the starting molding material) from the conditioned molding material circulation system of a brake disk foundry was used as the starting material for experiments on converting molding material circulation systems that contain lustrous carbon formers.
  • the molding material can be described by the following data (Table 2).
  • Table 2 Parameters of the initial molding material P arameters Molding material from the conditioned molding material cycle system of a brake disk foundry Moisture content % ( i.e.
  • the starting material for a molding material made with an organic binder is cores produced using the cold box process, which are produced using the binder Biocure 8568P1 / Silcure 8431P2 distributed by Wilsontenes-Albertus Chemische Werke GmbH on a core shooting machine LL20 from Laempe.
  • a sand of type H32 from Quarzwerke was used and 0.7 parts by weight of the binder components were dosed to 100 parts by weight of sand.
  • the cores were Shooting pressure of 450 kPa (4.5 bar) and a shooting time of 1.5 seconds and then 10 g of dimethylpropylamine (N,N-dimethylpropylamine, catalyst GH6 from Wilsontenes-Albertus Chemische Werke GmbH) are passed through for 45 s at a gassing pressure of 200 kPa (2 bar) to cure.
  • the starting material for a molding material produced with an inorganic binder is cores that are produced with the binder system Cordis 9477 / Anorgit 9476 sold by Wilsontenes-Albertus Chemische Werke GmbH on an LL20 core shooting machine from Laempe.
  • a sand of type H32 from Quarzwerke is used and 2.2 parts by weight of Cordis 9477 and 1.15 parts by weight of Anorgit 9476 of the binder components are dosed for 100 parts by weight of sand.
  • the cores are produced with a shooting pressure of 450 kPa (4.5 bar) and a shooting time of 1.5 seconds in a core box heated to 180 °C.
  • hot air at 120 °C was blown through at a gassing pressure of 200 kPa (2 bar) for 1 minute.
  • the cores are grated using a circular vibrating screen (circular vibrating screen - 175056 test system, Webac).
  • the resulting molding material has the properties shown in Table 3.
  • Table 3 Parameters of the processed moulding materials from core sands Moulding material from inorganically bonded cores ColdBox cores Moisture content % 0.28 0.1 (ie water content, see Table 1) Loss on ignition (900°C) % 1.2 0.2 C % 1.04 0.06 N % 0.8 ⁇ NG S % ⁇ NG 0.01 AFS number 47 50 Sludge materials % 0.2 0.5 The abbreviation NG indicates that the measured values are below the detection limit
  • the starting material for cores that do not disintegrate under the test conditions ie cores that do not disintegrate when separated (step (4)), see below, point 3, test series A
  • quartz sand 100 parts by weight of quartz sand were mixed with 1.1 parts by weight of Silica Fume Q1-Plus and 3.4 parts by weight of Steinex48/50 and brought into the shape of the core in a core box.
  • the core was then gassed with 100°C hot CO260s in a Morek laboratory core shooting machine with a gassing pressure of 150 kPa (1.5 bar) and thus hardened.
  • Screening tests to identify suitable additives 6 kg of quartz sand (H32, Quarzwerke) are mixed in a mixer (pan mill mixer LM-2e, Morek MULTISERW) with 120 ml of water for 2 minutes at a speed of 40 rpm.
  • VDK compressibility
  • VDK is less than 44.0%, 7-12 ml of water is added and mixed again for 1 minute, and then the sieving and VDK measurement are repeated. The addition of water is repeated until the VDK is above 44.0%.
  • 3 different mixtures with lustrous carbon formers according to the state of the art are used: 1) a commercially available premix of 25% lustrous carbon former (“sea coal”) and 75% sodium bentonite (NEMIR 2575) from HA Italia SpA 2) 5 parts by weight of coke flour (metallurgical coke) from LuxCarbon GmbH as lustrous carbon former and 8 parts by weight of bentonite (Natroben 25F, Clariant) 3) 5 parts by weight of Carboluxon 100/P from Wilsontenes-Albertus France as a commercially available lustrous carbon former and 8 parts by weight of bentonite (Natroben 25F, Clariant).
  • the casting quality is also a decisive criterion for selecting suitable additives.
  • casting is carried out using the sleeve model device described in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032), i.e. molds manufactured according to the sleeve model device as described in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) are cast, the castings are then blasted and the surface roughness is measured in accordance with DIN EN ISO 4287 (R_ISO).
  • Dry compressive strengths (TDF) of ⁇ 35 N/cm 2 and water contents of ⁇ 2.8% are considered particularly positive, while dry compressive strengths of >50 N/cm 2 are rated negative, as are water contents of >3.2%.
  • Hydroxides, especially aluminum hydroxide Al(OH)3 and magnesium hydroxide Mg(OH)2, enable the production of molds and show good molding material properties (see Table 5).
  • Table 5 Mould material properties and roughness of the casting when using different hydroxides or lustrous carbon formers as additives ) n o d b P i x di x ) 1 5 r / 7 ) 2 a 0 or or C ) 30 1 d y d y 1 p 2 p 3 z n 5 e 2 z x z r e R n eu L n e n o hi 0 r t 0 5 hi 0 r t 5 9 y T y p y f I rt TT e M ef ( l rx h ef ul m ui H m S ui H i t i t i S c R E eu c u c u N R e e m s R o br n i n ir B r B r k a m B o C ul
  • Table 7 Moulding material properties when using different carbonates or lustrous carbon formers as additives ) n o 8 b 9 0 9 ) 1 5 z 7 ) r P 2 a ) / 3 0 D 0 br L o O c n oi n 5 e 2 z C x 1 3 r uz R n e n O a C D - ai B b b r L n ( e r o x C am r ⁇ E P : ti o ef I e M ef l hef ul n t M l 3 5 : t d m n R E e e eo U N R m R br : i t im ol a o Z s k at o C n u l o D o K HD Compactability [%] 45.6 44.1 44.1 45.2 44.5 44.3 44.2 Weight of VDK
  • MixMag is a 50%/50% mixture of brucite (93% Mg(OH)2) with raw magnesite (92% MgCO3) purchased from Possehl Erzochr GmbH & Co. KG, and Dolomag is a 50%/50% mixture of brucite (93% Mg(OH) 2 ) and dolomite (95% CaMg( CO3 ) 2 ), also purchased from Possehl Erzochr.
  • Table 8 Mould material properties and roughness of the casting when using different carbonate-hydroxide mixtures 0 O 3 5 : 0 P ) / 0 3 0 0 ) 5 5: C n 1 3 ) 0 3 5 ) t ) 0 2 5 9 M z 1 hp g O g ih % n e n r o c e f xiy e l T a C a t i m xg mm M ol ol ci H S 0 5 o e l ) 3 , 3 e ul gc io g ) R o r b u M+2 D r HH r e a V r B ) H D + ti e c VO (l O A (l C O( u A g r M B ( ( % 0 5 Compressibility [%] 44.1 44.5 45.8 45.2 45.4
  • Table 9 Molding material properties when using various carbonate-hydroxide mixtures with the addition of Carboluxon 100/P as lustrous carbon former P % 0 % % ) / 3 0 ) / 1 0 0 P / 3 / 5 .
  • the emission measurements were carried out at the Foundry Institute of the University of Freiberg; For this purpose, the materials were placed in a tube furnace at 900°C and the resulting emissions were measured using online FT-IR; calibration was carried out using test gases.
  • the emissions of the additives to be used according to the invention are significantly lower than the emissions of conventional lustrous carbon formers such as the coke meal from LuxCarbon described above or the product Carboluxon 100/P.
  • Carbonates (not according to the invention) such as manganese carbonate reduce the emissions of hydrocarbons, in particular benzene, toluene, xylene, but as expected lead to significantly increased CO2 emissions compared to hydroxides such as Al(OH)3. According to the invention, carbonates are therefore preferably used in combination with hydroxides.
  • the cycles of the molding material cycle include the following steps: Production of the molding material (step (1), first cycle) Test series 2.1, 2.2.1, 2.2.2, 2.3.1, 2.3.2 as described below
  • step (1) Production of the molding material
  • step (2) Test series 2.1, 2.2.1, 2.2.2, 2.3.1, 2.3.2 as described below
  • step (3) 6 kg of quartz sand type H32 from Quarzwerke are used.
  • the molding base material is then mixed with 480 g of sodium bentonite (Natroben 25F, HA ITALIA SpA, which is a Na-bentonite produced by activating a natural Ca-bentonite) and 300 g of the respective additive as well as 120 ml of water on a Morek Multiserw pan mill mixer for 1 minute without water and then mixed again 7 minutes after the water has been added.
  • sodium bentonite Na-bentonite produced by activating a natural Ca-bentonite
  • the molding base material is first mixed with 120 ml of water on a Morek Multiserw pan mill mixer for 1 minute, and then, after adding 480 g of sodium bentonite (Natroben 25F, HA ITALIA SpA) and 300 g of the respective additive, mixed again for 7 minutes on a Morek Multiserw pan mill mixer.
  • Test series 2.4-2.6 as described below In the first cycle, 3.7 kg of quartz sand of type H32 from Quarzwerke are used.
  • the molding base material is then mixed with 322 g of Volclay (foundry rubbed tonite GEKOTM V from Clariant Deutschland GmbH, which is a naturally occurring Na-bentonite) and 207 g of the respective additive as well as 130 ml of water on a Morek Multiserw pan mill mixer for 1 minute without water and then mixed again 7 minutes after the water has been added.
  • the molding base material is first mixed with 130 ml of water on a Morek Multiserw pan mill mixer for 1 minute and then mixed again for 7 minutes after the water has been added.
  • the following statements apply to all test series 2.1 to 2.6 (unless otherwise stated).
  • step (1) additives are added which increase with each cycle.
  • step (2) By discharging part of the cast molding material in step (5) or in step (1) of the next cycle (see Figure 2), the proportion of components that are present in the initial molding material but are no longer added is reduced.
  • step (2) the molding material is filled into the mold of the sleeve model device 3 minutes after mixing and compacted in 2 pressing processes (filling, pressing, refilling, pressing). The process is completed in a further 3 minutes. 2 molds are produced per test.
  • Casting (step (3) in all cycles) The molds are cast one after the other after a 30-minute waiting time. The mold is poured with liquid metal of the alloy GJL 250 at 1450 °C using a pouring ladle. The poured mold is left overnight until it is separated.
  • step (4) The casting cools down and the molding material heats up and cools down overnight in the mold. Separation (step (4) in all cycles) The casting and the cast molding material are separated. Preparation (step (5) in all cycles) The molding material is filled into a storage container and the molding material lumps are crushed. Metal residues are removed. Production of the molding material (step (1) in the 2nd and every subsequent cycle) A new molding material is produced by refreshing the prepared molding material from the previous cycle (first prepared molding material) by adding bentonite, water, additive (as defined above) and fresh molding material (new sand) or a second prepared molding material produced by preparing cores (see below for details).
  • Fresh mold base material or a second processed mold material, produced by processing cores is added to the processed mold material from the previous cycle and mixed with 120 ml of water for 1 minute, and then after adding sodium bentonite (Natroben 25F, HA ITALIA SpA, test series 2.1, 2.2.1, 2.2.2, 2.3.1, 2.3.2) or Volclay (foundry bentonite GEKOTM V from Clariant Deutschland GmbH, test series 2.4, 2.5 and 2.6) and the respective additive (see below for quantities of bentonite and additive), the mixture is mixed for a further 7 minutes on a pan mill mixer from Morek Multiserw.
  • sodium bentonite Naatroben 25F, HA ITALIA SpA, test series 2.1, 2.2.1, 2.2.2, 2.3.1, 2.3.2
  • Volclay foundry bentonite GEKOTM V from Clariant Germany GmbH, test series 2.4, 2.5 and 2.6
  • the mixture is mixed for a further 7 minutes on a pan mill mixer from Morek Multiserw.
  • the increase in the quantity of the molding material due to additions in the mixer ie the increase in the quantity of the molding material resulting from the addition defined above, is regulated by removing the same quantity of ready-mixed molding material in each cycle.
  • step (1) additives are added which increase with each cycle.
  • Additive Al 3 or Mg(OH)2 when adding fresh moulding material to the 10 cycles (0-9) are carried out using the sleeve model device described in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032), with the first test using 100% fresh mold base material of type H32 from Quarzwerke. In all subsequent cycles 1 to 9, 4 kg of the used mold material from the previous casting are used and refreshed with 400 g of mold base material (fresh mold base material), as well as 64 g of bentonite and 20 g of the respective additive. SH950 nuance-00 from Alteo is used as the aluminum hydroxide Al(OH)3 additive. The results of the tests with Al(OH) 3 are shown in Table 11.
  • Table 11 Characteristic values of samples taken in the respective cycles to determine the mold material properties with Al(OH)3 as additive, and surface roughness of the casting f f ti ti r ot % tl ti e k - e g h k e ts ] tl ae k gi tt si s l gi s li s et m ra hh e ] r as ] 2 u l s ä h u et ul k i y eo rf % s . e w g gr % .
  • Table 12 Characteristic values of samples taken in the respective cycles to determine the mold material properties with Mg(OH)2 as additive, and surface roughness of the casting f f ti ti ti r ot e s ts tl tl ti e m ] a h a h ] e kee kr gi tt kh s g is l s u a i e u e l t ir e of % . e g ] e g % .
  • Table 13 Composition and compressibility of the moulding material mixture in the individual cycles gs s n g u un gg n l u r t ti m ur n u ur l ae s a ul fk ei i ff f ye o Z ] s ogd n ot s ] i s r e o gi r s e gi sl h e kr g ] a b ] k yt g [ d na % doomr % t Z s m m red n i s n m r [ ti n ni d vn ii dr ni e s [ h c % i [ o gi ar o F o ti e s dr F r os v
  • step (1) a second processed molding material (see Fig.2, step (1)) is added, produced by processing cores that have not been cast (for the proportion of the molding material produced, see Tables 19 and 22) that had been produced with an inorganic binder (water glass) ("IOB core sand").
  • IOB core sand inorganic binder
  • Table 21 CNS analysis of selected cycles and surface roughness of the corresponding castings tf f ti g i e r ot e s e nk gi ) ) ) h u s lu i hus li s t u e l tm r ] 1 % ( ] 1 ( ] 1 ( ] ar n et ci ar s ] en et s ] k i y eo rf s . w C % . N % . S % .
  • Table 25 Composition and compressibility of the molding material mixture in the individual cycles s sg n g u un gg l u r mf ur n u n ur tl t a i e k s a ul fk f y ei i f Z s d ot e k o yt ] gog ] i s r ei r ei hr s le ] a ] [ d n n as % o dg s g nonom gr Z s me % b th % m red n i s u m r o [ ti ni d vi i dr o gi eni s [ [ sc i F ra e os F ot ti sa dr vu e N n e d s 0 3700
  • step (1) a second prepared molding material (see Fig. 2, step (1)) is added, produced by preparing uncast cores (for the proportion of the molding material produced, see Table 28), which had been produced with cold-box binder (“cold-box core sand”). Stable molding material properties were achieved (Table 29).
  • Table 30 CNS analysis of selected cycles and surface roughness of the corresponding castings f f ] r ot % . ti g - e n u u a s l e s ts u e ] w e h l tm r % G [ ] ) u s li h cri i n et s % ] % 1( ] ar et s ] e e hs k i y eo rf . t . . Z es b g ws u C w e N w e S % n .
  • the low C (carbon) load is one of the great advantages of this inorganic molding material cycle, as only very low emissions are to be expected (see below).
  • the surface roughnesses obtained are comparable to those of the tests with the addition of coldbox core sand (test series 2.5).
  • Table 33 CNS analysis of selected cycles and surface roughness of the associated castings t i f f ] % ti ge red . e nk e hs u gi us s ts m ] w e ) 1 ) ul ( 1 ( 1 ( ari h et ci e ar li et u e l t ir e of % .
  • Molding material cycle with gradual reduction of the carbon content in the molding material The aim of these tests is to cast and reprocess a certain amount of processed molding material several times, in particular with gradual reduction of the carbon content in the molding material.
  • the molding material is circulated. Each time the molding material is processed, additives are added, which accumulate with each cycle. Components that are present in the initial molding material but are no longer added decrease, i.e. the proportions of components that are no longer added in subsequent cycles decrease.
  • the total amount of molding material is constant and amounts to around 1,200 kg.
  • Four molds are produced and cast per cycle according to the rib model device as described in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032).
  • the cycles of the molding material cycle include the following steps: Production of the molding material (step (1), first cycle)
  • processed molding material starting molding material
  • the processed molding material is conveyed from a big bag into a bunker in front of the Eirich mixer (Eirich intensive mixer R09 with capacity: 150 liters, max. 240 kg, batch operation under normal atmosphere) using a big bag unloading station and two conveyor belts.
  • the previously weighed additives bentonite, mold base material or core molding material and the additive are added to the bunker discharge belt.
  • Al(OH)3 of type SH950 (SH950 nuance -00, Alteo) is used as an additive.
  • step (1) see Figure 4
  • additives are added that increase with each cycle.
  • step (5) or in step (1) of the next cycle see Figure 4
  • the molding material is taken from the bunker and transported to the mixer together with the additives.
  • the mixing process starts, water is automatically dosed and the finished molding material is emptied from the mixer into a transport container after the mixing process has ended.
  • the transport container is transported to the molding system.
  • the mixer program is selected between mixing process without intermediate stop (Table 35) and mixing process with intermediate stop (Table 34) depending on the situation (depending on the water content of the mixture) and the desired compaction is set to 40% +/- 5% by checking the water content.
  • the desired compaction is set by checking the compactability.
  • the compactability changes with the water content of the molding material. The water content was determined for each mixture. Since the necessary addition of water to achieve the target compactability is not known, the intermediate stop in the mixing process makes it easier to determine the amount of water required and the following mixtures can be produced without an intermediate stop.
  • Table 34 Mixing sequence with intermediate stop Program step in the mixing program Rotation of the agitator Rotation of the container of the Eirich mixer m/s m/s Time s 0 Basic position +6.00 1.00 1 Addition of material +6.00 0.80 2 Mixing +6.00 0.80 15 3 Addition of water +6.00 1.00 4 Mixing +12.00 1.30 70 5 Sampling 6 Mixing +12.00 1.30 10 7 Addition of water +12.00 1.20 12 Mixing +12.00 1.30 45 1 3 Mixing finished +6.00 1.00 14 Emptying the mixer +6.00 1.00 40
  • Table 35 Mixing sequence without intermediate stop Program step in the mixing program Rotation of agitator/ Rotation of container/ Time/ of the Eirich mixer m/sm/ss 0 Basic position +6.00 1.00 1 Addition of material +6.00 0.80 2 Mixing +6.00 0.80 15 3 Addition of water +6.00 1.00 4 Mixing +12.00 1.30 90 1 3 Mixing finished +6.00 1.00 14 Emptying mixer +6.00 1.00 40
  • the remaining volume of the lower box is then filled with unscreened molding material.
  • the screen has a clear mesh size of 2 mm.
  • the lower box i.e. the molding material in the lower box
  • the lower box is compacted in the HWS HSP-1D molding system with the specified parameters (Table 36, molding box size of 700 x 500 x 200 / 200 mm, model plate size of 650 x 450 x 30 mm) using a Seiatsu airflow press molding process.
  • the time during which an airflow is passed through the molding material in the molding box to fluidize the molding material is called the Seiatsu time.
  • the Seiatsu time can be set independently for the upper and lower boxes.
  • the molding material is then pressed.
  • step (3) The mold is poured with liquid metal of the alloy GJL 250 at 1450 °C using a pouring ladle in a support iron with one-sided scissors.
  • step (2) The next molds are manufactured (step (2), (2a)) and poured.
  • the poured mold stands for 4 hours before being separated.
  • the casting cools down and the molding material heats up. Separation (step (4) in all cycles)
  • the upper and lower boxes are opened. The casting and the cast molding material are separated. In the three molding material cycles that were investigated, the core sand is handled differently: 1.
  • test series A In test series A, in which new sand is used as the added molding material, a core bound with CO2-hardened water glass (see point 0.2 above) is used, which does not disintegrate during separation and is completely removed at this point in the cycle. 2.
  • test series B In test series B, in which ColdBox cores are used, the core disintegrates completely in the middle and can no longer be separated from the molding material. The core marks do not disintegrate and cannot be easily crushed. The core marks are therefore removed at this point in the cycle. 3.
  • test series C In test series C, in which inorganically bound cores (binding agent Cordis 9477 / Anorgit 9476, see point 0.2) were used, these only disintegrate in the surface layer, but can be easily crushed by hand. Therefore, the IOB core sand is not removed.
  • Preparation (step (5) in all cycles) The molding material is spread out on the floor and molding material lumps are crushed using a shovel. The metal residues are removed. The molding material lies on the hall floor for at least 3 hours to cool. After cooling, the molding material is filled back into a big bag using shovels.
  • Production of the molding material (step (1) in the 2nd and every subsequent cycle) A new molding material is produced by refreshing the prepared molding material from the previous cycle (first prepared molding material) by adding bentonite, water, additive (as defined above) and fresh molding base material (new sand, test series A) or a second prepared molding material produced by preparing cores (test series B and C, for details see below). For the mixing process, see the information on step (1) of the first cycle above.
  • step (1) The increase in the quantity of molding material due to additions in the mixer, i.e. the increase in the quantity of molding material resulting from the addition defined above, is regulated by removing the same quantity of ready-mixed molding material in each cycle.
  • step (1) additives are added, which increase with each cycle.
  • step (2) water glass-bonded cores are used that do not disintegrate after casting (see point 0.2 above) and are removed in step (4) as described above.
  • Table 37 Composition and compactability of the moulding material mixture in the individual cycles ) r 1 ( ff ti o ] ln ] ] vi t ] r l e ) 2 ) ( 3 ( ti e t f ] t i ot li i is ] tl e k s ur l et f ot li ee s e b dt nn e et d e n dt n s a li e a h r a k et i ys er s t n a g u Z r E e b mr A - A .
  • Table 40 Surface roughness of castings produced during test series A Cycle A-1 A-5 A-10 A-15 A-20 A-23 A-27 A-30 Mean Proportion of the initial molding material [wt.%] 90% 60% 36% 22% 13% 9% 7% 5% Surface roughness of the casting [ ⁇ m] 249 250 254 277 253 253 278 290 263 Standard deviation of the surface roughness of the casting [ ⁇ m] 34 29 19 30 29 34 8 26 26 3.2 Test series with addition of organically bound core sand (test series B) When producing the mold (see step (2)), ColdBox cores (see point 0.2 above) which completely disintegrate in the middle and can no longer be separated from the molding material.
  • Table 41 Composition and compactability of the moulding material mixture in the individual cycles ) r 1 - e ( xt o ] l i ) i n o ]l i vi t r ) 3 t i ] lies 2 ( ( t i e s urt l ef tf ] ot li B e dl d n et t k et in n e et d n d et s a ]l il e ak h r a ys Z r er s t E e b m noa A Cs n A. B fr e A.
  • Table 44 Surface roughness of castings produced during test series B Cycle B-1 B-4 B-6 B-8 B-12 B-16 B-20 B-24 B-30 Mean Percentage of initial molding material 92% 71% 60% 50% 35% 24% 17% 12% 7% Surface roughness 248 231 287 296 266 282 289 309 276 276 of the casting [ ⁇ m] Standard deviation 31 40 41 51 38 54 47 56 29 43 of the surface roughness of the casting [ ⁇ m] 3.3 Test series with addition of inorganically bound core sand (test series C) When making the mold (see step (2)), inorganically bound cores (binder Cordis 9477 / Anorgit 9476, see point 0.2 above) are used, which only disintegrate in the surface layer but can be easily crushed by hand.
  • Table 45 Composition and compactability of the moulding material mixture in the individual cycles r ) ti ) en vi r e ) 3 ti s t f 1 f ( ] ] l l i d i e u r t ot ] l n i e t t i d ] l i es 2 ( ( t s ]l te il a kr l e et kt i ot e e ys eb n a rst nasn A e B nd A A n a A W et ha n e bt Z r E e b m f r u o A.
  • the processed starting molding material (starting sand) is to be assigned to landfill class II due to its loss on ignition, TOC value (Total Organic Carbon) and its phenol index.
  • TOC value Total Organic Carbon
  • the processed molding material from test series B only has a TOC value that is slightly too high for classification in landfill class I and is therefore to be assigned to landfill class II, although a further reduction in the TOC value is possible through continued replacement or use of a different ColdBox binder.
  • the processed molding materials from test series A and C fall into landfill class I.
  • the measurements are carried out with the following equipment: ⁇ GERSTEL MPS ⁇ GERSTEL TDU 2 with pyrolysis module ⁇ Gas chromatograph Agilent 8890B with mass spectrometer 5977 from Agilent ⁇ Capillary column RESTEK 13868 RXI-624Sil MS, -60 °C-300 °C (320 °C): 30 mx 250 ⁇ m x 1.40.25 mm ⁇ Stainless steel grinding bowl 150 mL and stainless steel grinding balls ⁇ Hamilton electronic holder (VWR Art. No. HAMIDS86200) ⁇ Hamilton 1 ⁇ L syringe (VWR Art.
  • Table 50 Pyrolysis (GC-MS) of the molding materials after 30 cycles compared to the initial molding material (all data as mg emissions / kg sample material) Sample Initial Test series A Test series B Test series C Molding material after 30 cycles after 30 cycles after 30 cycles after 30 cycles Parameter Unit Benzene mg/kg 309 27 188 37 Toluene mg/kg 82 5 25 7 Ethylbenzene mg/kg 9 ⁇ 2 ⁇ 2 ⁇ 2 m-, p-xylene mg/kg 12 ⁇ 5 ⁇ 5 ⁇ 5 o-xylene mg/kg ⁇ 2 ⁇ 2 ⁇ 2 ⁇ 2 Styrene mg/kg ⁇ 16 ⁇ 16 ⁇ 16 ⁇ 16 Cumene mg/kg ⁇ 8 ⁇ 8 ⁇ 8 ⁇ 8 BTEX at 900°C mg/kg 412-414 37-46 213-222 44-53
  • information “ ⁇ ...” means that the content of the corresponding BTEX compound is below its detection limit.
  • the lower limit corresponds to the sum of the contents of BTEX compounds that are above the respective detection limit so that a value could be determined (in the case of the starting molding material, these are benzene, toluene, ethylbenzene and m-, p-xylene).
  • the upper limit corresponds to the sum of the lower limit and the detection limits of each BTEX compound whose content is below the respective detection limit (in the case of the starting molding material, these are o-xylene, styrene and cumene).

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Verringern von kohlenstoffbasierten Emissionen und/oder kohlenstoffbasierten Gussfehlern während eines zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs eines Smektit-haltigen Ton enthaltenden Formstoffs.

Description

HÜTTENES-ALBERTUS Chemische Werke Gesellschaft mit beschränkter Haftung Wiesenstraße 23, 40549 Düsseldorf Verfahren zum Verringern von kohlenstoffbasierten Emissionen und/oder kohlenstoffbasierten Gussfehlern während eines zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs eines Smektit-haltigen Ton enthaltenden Formstoffs Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern von kohlenstoffbasierten Emissionen und/oder kohlenstoffbasierten Gussfehlern während eines zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs eines Smektit-haltigen Ton enthaltenden Form- stoffs. Tone, die für das Binden von Formstoffen eingesetzt werden, enthalten typischerweise Smektite. Beispiel für solche Smektit-haltigen Tone sind Bentonite, insbesondere Natrium- und Calciumbentonite, die Natrium bzw. Calcium enthalten neben den Elementen Magne- sium, Aluminium und Silizium. Andere Smektit-haltige Tone sind Hectorit, Saponit, Nontro- nit, Beidellite oder Sauconite. Tone wie Kaolinit oder Illit können im Gemisch mit Smektit- haltigen Tonen als tonhaltige Bindemittel eingesetzt werden. Der Smektit-haltige Ton hat bevorzugt einen Anteil von Montmorillonit von 50 Gew% oder mehr, besonders bevorzugt 60 Gew% oder mehr, besonders bevorzugt 70 Gew% oder mehr. Sofern in einem natürlich vorkommenden Smektit-haltigen Ton der Anteil an Mont- morillonit zu gering ist, kann er durch Aufreinigung erhöht werden. Dies gilt insbesondere für Bentonit. Beispielsweise Natriumbentonit kann 70 bis 95 Gew.% Montmorillonit enthalten, wobei als restliche Komponenten Quarz, Opal, Christoballit, Feldspat, Biotit, Clinoptilit, Calcit, Gips und andere auftreten. ^ *20^23^93^81^76^* ^^^^^^^ Entsprechend werden in dieser Schrift die Begriffe “Smektit-haltige Tone” und “Bentonit” sowohl für entsprechende aus natürlichen Vorkommen gewonnene Tone verwendet, als auch für solche, die durch Aufreinigung natürlich vorkommender Tone hergestellt wurden. In dieser Schrift wird für Gießformen, die mit einem Smektit-haltigen Ton gebunden sind, der Begriff “tongebundene Form“ benutzt, soweit dies angebracht ist. Gemeint sind dabei stets Gießformen, die mit einem Smektit-haltigen Ton gebunden sind. Bevorzugt werden in der Gießereiindustrie Smektit-haltige Tone in Form von Natrium- oder Calciumbentonit und/oder deren Mischungen eingesetzt, wobei diese Mischungen z.T. in situ durch Zusatz von Salzen und daraus resultierenden Ionenaustausch erzeugt werden. Als Formgrundstoff kommt jeder Sand in Frage, der eine Gießereiform darstellen kann und bei hohen Temperaturen und Kontakt mit heißem Metall diese Form halten kann. Typische Sande sind Silica-Sand, Olivin-Sand, Chromerz-Sand, Zirkon-Sand, sowie Keramische Sande, die künstlich hergestellt wurden, oder Mischungen dieser Sande. Typischerweise enthält eine Form mindestens 40% Sand, bevorzugt über 50% Sand, besonders bevorzugt über 60% Sand und ganz besonders bevorzugt über 70% Sand. In der industriellen Praxis werden tongebundene Gussformen in der Regel aus einem Formstoff hergestellt, der neben dem Smektit-haltigen Ton als Bindemittel und dem Form- grundstoff noch Additive und Wasser enthält. Derartige Formstoffe werden auch als „Grünsand“ oder „Nassgusssand“ bezeichnet. Die Verdichtung des Formstoffes führt zur Verfestigung und sichert so eine ausreichende Formstabilität. Ein Formstoff mit Smektit-haltigem Ton als Bindemittel wird in der industriellen Praxis übli- cherweise in einem Formstoffkreislauf verwendet. Formstoffkreislauf im Sinne der vorliegenden Offenbarung bedeutet, dass Formstoff aus abgegossenen Formen („abgegossener Formstoff“, auch als Altsand bezeichnet) aufberei- tet und zur Herstellung von neuem Formstoff verwendet wird, aus dem erneut Formen her- gestellt werden, die abgegossen werden. Der im Formstoff enthaltene Formgrundstoff liegt daher zumindest teilweise als Bestandteil von aufbereitetem Formstoff aus mindestens ei- ner bereits abgegossenen tongebundenen Form vor. Ein Formstoffkreislauf im Sinne der vorliegenden Offenbarung besteht aus mindestens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zyklen. Zwei (nicht zwingend unmittelbar aufeinander- folgende) Zyklen eines Formstoffkreislaufs lassen sich daher unterscheiden als früherer Zyklus und späterer Zyklus. Wenn der Formstoffkreislauf aus nur zwei Zyklen besteht, dann ist der in der zeitlichen Abfolge erste Zyklus der frühere Zyklus, und der in der zeitlichen Abfolge zweite Zyklus der spätere Zyklus. Ein Zyklus dieses Formstoffkreislaufs kann durch die folgenden charakteristischen Schritte beschrieben werden (vgl. zur nachfolgenden Bezeichnung der Schritte Figur 1): (Schritt 1) Herstellen des Formstoffs, d.h. Herstellen eines Formstoffs umfassend aufbereiteten Formstoff aus einem früheren Zyklus und Zuschlagstoffe (siehe unten) (Schritt 2) Herstellen der Form, d.h. Herstellen einer mit Smektit-haltigem Ton gebundenen Form aus dem in Schritt (1) hergestellten Formstoff, (Schritt 3) Abgießen, d.h. Herstellen eines Gussteils durch Abgießen der in Schritt (2) hergestellten Form (Schritt 4) Trennen, d.h. Trennen des in Schritt (3) hergestellten Gussteils von der Form, wobei ein abgegossener Formstoff resultiert, der Material aus der abgegossenen Form umfasst (Schritt 5) Aufbereiten des abgegossenen Formstoffs, d.h. Aufbereiten des abgegossenen Formstoffs aus Schritt (4), so dass ein erster aufbereiteter Formstoff erhalten wird zum Herstellen eines neuen Formstoffs in Schritt (1) eines späteren Zyklus. Es ist in bestimmten Fällen bevorzugt, dass ein, mehrere oder alle Zyklen des Formstoff- kreislaufs weitere Schritte umfassen, und/oder einzelne der genannten Schritte weitere Merkmale aufweisen. Einzelheiten dazu ergeben sich aus der folgenden Beschreibung so- wie den beigefügten Ansprüchen und Zeichnungen. In jedem Zyklus des oben beschriebenen Formstoffkreislaufs erfolgt in Schritt (3) das Her- stellen eines Gussteils durch Abgießen der in Schritt (2) hergestellten Form. Dabei wird der Formstoff durch thermische und chemische Beanspruchung beim Abgießen (Schritt (3) des Zyklus) stofflich signifikant verändert. Um einen Kreislauf des Formstoffs zu ermöglichen, muss der abgegossene Formstoff aufbereitet werden. In manchen Fällen, insbesondere zur Herstellung von Gussteilen mit komplexer Geomet- rie, erfolgt in Schritt (3) das Herstellen eines Gussteils durch Abgießen der in Schritt (2) hergestellten Form mit einem oder mehreren eingesetzten Kernen (vgl. Figur 3). Kerne, die in tongebundene Formen eingesetzt werden, sind typischerweise nicht tongebunden. Ty- pischerweise werden derartige Kerne mit einem organischen Bindemittel, z.B. einem Po- lyurethan oder einem Phenolharz, oder mit einem keinen Ton enthaltenden anorganischen Bindemittel, z.B. einem Wasserglas enthaltenden Bindemittel, hergestellt. Wird in Schritt (4) das in Schritt (3) hergestellte Gussteil von der Form und den Kernen getrennt, resultiert üblicherweise ein abgegossener Formstoff, der Material aus den abgegossenen Kernen (Kernaltsand) enthält. Das Aufbereiten des abgegossenen Formstoffs in Schritt (5) führt zu einem aufbereiteten Formstoff, der im Formstoffkreislauf verbleibt. So verbleibt ein Teil des eingesetzten Form- grundstoffes (in der Regel Quarzsand) als Bestandteil des aufbereiteten abgegossenen Formstoffs im Formstoffkreislauf. Das Aufbereiten umfasst regelmäßig ein Zerkleinern des abgegossenen Formstoffs (Korn- vereinzelung) und eine weitgehende Entfernung von Metallresten und anderen Verunreini- gungen, zum Beispiel Verunreinigungen in Form von Hilfsprodukten aus dem Gussprozess (Kernmarken, Speiserreste u.ä.). Durch die thermische, mechanische und ggf. auch chemische Beanspruchung beim Ab- gießen entstehen Verschleißprodukte wie zum Beispiel Sandfeinanteile, inaktive Tonan- teile, Zersetzungsprodukte der Additive, insbesondere der Glanzkohlenstoffbildner, Um- setzungsprodukte von Kernbindemitteln, sowie oolithisierte Körner des Formgrundstoffs. Damit sich solche Verschleißprodukte nicht im Formstoffkreislauf anreichern, und/oder die Formstoffeigenschaften nicht negativ beeinflusst werden, oder die benötigten aktiven An- teile des Bindemittels (Smektit-haltiger Ton) und der Additive nicht zu stark absinken, wer- den in einem jeweiligen Folgezyklus in Schritt (1) bei der Herstellung des Formstoffs Zu- schlagstoffe zugesetzt, d.h. der aufbereitete Formstoff wird durch die Zuschlagstoffe auf- gefrischt. Um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten, wird eine entsprechende Menge an Formstoff aus dem Formstoffkreislauf ausgetragen. Dies kann vor dem Auffrischen durch die Zuschlagstoffe erfolgen (also in Schritt (5)), oder nach dem Auffrischen durch die Zuschlagstoffe. Die Zuschlagstoffe umfassen üblicherweise Smektit-haltigen Ton, Wasser, Additive (siehe unten) sowie einen oder mehrere Rohstoffe aus der Gruppe bestehend aus - frischem Formgrundstoff (Neusand), - zweitem aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von nicht abgegosse- nen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon - drittem aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, die außerhalb des betrachteten Formstoffkreislaufs hergestellt und abgegossen wurden. Bevorzugt umfassen die Zuschlagstoffe (insbesondere der Bentonit) auch Wasser. Die Formen und Kerne, aus denen der zweite und der dritte aufbereitete Formstoff wie oben definiert erhalten wird, müssen nicht tongebunden sein. Insbesondere die Kerne sind typischerweise nicht tongebunden, sondern mit einem üblichen organischen Bindemittel hergestellt, z.B. Polyurethan, insbesondere im Cold-Box-Prozess gebildetes Polyurethan, oder mit einem Phenolharz in Form eines Resols, insbesondere solche Resole, die im Hot- Box oder Warmbox-Verfahren eingesetzt werden, oder eines Novolaks, insbesondere No- volake, die im Croning-Verfahren oder Maskenformverfahren eingesetzt werden. In jedem Zyklus eines industriellen Formstoffkreislaufs soll beim Abgießen eine im Wesent- lichen gleichbleibende Qualität der Gussteile erreicht werden. Durch eine geregelte Zu- und Abfuhr von Bestandteilen des Formstoffs können im Formstoffkreislauf im Wesentli- chen konstante, optimale Formstoffeigenschaften erreicht werden (Formstoffkonditionie- rung). Dabei wird der Formstoff in jedem Zyklus durch Festlegung der erforderlichen Zuga- beraten an Smektit-haltigen Ton (Zugabe optional), Additiven, Wasser und Neusand bzw. zweitem und dritten aufbereiteten Formstoff wie oben definiert, sowie durch Festlegung der abzuführenden Altsandmenge und durch Festlegung von Maschinenparametern wie Mischzeit oder Kühlintensität konditioniert, d.h. optimal eingestellt. Formstoffe für die Herstellung tongebundener Gussformen enthalten in der industriellen Praxis üblicherweise Additive in Form von sogenannten Glanzkohlenstoffbildnern. Glanzkohlenstoffbildner (auch als Glanzkohlenstoffträger bezeichnet, vgl. https://www.giesserei-praxis.de/giesserei-lexikon/glossar/glanzkohlenstoff) sind Form- stoffzusätze mit der Fähigkeit zur Bildung kohlenwasserstoffhaltiger Gase, die beim Abgie- ßen in der reduzierenden Atmosphäre des Formhohlraumes verkokt werden. Dabei ent- steht Glanzkohlenstoff. Üblicherweise eingesetzte Glanzkohlenstoffbildner sind z.B. Stein- kohlestäube, Peche, Bitumina, Harze, Öle, Kunststoffe sowie Mischungen hieraus. Glanzkohlenstoffbildner werden insbesondere tongebundenen Formstoffen für den Eisen- guss zugesetzt. Der Glanzkohlenstoff verhindert an der Grenzfläche Metall/Form eine Be- netzung durch den flüssigen Gießwerkstoff. Zusätzlich können Glanzkohlenstoffbildner im Formstoff die Quarzausdehnung abpuffern und Sandausdehnungsfehler verhindern. Stei- gende Anteile an Steinkohlenstaub oder anderen Glanzkohlenstoffbildnern und höhere An- teile der Zersetzungsprodukte (Koks) der Glanzkohlenstoffbildner im aufbereiteten Form- stoff erhöhen jedoch den Wasserbedarf des Formstoffes. Eine erhöhte Wassermenge im Formstoff kann zu Gussfehlern wie z.B. Explosionspenetrationen führen. Da Glanzkohlenstoffbildner beim Abgießen thermisch zersetzt und verkokt werden, müs- sen die entsprechenden Verluste im Formstoffkreislauf in der industriellen Praxis regelmä- ßig durch Zufuhr von frischen Glanzkohlenstoffbildnern ersetzt werden. Dazu werden zu- mindest in einigen Zyklen, bevorzugt in allen Zyklen des Formstoffkreislaufs Glanzkohlen- stoffbildner frisch zugesetzt. Ein wesentlicher Nachteil des Einsatzes von Glanzkohlenstoffbildnern besteht in der Frei- setzung von Emissionen zum Beispiel in Form von CO, CO2, NOx und flüchtigen organi- schen Verbindungen, insbesondere von aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Benzen, Toluen und Xylenen („BTX-Emissionen“), aber auch polycyclischen Aromaten. Zusätzlich werden meist auch flüchtige schwefelhaltige Verbindungen emittiert, da Glanzkohlenstoff- bildner häufig Schwefel und/oder schwefelhaltige Verunreinigungen enthalten. Ein weiteres Problem besteht in dem beträchtlichen Risiko von Staubexplosionen und Selbstentzündun- gen beim Umgang mit Glanzkohlenstoffbildnern. Daher werden im industriellen Gießerei- betrieb bei der Herstellung tongebundener Formen Glanzkohlenstoffbildner typischerweise in Form einer vom Lieferanten vorgefertigten Mischung mit dem Smektit-haltigen Ton, ins- besondere Bentonit, eingesetzt. Aus den genannten Gründen ist es wünschenswert und erforderlich, die Verwendung von Glanzkohlenstoffbildnern einzuschränken bzw. Glanzkohlenkohlenstoffbildner zumindest in einem signifikanten Anteil durch geeignete Alternativen zu ersetzen. US 5,372,636 A offenbart einen Formstoff umfassend Sand, einen Natrium-Smektit-Ton (insbesondere Natrium-Bentonit) und mindestens ein Oxid, Salz (insbesondere Carbonat) oder Hydroxid eines Metalls, z.B. Aluminium, Calcium, Eisen, Natrium, Magnesium, Bor oder Zink. Eine Führung des Formstoffs im Kreislauf wird nicht offenbart. Somit vermittelt dieses Dokument keinerlei Informationen, ob derartige Formstoffe für den Einsatz in einem Formstoffkreislauf geeignet sind. WO 03/066253 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines insbesondere im Kreis- lauf geführten Formstoffs für Gießereizwecke, wonach einem Gemisch aus einer granula- ren Masse und Zuschlagstoffen, wie beispielsweise einem Bindemittel, z.B. Bentonit, sowie Wasser, ein in Wasser nicht quellfähiges Material zugegeben wird. Als nicht quellfähiges poröses Material werden insbesondere Gerüst- oder Tektosilikate, wie beispielsweise Ze- olithe, Bims oder Bimssteine, Allophan, Imogolit, Kieselgur, Polygarskite, Sepiolite, Diatom- enerde, oder (mit Säure und/oder Wärme behandelte) Tone verwendet. CN 108356214 offenbart Formstoffmischungen umfassend Sand, Wasser, Bentonit und ein Additiv mit folgender Zusammensetzung SiO2 50-85 wt% Al2O3 9-45 wt% MgO 0,2-3 wt% Fe2O3 1-8 wt% CaO 1-7 wt% Fe3O4 0,4-8 wt% Das Additiv wird hergestellt durch Mischen der einzelnen Oxide. Es soll Glanzkohlenstoff- bildner ersetzen. Formstoffe enthaltend dieses Additiv sollen gut rezyklierbar sein. Beispiel- hafte Formstoffe wurden über zwei bis vier Monate lang benutzt. Primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Verringern von kohlenstoffbasierten Emissionen und/oder kohlenstoffbasierten Gussfehlern. Kohlenstoffbasierte Emissionen umfassen dabei zum Beispiel Emissionen in Form von CO, CO2, und flüchtigen organi- schen Verbindungen, insbesondere von aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Benzen, Toluen und Xylenen („BTX-Emissionen“), aber auch polycyclischen Aromaten. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Verringern von kohlenstoffbasierten Emissionen und/oder kohlenstoffbasierten Gussfehlern während eines zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs eines Smektit-haltigen Ton enthaltenden Form- stoffs, wobei das Verfahren umfasst: - Verringern des Kohlenstoffgehalts im Formstoff, so dass ein in einem späteren Zyklus hergestellter Formstoff einen geringeren Kohlenstoffgehalt besitzt als ein in einem früheren Zyklus hergestellter Formstoff, und - in einem oder mehreren späteren Zyklen der besagten zwei oder mehr Zyklen des Formstoffkreislaufs Zuschlagen eines Additivs, das mindestens eine dehydratisier- bare anorganische Verbindung enthält, die bei einer Temperatur von 150 °C oder mehr Wasser abspaltet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, während eines zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs eines Smektit-haltigen Ton enthaltenden Formstoffs koh- lenstoffbasierte Emissionen und/oder kohlenstoffbasierte Gussfehler zu vermindern, d.h. im laufenden Betrieb, ohne dass eine Unterbrechung des Formstoffkreislaufs und/oder eine sofortige drastische Änderung der Rezeptur des Formstoffs erforderlich ist. Stattdes- sen erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren ein allmähliches, stufenweises Verringern des Kohlenstoffgehalts im Formstoff im laufenden Betrieb unter kontinuierlicher Nutzung bestehender Anlagen. Produktionslinien, in denen herkömmliche, Glanzkohlenstoffbildner enthaltende Formstoffe eingesetzt werden, können somit schrittweise auf die Verwendung von Formstoffen mit signifikant vermindertem Kohlenstoffgehalt umgestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren löst somit die Aufgabe, ein vorhandenes (erstes) stabi- les Formstoffkreislaufsystem in ein anderes (zweites) Formstoffkreislaufsystem zu über- führen, das sich durch verringerte kohlenstoffbasierte Emissionen und/oder verringerte kohlenstoffbasierte Gussfehler auszeichnet. Stabil bedeutet dabei: innerhalb des ersten und des zweiten Formstoffkreislaufsystems weist der im Kreislauf geführte Formstoff stets das für den entsprechenden Anwendungsfall benötigte Eigenschaftsprofil auf, einschließ- lich für den Anwendungsfall akzeptabler Abweichungen. Für das Eigenschaftsprofil rele- vante Parameter sind insbesondere die Verdichtbarkeit, die Gründruckfestigkeit, die Nass- zugfestigkeit, die Gasdurchlässigkeit, den Aktivtongehalt und die Fließbarkeit des Form- stoffs. Das erfindungsgemäße Verfahren (wie oben und in Anspruch 1 definiert) umfasst die ope- rativen Maßnahmen, durch die die Aufgabe gelöst wird. Der frühere Zyklus wie oben er- wähnt ist Bestandteil des ersten stabilen Formstoffkreislaufsystems, der spätere Zyklus wie oben erwähnt ist Bestandteil des zweiten stabilen Formstoffkreislaufsystems. Erfindungsgemäß ist es nicht verlangt, dass in jedem in einem späteren Zyklus hergestell- ten Formstoff der Kohlenstoffgehalt geringer ist als in jedem in einem früheren Zyklus her- gestellten Formstoff. Entscheidend ist, dass der Kohlenstoffgehalt im Formstoff so verrin- gert wird, dass während des zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs die kohlenstoffbasierten Emissionen von einem früheren Zyklus zu einem späteren Zyklus des Formstoffkreislaufs vermindert werden. Der Formstoffkreislauf, auf den sich das erfindungsgemäße Verfahren bezieht, ist vorzugs- weise ein industrieller Formstoffkreislauf in einer Gießerei, vorzugsweise einer Gießerei mit mindestens einer Produktionslinie, die in den Formstoffkreislauf eingebunden ist, und optional mindestens einer weiteren Produktionslinie, in der Formen und/oder Kerne produ- ziert und/oder abgegossen werden, die nicht tongebunden sind. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass in jedem Zyklus des Formstoffkreislaufs das oben definierte Additiv zugesetzt wird. Ein erfindungsgemäßer Formstoffkreislauf kann einzelne Zyklen umfassen, in denen dieses Additiv nicht zugesetzt wird. Weitere Besonderheiten, Einzelheiten, Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie den beigefügten Ansprüchen und Zeichnungen. Der Kohlenstoffgehalt eines Formstoffs wird bestimmt mittels Elementaranalyse und um- fasst Kohlenstoffanteile aus organischen Kohlenstoffträgern sowie aus anorganischen Kohlenstoffträgern. Organische Kohlenstoffträger sind insbesondere Glanzkohlenstoffbild- ner, organische Bindemittel, organische Additive sowie Rückstände bzw. Zersetzungspro- dukte von Glanzkohlenstoffbildnern, organischen Bindemitteln und organischen Additiven. Anorganische Kohlenstoffträger sind insbesondere Carbonate, die im Formstoff enthalten sein können. In Formstoffen mit Smektit-haltigem Ton als Bindemittel lässt sich der Kohlenstoffgehalt insbesondere dadurch senken, dass der Einsatz von Glanzkohlenstoffbildnern vermindert oder vermieden wird. Durch eine Verminderung oder sogar Vermeidung des Einsatzes von Glanzkohlenstoff- bildnern werden fossile Ressourcen geschont. Somit besteht eine weitere Aufgabe, die durch die vorliegende Erfindung gelöst wird, darin, einen ressourcenschonenden Form- stoffkreislauf bereitzustellen. Durch eine Verminderung oder sogar Vermeidung des Einsatzes von Glanzkohlenstoffbild- nern wird das Risiko von Staubexplosionen und Selbstentzündungen beim Transport, der Lagerung und dem Umgang mit den Glanzkohlenstoffbildnern vermindert oder sogar aus- geschlossen. Somit besteht eine weitere Aufgabe, die durch die vorliegende Erfindung ge- löst wird, darin, das Risiko von Staubexplosionen und Selbstentzündungen beim Transport, der Lagerung und dem Umgang mit den Glanzkohlenstoffbildnern zu vermindern. Durch eine Verminderung oder sogar Vermeidung des Einsatzes von Glanzkohlenstoffbild- nern entstehen beim Abgießen weniger Pyrolyse-Produkte, die den abgegossenen Form- stoff bzw. den aus dem Formstoffkreislauf ausgetragenen Formstoff kontaminieren. Die mit einer Verringerung des Einsatzes an Glanzkohlenstoffbildnern einhergehenden geringeren Gehalte an Kohlenstoff und Schwefel im abgegossenen Formstoff sind ebenfalls für die Deponierung nicht wiederverwendbarer Formstoffanteile von Vorteil. Somit besteht eine weitere Aufgabe, die durch die vorliegende Erfindung gelöst wird, in einer Erleichterung der Weiterverwendung bzw. Deponierung von abgegossenem Formstoff. Weitere Aufgaben, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden, bestehen im Verrin- gern von schwefelbasierten Emissionen und NOx-Emissionen während eines zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs. Die Aufgabe der Verminderung schwefelbasierter Emissionen wird gelöst durch ein Ver- fahren wie oben definiert, weiter umfassend - Verringern des Schwefelgehalt im Formstoff, so dass ein in einem späteren Zyklus hergestellter Formstoff einen geringeren Schwefelgehalt besitzt als ein in einem früheren Zyklus hergestellter Formstoff. Erfindungsgemäß ist es nicht verlangt, dass in jedem in einem späteren Zyklus hergestell- ten Formstoff der Schwefelgehalt geringer ist als in jedem in einem früheren Zyklus herge- stellten Formstoff. Entscheidend ist, dass der Schwefelgehalt im Formstoff so verringert wird, dass während des zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs die schwefelbasierten Emissionen von einem früheren Zyklus zu einem späteren Zyklus des Formstoffkreislaufs vermindert werden. Eine weitere durch die vorliegende Erfindung gelöste Aufgabe besteht in der Verminderung der beim Abgießen freigesetzten Geruchsbelästigungen. Die Verminderung des Anteils von Glanzkohlenstoff soll die Eigenschaften des Formstoffs, daraus hergestellter Gussformen und der damit hergestellten Gussteile nicht in unakzep- tabler Weise beeinträchtigen. Die Lösung der oben definierten Aufgaben stützt sich auf die Verwendung eines Additivs, das bei der Vermeidung von Formausdehnungsfehlern, der Trennung zwischen Metall und Formstoff und bei der Förderung des Formzerfalls ähnlich wirksam ist wie die im Stand der Technik eingesetzten Glanzkohlenstoffbildner. Überraschenderweise wurde gefunden, dass dehydratisierbare anorganische Verbindungen, die bei einer Temperatur von 150 °C oder mehr Wasser abspalten, bei der Vermeidung von Formausdehnungsfehlern und bei der Förderung des Formzerfalls ähnlich wirksam sein können wie die im Stand der Technik eingesetzten Glanzkohlenstoffbildner. Dehydratisierung bedeutet die Abspaltung von chemisch (z.B. in Form von Hydroxidionen) oder physikalisch (z.B. als Kristallwasser in Hydraten) gebundenem Wasser durch Erhit- zen. Vorzugsweise handelt es sich bei den im erfindungsgemäß einzusetzenden Additiv enthal- tenen dehydratisierbaren anorganischen Verbindungen um Verbindungen aus der Gruppe der Hydroxide und Hydratsalze von Metallen. Der Begriff Hydroxide wie hier verwendet umfasst auch Oxidhydroxide. Bevorzugt sind Hydroxide und Hydratsalze von Metallen in der Oxidationsstufe +II oder +III, besonders bevorzugt Hydroxide von Metallen in der Oxi- dationsstufe +II oder +III. Speziell bevorzugt sind Magnesiumhydroxid (insbesondere in Form von Brucit) und Aluminiumhydroxid, am stärksten bevorzugt ist Aluminiumtrihydroxid Al(OH)3. Hierbei kann das Aluminiumtrioxid in verschiedenen Modifikationen vorliegen, ins- besondere als Gibbsit, Bayerit oder Nordstrandit, sowie in Mineralien in Verbindung mit anderen Hydroxiden oder Oxiden. Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäß einzusetzende Additiv keinen Kohlenstoff und keine Kohlenstoffträger. Eine bevorzuge Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Verfahren mit folgenden Schritten: - in einem früheren Zyklus der besagten zwei oder mehr Zyklen des Formstoffkreis- laufs Abgießen in einer Form umfassend mit Smektit-haltigem Ton gebundenen Formstoff, wobei ein abgegossener Formstoff resultiert, - Aufbereiten des im früheren Zyklus abgegossenen Formstoffs, wobei der aufberei- tete Formstoff Kohlenstoff umfasst, so dass ein erster aufbereiteter Formstoff resul- tiert, - in einem späteren Zyklus der besagten zwei oder mehr Zyklen des Formstoffkreis- laufs Herstellen eines Formstoffs umfassend (i) ersten aufbereiteten Formstoff, und (ii) Zuschlagstoffe umfassend - das Additiv wie oben definiert - und einen oder mehrere Rohstoffe aus der Gruppe bestehend aus - Formgrundstoff, - einem zweiten aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbe- reiten von Formstoff aus nicht abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, - einem dritten aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufberei- ten von außerhalb des Formstoffkreislaufs abgegossene Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, - sowie optional Smektit-haltiger Ton, bevorzugt Bentonit, wobei das Herstellen des Formstoffs so erfolgt, dass er eine geringere Kon- zentration an Kohlenstoff umfasst als der im früheren Zyklus hergestellte Formstoff. In dieser bevorzugen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem früheren Zyklus der zwei oder mehr Zyklen des Formstoffkreislaufs eine mit Smektit-halti- gem Ton gebundene Form abgegossen, wobei ein Gussteil erzeugt wird. Aus dem Abgie- ßen der Form resultiert ein abgegossener Formstoff. Der abgegossene Formstoff wird in der oben beschriebenen Weise aufbereitet, so dass ein erster aufbereiteter Formstoff re- sultiert. Um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten, wird ge- gebenenfalls beim Aufbereiten ein Teil des abgegossenen Formstoffs ausgetragen, so dass ausgetragener Formstoff resultiert. Es ist aber nicht zwingend erforderlich, dass in jedem Zyklus des Formstoffkreislaufs auf- bereiteter Formstoff ausgetragen wird. Ein erfindungsgemäßer Formstoffkreislauf kann ein- zelne Zyklen umfassen, in denen kein Austrag von aufbereitetem Formstoff erfolgt. In einem späteren Zyklus des Formstoffkreislaufs wird ein Formstoff hergestellt umfassend (i) ersten aufbereiteten Formstoff wie oben definiert, und (ii) Zuschlagstoffe. Diese Zu- schlagstoffe umfassen - das Additiv wie oben definiert - und einen oder mehrere Rohstoffe aus der Gruppe bestehend aus - Formgrundstoff, insbesondere Quarzsand - einem zweiten aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Formstoff aus nicht abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, - einem dritten aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Form- stoff aus außerhalb des Formstoffkreislaufs abgegossene Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, - sowie vorzugsweise Smektit-haltiger Ton, bevorzugt Bentonit. Bevorzugt umfassen die Zuschlagstoffe auch Wasser. Wurde nach dem Aufbereiten nicht bereits ein Teil des abgegossenen Formstoffs ausge- tragen, so kann, um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten, nun ein Teil des hergestellten Formstoffs ausgetragen werden, so dass ausgetragener Formstoff resultiert. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Ein erfindungsgemäßer Formstoffkreislauf kann einzelne Zyklen umfassen, in denen kein Austrag von Formstoff erfolgt. Der in einem späteren Zyklus des Formstoffkreislaufs hergestellte Formstoff umfasst einen, mehrere oder alle der o.g. Rohstoffe. Der als Rohstoff eingesetzte Formgrundstoff umfasst vorzugsweise frischen Quarzsand (Neusand), oder Silica-Sand, Olivin-Sand, Chromerz- Sand, Zirkon-Sand, oder Keramische Sande, die künstlich hergestellt wurden oder Mi- schungen dieser Sande. Der Smektit-haltige Ton ist vorzugsweise Bentonit, insbesondere aus der Gruppe beste- hend aus Natrium- und Calciumbentonit und deren Mischungen. Der zweite aufbereitete Formstoff wie oben definiert wird hergestellt durch Aufbereiten von Formstoff aus nicht abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon. Bei den nicht abgegossenen Formen und/oder Kernen handelt es sich um Formen und/oder Kerne, die aus verschiedenen Gründen nicht abgegossen wurden, z.B. wegen Verarbei- tungsfehlern oder fehlender Maßhaltigkeit. Der dritte aufbereitete Formstoff wie oben definiert wird hergestellt durch Aufbereiten von Formstoff aus außerhalb des betrachteten Formstoffkreislaufs abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, d.h. Formen und Kerne, die beispielsweise in ei- ner anderen Produktionslinie abgegossen wurden. Die Formen und Kerne, aus denen der zweite und der dritte aufbereitete Formstoff wie oben definiert erhalten wird, müssen nicht tongebunden sein. Insbesondere die Kerne sind typischerweise nicht tongebunden. Typischerweise wird der zweite aufbereitete Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Formstoff aus nicht abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, wobei die Formen und Kerne nicht tongebunden sind. Typischerweise wird der dritte aufbereitete Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Formstoff aus außerhalb des Formstoffkreislaufs abgegossene Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, wobei die Formen und Kerne nicht tongebunden sind. In diesen Fällen enthalten die besagten Formen bzw. Kerne ein übliches organisches Bindemittel, z.B. ein Phenolharz oder ein in einem Coldbox-Prozess gebildetes Polyurethan, und/oder dessen beim Abgießen entstandene Umsetzungsprodukte; oder ein anorganisches Bindemittel, z.B. ein Wasserglas enthaltendes Bindemittel, und/oder dessen beim Abgießen entstandene Umsetzungsprodukte. Das Herstellen des Formstoffs im späteren Zyklus erfolgt so, dass der hergestellte Form- stoff eine geringere Konzentration an Kohlenstoff umfasst als der Formstoff im früheren Zyklus. Dies wird insbesondere erreicht durch eine im Vergleich zum früheren Zyklus ge- ringere Zugabe an Glanzkohlenstoffbildnern, bevorzugt durch einen weitgehenden oder kompletten Verzicht auf den Zusatz von Glanzkohlenstoffbildner. Dies ist möglich durch die Verwendung des oben definierten Additivs, das bei der Vermeidung von Formausdeh- nungsfehlern und bei der Förderung des Formzerfalls ähnlich wirksam ist wie die im Stand der Technik eingesetzten Glanzkohlenstoffbildner. Dabei umfasst das Additiv vorzugs- weise eine oder beide Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid. Vorzugsweise erfolgt das Herstellen des Formstoffs im späteren Zyklus so, dass der hergestellte Formstoff eine höhere Gesamtkonzentration an Alumini- umhydroxid und Magnesiumhydroxid umfasst als der erste aufbereitete Formstoff aus dem früheren Zyklus. Aufbereiteter Formstoff aus einem früheren Zyklus (erster aufbereiteter Formstoff wie oben definiert) eines Formstoffkreislaufs, auf den das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird, enthält typischerweise mindestens einen Glanzkohlenstoffbildner und/oder dessen beim Abgießen entstandene kohlenstoffhaltige Umsetzungsprodukte. Vorzugsweise wird erfindungsgemäß im späteren Zyklus zum Herstellen des Formstoffs kein Glanzkohlenstoff zugegeben. Alternativ wird erfindungsgemäß im späteren Zyklus zum Herstellen des Formstoffs als weiterer Zuschlagstoff ein oder mehrere Glanzkohlen- stoffbildner zugegeben, wobei die Gesamtmasse des mit Glanzkohlenstoffbildnern zuge- führten Kohlenstoffs geringer ist als die Gesamtmasse des Kohlenstoffs, der im früheren Zyklus durch Emissionen und Formstoffaustrag entfernt worden ist. Somit reicht die im späteren Zyklus in den Formstoff eingetragene Menge an Glanzkohlenstoffbildnern nicht aus, um in dem im späteren Zyklus hergestellten Formstoff eine gleich hohe Konzentration an Kohlenstoff zu erreichen wie in dem im früheren Zyklus hergestellten Formstoff. Dabei ist für den Fachmann klar, dass der Verzicht auf den Zusatz von Glanzkohlenstoff- bildnern bzw. der verminderte Eintrag von Glanzkohlenstoffbildnern nicht durch einen über- mäßig hohen Eintrag von organischen Bindemitteln und deren Umsetzungsprodukten über den ersten, zweiten bzw. dritten aufbereiteten Formstoff überkompensiert werden darf. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Kohlenstoffgehalt im Formstoff über 2 Zyklen, bevorzugt über mindestens 10 Zyklen, besonders bevorzugt über mindes- tens 20 Zyklen sukzessive vermindert wird. Wird über mehrere Zyklen kein neuer Kohlenstoff eingetragen, so sinkt die Kohlenstoffkon- zentration im Formstoff mit jedem Zyklus, wobei sich mit zunehmender Anzahl der Zyklen die Verminderung der Kohlenstoffkonzentration verlangsamt und die Kohlenstoffkonzent- ration asymptotisch verringert wird. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im früheren Zyklus ein Abgießen in einer Form mit mindestens einem eingesetzten Kern. Der im früheren Zyk- lus des Formstoffkreislaufs resultierende abgegossene Formstoff und der daraus resultie- rende erste aufbereitete Formstoff enthält somit Material aus mindestens einer abgegos- senen Form und aus mindestens einem abgegossenen Kern, die im selben Gussvorgang abgegossen wurden. Das Material aus dem abgegossenen Kern umfasst beim Abgießen gebildete Umsetzungsprodukte des Bindemittels. Kerne, die in tongebundene Formen eingesetzt werden, sind typischerweise nicht tonge- bunden. Typischerweise werden derartige Kerne mit einem organischen Bindemittel, z.B. einem Cold-Box-Bindemittel oder einem Phenolharz, oder mit einem keinen Ton enthalten- den anorganischen Bindemittel, z.B. mit einem Wasserglas enthaltenden Bindemittel, her- gestellt. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein zweiter aufbe- reiteter Formstoff eingesetzt werden, der Material aus nicht abgegossenen Formen und/ oder Kernen und/oder Teilen davon enthält, und/oder ein dritter aufbereiteter Formstoff, der Material aus abgegossenen Formen und/oder Kernen enthält und/oder Teilen davon, wobei die Formen und Kerne jeweils mit einem organischen Bindemittel, z.B. einem Cold- Box-Bindemittel oder einem Phenolharz, oder mit einem keinen Ton enthaltenden anorga- nischen Bindemittel, z.B. einem Wasserglas enthaltenden Bindemittel, hergestellt sein kön- nen. In diesen Fällen enthält der im späteren Zyklus des Formstoffkreislaufs hergestellte Formstoff also Kernaltsand. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt ein Additiv umfassend Aluminiumhydroxid verwendet, wobei der Anteil des Aluminiumhydroxids min- destens 80 % beträgt, bevorzugt mindestens 90 %, und besonders bevorzugt mindestens 95 %, ganz besonders bevorzugt 99% bezogen auf die Gesamtmasse von Aluminiumhyd- roxid und Magnesiumhydroxid im Additiv. Wenn der im späteren Zyklus hergestellte Formstoff Kohlenstoff enthält, stammen mindes- tens 70 Gew%, vorzugsweise mindestens 80 Gew%, und besonders bevorzugt mindestens 90 Gew%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95% des Kohlenstoffs aus dem organi- schen Bindemittel von abgegossenen und nicht abgegossenen Kernen und den Umset- zungsprodukten des Bindemittels. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im früheren Zyklus ein Abgießen in einer Form ohne eingesetzten Kern, so dass der erste aufbereitete Formstoff kein Material aus abgegossenen Kernen enthält. Für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzter zweiter auf- bereiteter Formstoff ist vorzugsweise hergestellt durch Aufbereiten von Formstoff aus- schließlich aus nicht abgegossenen tongebundenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon. Für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetz- ter dritter aufbereiteter Formstoff ist vorzugsweise hergestellt durch Aufbereiten von Form- stoff ausschließlich aus außerhalb des betrachteten Formstoffkreislaufs abgegossenen tongebundenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt ein Additiv umfassend eine oder beide Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumhyd- roxid und Magnesiumhydroxid verwendet, wobei der Anteil des Magnesiumhydroxids 0 bis 100 % beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse von Aluminiumhydroxid und Magnesium- hydroxid im Additiv. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der im Kreislauf geführte Formstoff vorzugsweise zum Herstellen von Formen für den Eisenguss verwendet. Im erfindungsgemäßen Verfahren umfassen ein früherer und ein späterer, und vorzugs- weise alle Zyklen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt die folgenden Schritte (vgl. Figur 2, deren weitere Merkmale nicht limitierend wirken sollen): (Schritt 1) Herstellen des Formstoffs, d.h. Herstellen eines Formstoffs umfassend (i) durch Aufbereiten des in einem früheren Zyklus des Formstoffkreislaufs resultierenden abgegossenen Formstoffs hergestellten ersten aufberei- teten Formstoff wie oben definiert und (ii) Zuschlagstoffe wie oben definiert (Schritt 2) Herstellen der Form, d.h. Herstellen einer mit Smektit-haltigem Ton gebunde- nen Form aus dem in Schritt (1) hergestellten Formstoff (Schritt 3) Abgießen, d.h. Herstellen eines Gussteils durch Abgießen der in Schritt (2) hergestellten Form (Schritt 4) Trennen, d.h. Trennen des in Schritt (3) hergestellten Gussteils von der Form, wobei ein abgegossener Formstoff resultiert (Schritt 5) Aufbereiten, d.h. Aufbereiten des abgegossenen Formstoffs aus Schritt (4), so dass ein erster aufbereiteter Formstoff erhalten wird zum Herstellen eines neuen Formstoffs in Schritt (1) eines späteren Zyklus, und ggf. Austragen ei- nes Teils des abgegossenen Formstoffs, so dass ausgetragener Formstoff resultiert. Wurde beim Aufbereiten in Schritt (5) nicht bereits ein Teil des abgegossenen Formstoffs ausgetragen, so wird, um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten, ein Teil des in Schritt (1) des nächsten Zyklus hergestellten Formstoffs ausgetra- gen, so dass ausgetragener Formstoff resultiert. In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen ein früherer und ein späterer, und vorzugsweise alle Zyklen des erfindungsgemäßen Verfah- rens bevorzugt die folgenden Schritte (vgl. Figur 4, deren weitere Merkmale nicht limitie- rend wirken sollen): (Schritt 1) Herstellen des Formstoffs, d.h. Herstellen eines Formstoffs umfassend (i) durch Aufbereiten des in einem früheren Zyklus des Formstoffkreislaufs resultierenden abgegossenen Formstoffs hergestellten aufbereiteten Formstoff wie oben definiert und (ii) Zuschlagstoffe wie oben definiert (Schritt 1a) Herstellen des Kernformstoffs, d.h. Her- oder Bereitstellen eines Formstoffs zum Herstellen mindestens eines Kerns (Schritt 2) Herstellen der Form, d.h. Herstellen einer mit Smektit-haltigem Ton gebunde- nen Form aus dem in Schritt (1) hergestellten Formstoff (Schritt 2a) Herstellen des Kerns, d.h. Her- oder Bereitstellen mindestens eines Kerns und Einsetzen des mindestens einen Kerns in die in Schritt (2) hergestellte Form (Schritt 3) Abgießen, d.h. Herstellen eines Gussteils durch Abgießen der in Schritt (2) hergestellten Form mit dem mindestens einen in Schritt (2a) eingesetzten Kern, (Schritt 4) Trennen, d.h. Trennen des in Schritt (3) hergestellten Gussteils von der Form und dem mindestens einen Kern, wobei ein abgegossener Formstoff enthal- tend Material aus der abgegossenen Form und aus dem abgegossenen Kern resultiert (Schritt 5) Aufbereiten, d.h. Aufbereiten des abgegossenen Formstoffs aus Schritt (4), so dass ein erster aufbereiteter Formstoff erhalten wird zum Herstellen eines neuen Formstoffs in Schritt (1) eines späteren Zyklus, und ggf. Austragen ei- nes Teils des abgegossenen Formstoffs, so dass ausgetragener Formstoff resultiert. Wurde beim Aufbereiten in Schritt (5) nicht bereits ein Teil des abgegossenen Formstoffs ausgetragen, so wird, um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten, ein Teil des in Schritt (1) des nächsten Zyklus hergestellten Formstoffs ausgetra- gen, so dass ausgetragener Formstoff resultiert. Es ist in bestimmten Fällen bevorzugt, dass ein, mehrere oder alle Zyklen des Formstoff- kreislaufs weitere Schritte umfassen und/oder einzelne der genannten Schritte weitere Merkmale aufweisen. Einzelheiten dazu ergeben sich aus der folgenden Beschreibung so- wie den beigefügten Ansprüchen und Zeichnungen. Beim Herstellen des Formstoffs, insbesondere in Schritt (1) des Formstoffkreislaufs, erfolgt bevorzugt ein Mischen des aufbereiteten Formstoffs und der Zuschlagstoffe. Bevorzugt umfassen die Zuschlagstoffe auch Wasser. Vorzugsweise wird die Form mit dem Gussteil und - wenn vorhanden - dem mindestens einen Kern vor dem Trennen in Schritt (4) abgekühlt. Vorzugsweise wird der abgegossene Formstoff vor dem Aufbereiten abgekühlt. Das Aufbereiten umfasst regelmäßig eine weitgehende Entfernung von Metallresten und anderen Verunreinigungen, zum Beispiel Verunreinigungen durch Hilfsprodukte aus dem Gussprozess (Kernmarken, Speiserreste u.ä.) und ein Zerkleinern des abgegossenen Formstoffs (Kornvereinzelung). Durch die thermische, mechanische und ggfs. chemische Beanspruchung entstehen Ver- schleißprodukte wie zum Beispiel Sandfeinanteile, inaktive Tonanteile, Zersetzungspro- dukte der Additive und/oder der Glanzkohlenstoffbildner bzw. Umsetzungsprodukte von Kernbindemitteln, sowie oolithisierte Körner des Formgrundstoffs. Damit sich solche Verschleißprodukte nicht im Formstoffkreislauf anreichern, und/oder die Formstoffeigenschaften nicht negativ beeinflusst werden, und/oder die benötigten aktiven Anteile des Bindemittels (Smektit-haltiger Ton) und des erfindungsgemäß einzusetzenden Additivs nicht zu stark absinken, werden dem Formstoff in einem jeweiligen Folgezyklus, insbesondere in Schritt (1), bei der Herstellung des Formstoffs Zuschlagstoffe zugesetzt, d.h. der aufbereitete Formstoff wird durch die Zuschlagstoffe aufgefrischt. Um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten, wird eine entsprechende Menge an Formstoff aus dem Formstoffkreislauf ausgetragen. Dies kann vor dem Auffrischen durch die Zuschlagstoffe erfolgen (also insbesondere in Schritt (5)), oder nach dem Auffri- schen durch die Zuschlagstoffe, d.h. nach dem Herstellen des Formstoffs im späteren Zyk- lus. In letzterem Fall wird die Zugabemenge der Zuschlagstoffe so gering wie möglich ge- halten. In manchen Fällen umfasst Schritt (5) daher den notwendigen Austrag von abgegossenem Formstoff in gleicher Menge wie im Schritt (1) des nächsten Zyklus durch Zuschlagstoffe umfassend das erfindungsgemäß zu verwendende Additiv aufgefrischt wird; so ist es mög- lich, ein gleichmäßiges Eigenschaftsprofil zu erreichen. Bevorzugt wird in Schritt (5) 0,5 Gew% bis 20 Gew%, bevorzugt 2 Gew% bis 15 Gew%, besonders bevorzugt 5 Gew% bis 10 Gew% des abgegossenen Formstoffs ausgetragen (Sandaustrag) und in Schritt (1) des folgenden Zyklus wird eine entsprechende Menge an Zuschlagstoffen zugegeben, um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten. Wenn in Schritt (5) nicht bereits ein Teil des abgegossenen Formstoffs ausgetragen wurde, so wird, um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten, 0,5 Gew% bis 20 Gew%, bevorzugt 2 Gew% bis 15 Gew%, besonders bevorzugt 5 Gew% bis 10 Gew% des in Schritt (1) hergestellten Formstoffs ausgetragen. Bevorzugt erfüllt der beim Aufbereiten in Schritt (5) ausgetragene Formstoff die Anforde- rungen an die Deponieklasse DK I gemäß Anhang 3 der Verordnung über Deponien und Langzeitlager (Deponieverordnung-DepV) vom 27. April 2009. Bevorzugt umfasst der Formstoffkreislauf, auf den sich das erfindungsgemäße Verfahren bezieht, mindestens 10 Zyklen, bevorzugt mindestens 15 Zyklen, besonders bevorzugt mindestens 30 Zyklen. Bevorzugt wird in jedem Zyklus des Formstoffkreislaufs das oben definierte Additiv zuge- setzt. Das erfindungsgemäß einzusetzende Additiv (wie oben definiert) ist vorzugsweise riesel- fähig und/oder schüttfähig. Bevorzugt liegt das Additiv in Form eines Pulvers oder eines Granulats vor. Besonders bevorzugt liegt das Additiv in Form von Partikeln vor mit einer Korngröße von 20 µm bis 200 µm, bestimmt mittels Lasergranulometrie. Bevorzugt beträgt der Anteil dehydratisierbarer anorganischer Verbindungen, die bei einer Temperatur von 150 °C oder mehr Wasser abspalten, 1 % bis 100 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Additivs wie oben definiert. Besonders bevorzugt beträgt der Anteil de- hydratisierbarer anorganischer Verbindungen, die bei einer Temperatur von 150 °C oder mehr Wasser abspalten, 20 % bis 100 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Additivs wie oben definiert. Ganz besonders bevorzugt beträgt der Anteil dehydratisierbarer anorgani- scher Verbindungen, die bei einer Temperatur von 150 °C oder mehr Wasser abspalten, 30 % bis 100 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Additivs wie oben definiert. Insbeson- dere bevorzugt beträgt der Anteil dehydratisierbarer anorganischer Verbindungen, die bei einer Temperatur von 150 °C oder mehr Wasser abspalten, 50 % bis 100 %, bezogen auf die Gesamtmasse des Additivs wie oben definiert. In bestimmten Fällen ist es bevorzugt, dass das erfindungsgemäß einzusetzende Additiv neben der oder den besagten dehydratisierbaren anorganischen Verbindungen einen oder mehrere Bestandteile enthält aus der Gruppe bestehend aus - anorganische Carbonate - Glanzkohlenstoffbildner Dabei ist für den Fachmann klar, dass die über das Additiv dem Formstoff zugeführten Menge an Kohlenstoff so zu begrenzen ist, dass ein in einem späteren Zyklus hergestellter Formstoff einen geringeren Kohlenstoffgehalt besitzt als ein in einem früheren Zyklus her- gestellter Formstoff. Bevorzugt enthält das Additiv Aluminiumhydroxid, wobei das im Additiv enthaltene Alumi- niumhydroxid einen Wassergehalt im Bereich von 0,01% bis 20%, bevorzugt 0,01 % bis 12% haben kann. Besonders bevorzugt sind Aluminiumhydroxide mit unter 1% Wasser- gehalt (d.h. weniger als 1 % Wassergehalt), ermittelt durch thermogravimetrische Analyse im Temperaturbereich bis 105 °C. Es ist also kein besonderer Aufwand für die Trocknung des Aluminiumhydroxids erforderlich. Im Additiv kann Aluminiumhydroxid im Gemisch mit Eisenoxid und/oder Eisenhydroxid vor- liegen, wobei der Anteil von Aluminiumhydroxid größer als 40% beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse von Aluminiumhydroxid, Eisenoxid und/oder Eisenhydroxid. Bevorzugt hat das erfindungsgemäß einzusetzende Additiv einen pH im Bereich von 7 bis 14, ermittelt gemäß DIN 19747:2009-07 (Probenvorbereitung), DIN EN 12457-1:2003-01 (Auslaugung) und DIN EN ISO 10523:2012-04 (Bestimmung des pH-Werts). Bevorzugt enthält das erfindungsgemäß einzusetzende Additiv eine oder mehrere dehyd- ratisierbare anorganische Verbindungen, welche in einem Temperaturbereich von 150 °C bis 850 °C Wasser abspalten. Bevorzugt beträgt der Gesamtanteil von Elementen aus der Gruppe bestehend aus Pb, Cd, Cr, Co, Cu, Mo, Ni, Hg, Se, Zn, P, As, F, Br und Cl 1% Gew.% oder weniger, bevorzugt 0,5 Gew.% oder weniger, besonders bevorzugt 0,1 Gew.%, ganz besonders bevorzugt 0,05 Gew.% bezogen auf die Gesamtmasse des Additivs. Beim Herstellen des Formstoffs ist die Reihenfolge, in der die einzelnen Bestandteile zu- sammengegeben werden, flexibel. Beispielsweise können die Zuschlagstoffe als Mischung bereitgestellt werden. Alternativ können die Zuschlagstoffe Additiv und Smektit-haltiger Ton als Mischung bereit- gestellt werden, und getrennt davon die weiteren Zuschlagstoffe. Diese Vorgehensweise entspricht der derzeit üblichen Bereitstellung von Glanzkohlenstoffbildern in einer vorge- fertigten Mischung mit Smektit-haltigem Ton. Somit können in der Gießerei vorhandene Vorrichtungen für die Lagerung und Dosierung weiterbenutzt werden. Alternativ kann das Additiv getrennt von den weiteren Zuschlagstoffen bereitgestellt wer- den. Alternativ können das Additiv und optional der Smektit-haltige Ton, oder eine Vormischung aus Additiv und Smektit-haltigem Ton zuerst mit dem ersten aufbereiteten Formstoff ge- mischt werden, und danach werden weitere Rohstoffe wie oben beschrieben zugegeben. Bevorzugt beträgt die Gesamtmasse der eingetragenen Rohstoffe aus der Gruppe beste- hend aus - Formgrundstoff, - zweiter aufbereiteter Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von außerhalb des Formstoffkreislaufs abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon - dritter aufbereiteter Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Formstoff aus nicht abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, 0,5 bis 10 Gew%, bevorzugt 1 bis 8 Gew.%, besonders bevorzugt 1,5 bis 7 Gew.%, bezo- gen auf die Gesamtmasse des herzustellenden Formstoffs. Die Masse des Zuschlagstoffs Smektit-haltiger Ton beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Gew%, weiter bevorzugt 0,3 bis 1,2 Gew.%, besonders bevorzugt 0,5 bis 1 Gew.%, bezo- gen auf die Gesamtmasse des herzustellenden Formstoffs. Die Gesamtmasse der mit dem Additiv (wie oben definiert) als Zuschlagstoff eingetragenen dehydratisierbaren anorganischen Verbindungen, die bei einer Temperatur von 150 °C oder mehr Wasser abspalten, beträgt 0,1 bis 1 Gew%, bevorzugt 0,3 bis 0,8 Gew.%, besonders bevorzugt 0,4 bis 0,7 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmasse des herzustellenden Formstoffs. Der im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Smektit-haltige Ton ist bevorzugt ein Bentonit, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumbentonit, Calciumbentonit und deren Mischungen. Der Formgrundstoff ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz-Sand, Olivin-Sand, Chromerz-Sand, Zirkon-Sand, und Keramischen Sanden, die künstlich her- gestellt wurden, und Mischungen dieser Sande. Typischerweise enthält eine Form mindes- tens 40% Sand, bevorzugt über 50% Sand, besonders bevorzugt über 60% Sand und ganz besonders bevorzugt über 70% Sand. Bevorzugt ist das Verfahren so gestaltet, dass mindestens 90 Gew% des Formstoffs beim Abgießen einer Temperatur von höchstens 1000 °C ausgesetzt ist. Bei Temperaturen über 1000 °C wird Aluminiumhydroxid irreversibel in Korund (α-Aluminiumhydroxid) umgewan- delt, das in einem späteren Zyklus durch Wasserzugabe nicht wieder in Aluminiumhydroxid überführt werden kann und damit nicht mehr in der Lage ist, als erfindungsgemäß einzu- setzendes Additiv wie oben definiert zu wirken. Daher ist es bevorzugt, dass weniger als 50 Gew%, vorzugsweise weniger als 25 Gew% und besonders bevorzugt weniger als 10 Gew% des im Formstoff enthaltenen Al2O3 in Form von Korund vorliegt. Bevorzugt weist der im späteren Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Formstoff folgende Parameter auf: - eine Verdichtbarkeit im Bereich von 25 % bis 55 %, bestimmt gemäß VDG-Merkblatt P37 (April 1997) und/oder - eine Gründruckfestigkeit im Bereich von 8 N/cm² bis 35 N/cm², bestimmt gemäß VDG-Merkblatt P38 (Mai 1997) und/oder - eine Nasszugfestigkeit von 0,10 N/cm² bis 0,50 N/cm², bestimmt gemäß VDG- Merkblatt P38 (Mai 1997) und/oder - eine Gasdurchlässigkeit von 70 bis 200, bestimmt gemäß BDG-Richtlinie P41 (Ok- tober 2013) und/oder - einen Aktivtongehalt von 4,5 bis 16%, bestimmt durch die Methylenblau-Methode gemäß VDG-Merkblatt P035 (Oktober 1999) und/oder - eine Fließbarkeit von 20% bis 90 %, bestimmt gemäß Morek Multiserw, Betriebs- technische Dokumentation Rammgerät vom Typ LUA-2e mit elektrischem Antrieb, Seite 7. Besonders bevorzugt weist der im späteren Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Formstoff folgende Parameter auf - eine Verdichtbarkeit im Bereich von 35 % bis 55 %, bestimmt gemäß VDG-Merkblatt P37 (April 1997) und/oder - eine Gründruckfestigkeit im Bereich von 15 N/cm² bis 30 N/cm², bestimmt gemäß VDG-Merkblatt P38 (Mai 1997) und/oder - eine Nasszugfestigkeit von 0,20 N/cm² bis 0,50 N/cm², bestimmt gemäß VDG- Merkblatt P38 (Mai 1997) und/oder - eine Gasdurchlässigkeit von 100 bis 200, bestimmt gemäß BDG-Richtlinie P41 (Ok- tober 2013) und/oder - einen Aktivtongehalt von 6 bis 14%, bestimmt durch die Methylenblau-Methode ge- mäß VDG-Merkblatt P035 (Oktober 1999) und/oder - eine Fließbarkeit von 30% bis 90 %, bestimmt gemäß Morek Multiserw, Betriebs- technische Dokumentation Rammgerät vom Typ LUA-2e mit elektrischem Antrieb, Seite 7. Bevorzugt liegen alle genannten Parameter des Formstoffs in den o.g. bevorzugten, ins- besondere in den o.g. besonders bevorzugten Bereichen. Typischerweise weist der im früheren Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens einge- setzte Formstoff einen oder mehrere der folgende Parameter auf eine Konzentration von weniger als 2% bis 5 % Kohlenstoff, bezogen auf die Masse des Formstoffs, bestimmt mittels Elementaranalyse - eine Konzentration von weniger als 0,05 % bis 0,1% Stickstoff, bezogen auf die Masse des Formstoffs, bestimmt mittels Elementaranalyse - eine Konzentration von weniger als 0,02 % bis 0,07 % Schwefel, bezogen auf die Masse des Formstoffs, bestimmt mittels Elementaranalyse - einen Glühverlust von höchstens 3 % bis 6 %, bestimmt gemäß VDG-Merkblatt P33 (April 1997). Besonders bevorzugt weist der im späteren Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Formstoff einen oder mehrere der folgende Parameter auf eine Konzentration von weniger als 4%, bevorzugt weniger als 3% Kohlenstoff, be- zogen auf die Masse des Formstoffs, bestimmt mittels Elementaranalyse - eine Konzentration von weniger als 0,2%, bevorzugt weniger als 0,1% Stickstoff, bezogen auf die Masse des Formstoffs, bestimmt mittels Elementaranalyse - eine Konzentration von weniger als 0,05%, bevorzugt weniger 0,03% Schwefel, be- zogen auf die Masse des Formstoffs, bestimmt mittels Elementaranalyse - einen Glühverlust von höchstens 5%, bevorzugt höchstens 4%, bestimmt gemäß VDG-Merkblatt P33 (April 1997) wobei der Kohlenstoffgehalt des im späteren Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Formstoffs kleiner ist als der Kohlenstoffgehalt des im früheren Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Formstoffs. Bevorzugt sind auch Stickstoff- gehalt, Schwefelgehalt und Glühverlust des im späteren Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Formstoffs kleiner als bei dem im früheren Zyklus des erfindungs- gemäßen Verfahrens eingesetzten Formstoff. Bevorzugt liegen alle genannten Parameter des Formstoffs in den o.g. bevorzugten, insbesondere in den o.g. besonders bevorzugten Bereichen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung des oben defi- nierten Additivs in einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verringern von kohlenstoff- basierten Emissionen und/oder kohlenstoffbasierten Gussfehlern während eines zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs eines Smektit-haltigen Ton enthaltenden Formstoffs. Hinsichtlich bevorzugt zu verwendender Additive und bevorzugter Verfahrens- gestaltungen gelten die obigen Ausführungen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung des oben defi- nierten Additivs als Ersatz oder Teilersatz für Glanzkohlenstoffbildner in mit Smektit-halti- gem Ton gebundenen Formen für den Eisenguss. Hinsichtlich bevorzugt zu verwendender Additive und bevorzugter Verfahrensgestaltungen gelten die obigen Ausführungen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen: Fig.1 einen Formstoffkreislauf (Abguss in kernloser Form) gemäß dem Stand der Technik Fig.2 einen Formstoffkreislauf (Abguss in kernloser Form) gemäß dem erfindungs- gemäßen Verfahren Fig.3 einen Formstoffkreislauf (Abguss in Form mit Kern) gemäß dem Stand der Technik Fig.4 einen Formstoffkreislauf (Abguss in Form mit Kern) gemäß dem erfindungs- gemäßen Verfahren Ein Zyklus eines Formstoffkreislaufs, wobei die in Schritt (3) abgegossene Form keinen eingelegten Kern enthält, umfasst gemäß Fig.1 und Fig.2 zumindest die Schritte (1) bis (5) wie oben definiert. In Schritt (1) wird ein Formstoff hergestellt umfassend (i) durch Aufbereiten des in einem früheren Zyklus des Formstoffkreislaufs resultieren- den abgegossenen Formstoffs hergestellten ersten aufbereiteten Formstoff, welcher kein Material aus abgegossenen Kernen umfasst und (ii) Zuschlagstoffe. Die Zuschlagstoffe umfassen - einen oder mehrere Rohstoffe aus der Gruppe bestehend aus - frischem Formgrundstoff (Neusand), - sowie mindestens einen aufbereiteten Formstoff aus der Gruppe bestehend aus - zweitem aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von nicht abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, - drittem aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von For- men und/oder Kernen und/oder Teilen davon, die außerhalb des in Fig. 1 bzw. Fig.2 dargestellten Formstoffkreislaufs hergestellt und abgegos- sen wurden, - optional Smektit-haltigen Ton, bevorzugt Bentonit - Wasser. Dabei enthält der zweite aufbereiteten Formstoff Material aus nicht abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, und/oder der dritte aufbereitete Formstoff enthält Material aus abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon. Im nicht erfindungsgemäßen Verfahren (Fig.1) wird in Schritt (1) bei der Herstellung des Formstoffs als weiterer Zuschlagstoff mindestens ein Glanzkohlenstoffbildner zugesetzt. Im erfindungsgemäßen Verfahren (Fig.2) wird in Schritt (1) bei der Herstellung des Form- stoffs als weiterer Zuschlagstoff das oben definierte Additiv zugesetzt. Vorzugsweise ent- hält das Additiv Magnesiumhydroxid und/oder Aluminiumtrihydroxid oder besteht daraus. Ein Zusatz von Glanzkohlenstoffbildnern ist im erfindungsgemäßen Verfahren nicht kom- plett ausgeschlossen, die dem Formstoff zugeführten Menge an Kohlenstoff ist jedoch so zu begrenzen, dass ein in einem späteren Zyklus hergestellter Formstoff einen geringeren Kohlenstoffgehalt besitzt als ein in einem früheren Zyklus hergestellter Formstoff. In Schritt (2) wird aus dem in Schritt (1) hergestellten Formstoff eine mit Smektit-haltigem Ton gebundene Form hergestellt. In Schritt (3) wird ein Gussteil hergestellt durch Abgießen der in Schritt (2) hergestellten Form. Die Form enthält keine eingesetzten Kerne. In Schritt (4) wird das in Schritt (3) hergestellte Gussteil von der Form getrennt, wobei ein abgegossener Formstoff resultiert, welcher Material aus einer abgegossenen Form um- fasst, aber kein Material aus abgegossenen Kernen. Vorzugsweise wird vor dem Trennen in Schritt (4) die Form mit dem Gussteil abgekühlt. In Schritt (5) wird der abgegossene Formstoff aus Schritt (4) aufbereitet, so dass ein erster aufbereiteter Formstoff erhalten wird zum Herstellen eines neuen Formstoffs in Schritt (1) eines späteren, insbesondere des nächsten Zyklus. Vorzugsweise wird vor dem Aufberei- ten in Schritt (5) der abgegossene Formstoff abgekühlt. Beim Aufbereiten wird ggf. ein Teil des abgegossenen Formstoffs ausgetragen, so dass ein ausgetragener Formstoff resul- tiert. Wurde beim Aufbereiten in Schritt (5) nicht bereits ein Teil des abgegossenen Formstoffs ausgetragen, so wird, um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten, ein Teil des in Schritt (1) des nächsten Zyklus hergestellten Formstoffs ausgetra- gen, so dass ausgetragener Formstoff resultiert. In Schritt (1) eines späteren, insbesondere des nächsten Zyklus wird der in Schritt (5) des früheren, insbesondere des vorigen Zyklus, resultierende erste aufbereitete Formstoff zur Herstellung eines neuen Formstoffs verwendet wie oben beschrieben. Ein Zyklus eines Formstoffkreislaufs, wobei die in Schritt (3) abgegossene Form mindes- tens einen eingelegten Kern enthält, umfasst gemäß Fig. 3 und Fig. 4 zumindest die Schritte (1), (1a), (2), (2a), (3), (4) und (5) wie oben definiert. In Schritt (1) wird ein Formstoff hergestellt umfassend (i) durch Aufbereiten des in einem früheren Zyklus des Formstoffkreislaufs resultieren- den abgegossenen Formstoffs hergestellten ersten aufbereiteten Formstoff, welcher Material aus abgegossenen Kernen umfasst und (ii) Zuschlagstoffe. Die Zuschlagstoffe umfassen - einen oder mehrere Rohstoffe aus der Gruppe bestehend aus - frischem Formgrundstoff (Neusand), - sowie mindestens einen aufbereiteten Formstoff aus der Gruppe bestehend aus - zweitem aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von nicht abgegossenen Formen und/oder Kernen und/oder Teilen davon, - drittem aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von For- men und/oder Kernen und/oder Teilen davon, die außerhalb des in Fig. 3 bzw. Fig.4 dargestellten Formstoffkreislaufs hergestellt und abgegos- sen wurden, - - optional Smektit-haltiger Ton, bevorzugt Bentonit - Wasser. Im nicht erfindungsgemäßen Verfahren (Fig.3) wird in Schritt (1) bei der Herstellung des Formstoffs als weiterer Zuschlagstoff mindestens ein Glanzkohlenstoffbildner zugesetzt. Im erfindungsgemäßen Verfahren (Fig.4) wird in Schritt (1) bei der Herstellung des Form- stoffs als weiterer Zuschlagstoff das oben definierte Additiv zugesetzt. Vorzugsweise ent- hält das Additiv Aluminiumtrihydroxid oder besteht daraus. Ein Zusatz von Glanzkohlenstoffbildnern ist im erfindungsgemäßen Verfahren nicht kom- plett ausgeschlossen, die dem Formstoff zugeführten Menge an Kohlenstoff ist jedoch so zu begrenzen, dass ein in einem späteren Zyklus hergestellter Formstoff einen geringeren Kohlenstoffgehalt besitzt als ein in einem früheren Zyklus hergestellter Formstoff. In Schritt (1a) wird ein Formstoff zum Herstellen mindestens eines Kerns (Kernformstoff) her– oder bereitgestellt. Dieser Formstoff umfasst einen Formgrundstoff, ein keinen Ton enthaltenes Bindemittel und ggf. Additive. Geeignete Additive für Formstoffe zur Herstel- lung von Kernen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Das Bindemittel ist ein übliches organisches Bindemittel, z.B. ein Coldbox-Bindemittel oder ein Phenolharz, oder ein keinen Ton enthaltendes anorganisches Bindemittel, z.B. ein Wasserglas enthaltendes Bindemit- tel. In Schritt (2) wird aus dem in Schritt (1) hergestellten Formstoff eine mit Smektit-haltigem Ton gebundene Form hergestellt. In Schritt (2a) wird aus dem in Schritt (1a) her- oder bereitgestellten Formstoff (Kernform- stoff) mindestens ein Kern hergestellt und in die in Schritt (2) hergestellte Form eingesetzt. In Schritt (3) wird ein Gussteil hergestellt durch Abgießen der in Schritt (2) hergestellten Form, die mindestens einen eingesetzten Kern enthält. In Schritt (4) wird das in Schritt (3) hergestellte Gussteil von der Form getrennt, wobei ein abgegossener Formstoff resultiert, welcher Material aus der abgegossenen Form umfasst, und Material aus dem abgegossenen Kern. Vorzugsweise wird vor dem Trennen in Schritt (4) die Form mit dem Gussteil abgekühlt. In Schritt (5) wird der abgegossene Formstoff aus Schritt (4) aufbereitet, so dass ein erster aufbereiteter Formstoff erhalten wird zum Herstellen eines neuen Formstoffs in Schritt (1) eines späteren, insbesondere des nächsten Zyklus. Vorzugsweise wird vor dem Aufberei- ten in Schritt (5) der abgegossene Formstoff abgekühlt. Beim Aufbereiten wird ggf. ein Teil des abgegossenen Formstoffs ausgetragen, so dass ein ausgetragener Formstoff resul- tiert. Wurde beim Aufbereiten in Schritt (5) nicht bereits ein Teil des abgegossenen Formstoffs ausgetragen, so wird, um die Masse des im Kreislauf geführten Formstoffs konstant zu halten, ein Teil des in Schritt (1) des nächsten Zyklus hergestellten Formstoffs ausgetra- gen, so dass ausgetragener Formstoff resultiert. In Schritt (1) eines späteren, insbesondere des nächsten Zyklus wird der in Schritt (5) des früheren, insbesondere des vorigen Zyklus, resultierende erste aufbereitete Formstoff zur Herstellung eines neuen Formstoffs verwendet wie oben beschrieben. Nachstehend wird die Erfindung durch nicht einschränkende Beispiele weiter beschrieben. 0. Prüfmethoden und Formstoffe 0.1 Prüfmethoden Es wurden folgende Prüfmethoden (Messmethoden) verwendet (Tabelle 1) Tabelle 1: Verwendete Messmethoden Parameter/Eigenschaft Messmethode/Definition Verdichtbarkeit (VDK), VDG-Merkblatt P 37 (April 1997) Schüttdichte Gründruckfestigkeit (GDF) VDG-Merkblatt P 38_Festigkeiten (Mai 1997) Spaltfestigkeit VDG Merkblatt P 69_Bindemittelprüfung (Oktober 1999) Scherfestigkeit 1 Die Trockendruckfestigkeit wird laut P69 nach einer ther- Nasszugfestigkeit (NZF) mischen Belastung des Prüfkörpers von 3 Stunden (h) bei 150 °C vorgegeben. Zusätzlich wurde nach folgenden Zei- Trockendruckfestigkeit ten und Temperaturen geprüft: 1,5 h thermisch belastet bei (TDF)1) 350 °C, 45 Minuten (min) thermisch belastet bei 450 °C und 30 min thermisch belastet bei 750 °C. Fließbarkeit bestimmt gemäß Morek Multiserw, Betriebstechnische Do- kumentation Rammgerät vom Typ LUA-2e mit elektri- schem Antrieb, Seite 7. Gasdurchlässigkeit BDG-Richtlinie P 41 (Oktober 2013) (Gasdurchlässigkeitszahl) Wassergehalt VDG-Merkblatt P 32_Wassergehalt Formstoff (April 1997) VDG-Merkblatt P 69_Bindemittelprüfung (Oktober 1999) Aktivtongehalt (Anteil an VDG-Merkblatt P 35_Methylenblau (Oktober 1999) bindefähigem Ton, Methylenblauwert) VDG-Merkblatt P 69_Bindemittelprüfung (Oktober 1999) Glühverlust VDG-Merkblatt P 33 (April 1997) Kohlenstoff-, Stickstoff-, Elementaranalyse Schwefel-Gehalte (C,N,S) Die Elementaranalyse der Elemente C, N und S erfolgt nach der Methode der katalytischen Rohrverbrennung bei 1140ºC. Fremdgase werden abgetrennt, die Messkomponenten werden aufgetrennt und mittels Wärmeleitfähigkeitsdetek- tor detektiert. Zur Anwendung kommt ein Elementaranaly- sator VARIO MAX CUBE (Fa. Elementar Analysensys- teme GmbH) mit Anwendungssoftware. Oberflächenrauheit, Rautiefe DIN EN ISO 4287 (Juli 2010) (Rz) Die Gussteile werden vor der Messung der Rauheit gestrahlt. Strahlanlage: Modell SMG160KP der Firma MHG Strahlanlagen GmbH Strahlmittel: Hartguss-Strahlmittel Kantig HG 24 0,60 – 1,00 mm der Firma Metalltechnik Schmidt GmbH & Co. KG Gussteile erhalten mit Rippenmodelleinrichtung: 15 Sekunden auf jede Rippenfläche mit Strahldruck 600 kPa (6,0 bar) (Gussteile erhalten mit Formen entsprechend der Rippenmodelleinrichtung) Gussteile erhalten mit Hülsenmodelleinrichtung: 5 Sekunden auf jede Rippenfläche mit Strahldruck 450 kPa (4,5 bar) (Gussteile erhalten mit Formen entsprechend der Hülsenmodelleinrichtung) AFS-Zahl Mittlere Korngröße VDG-Merkblatt P 34 (Oktober 1999) Schlämmstoffgehalt Gleichmäßigkeitsgrad Es werden Hülsen- und Rippenmodelleinrichtungen wie in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) beschrieben hergestellt und in den folgenden Versuchen verwendet. 0.2 Verwendete Materialien Alle Angaben zu Rohstoffdosierungen beziehen sich jeweils auf den reinen Rohstoff, das heißt als trockene Materialien, also ohne ggf. enthaltene Feuchtigkeit oder Hydratwasser. Im Rahmen der Untersuchungen wurde ein Formstoff (nachstehend auch als Ausgangs- formstoff bezeichnet) aus dem konditionierten Formstoffkreislaufsystem einer Bremsschei- bengießerei als Ausgangsmaterial verwendet für Versuche zur Umstellung von Formstoff- kreislaufsystemen, die Glanzkohlenstoffbildner enthalten. Der Formstoff kann durch fol- gende Daten beschrieben werden (Tabelle 2). Tabelle 2: Parameter des Ausgangsformstoffs Parameter Formstoff aus dem konditionierten Formstoff- kreislaufsystem einen Bremsscheibengießerei Feuchtegehalt % (d.h. Wassergehalt, vgl. Tabelle1) 3,0 Glühverlust (900°C) % 3,5 Aktivtongehalt % 5,2 C % 2,5 N % 0,05 S % 0,02 AFS-Zahl 52 Mittlere Korngröße mm 0,30 Schlämmstoffgehalt % 10,1 Verdichtbarkeit % 45 Prüfkörpergewicht g 148 Gründruckfestigkeit N/cm² 18,2 Nasszugfestigkeit N/cm² 0,31 Gasdurchlässigkeit 152 Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen wurden aufbereitete Formstoffe aus Kernsanden verwendet (zweiter aufbereiteter Formstoff wie oben definiert). Hierzu wurden Kerne mit einem organischen Bindemittel bzw. einem anorganischen Bindemittel herge- stellt und anschließend über ein Kreisschwingsieb der Firma Webac geraspelt. Ausgangsmaterial für einen mit einem organischen Bindemittel hergestellten Formstoff sind im Cold-Box-Verfahren hergestellte Kerne, die mit dem von der Firma Hüttenes-Alber- tus Chemische Werke GmbH vertriebenen Bindemittel Biocure 8568P1 / Silcure 8431P2 auf einer Kernschießmaschine LL20 der Firma Laempe hergestellt werden. Hierzu wurde ein Sand des Typs H32 der Firma Quarzwerke verwendet und auf 100 Gew.-Teile Sand jeweils 0,7 Gew.-Teile der Binderkomponenten dosiert. Die Kerne wurden mit einem Schießdruck von 450 kPa (4,5 bar) und einer Schießzeit von 1,5 Sekunden hergestellt und dann zur Aushärtung bei einem Begasungsdruck von 200 kPa (2 bar) für 45 s mit 10 g Dimethylpropylamin (N,N-Dimethylpropylamin, Katalysator GH6 der Firma Hüttenes-Alber- tus Chemische Werke GmbH) durchströmt. Ausgangsmaterial für einen mit einem anorganischen Bindemittel hergestellten Formstoff sind Kerne, die mit dem von der Firma Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH ver- triebenen Bindemittelsystem Cordis 9477 / Anorgit 9476 auf einer LL20 Kernschießma- schine der Firma Laempe hergestellt werden. Hierzu wird ein Sand des Typs H32 der Firma Quarzwerke verwendet und auf 100 Gew.-Teile Sand jeweils 2,2 Gew.-Teile Cordis 9477 und 1,15 Gew.-Teile Anorgit 9476 der Binderkomponenten dosiert. Die Kerne werden mit einem Schießdruck von 450 kPa (4,5 bar) und einer Schießzeit von 1,5 Sekunden in einem auf 180 °C temperierten Kernkasten hergestellt. Zur Aushärtung wurden die Kerne mit bei 200 kPa (2 bar) Begasungsdruck für 1 Minute mit 120°C heißer Luft durchströmt. Die Kerne werden mit einem Kreisschwingsieb (Kreisschwingsieb - 175056 Versuchsan- lage, Firma Webac) geraspelt. Der erhaltene Formstoff weist die in Tabelle 3 aufgezeigten Eigenschaften auf. Tabelle 3: Parameter der aufbereiteten Formstoffe aus Kernsanden Formstoff aus Formstoff aus anorganisch ColdBox- Kernen gebundenen Kernen Feuchtegehalt % 0,28 0,1 (d.h. Wassergehalt, vgl. Tabelle1) Glühverlust (900°C) % 1,2 0,2 C % 1,04 0,06 N % 0,8 <NG S % < NG 0,01 AFS-Zahl 47 50 Schlämmstoffe % 0,2 0,5 Die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nachweisgrenze liegen Ausgangsmaterial für unter den Versuchsbedingungen nicht zerfallende Kerne (d.h. Kerne, die beim Trennen (Schritt (4)) nicht zerfallen, siehe unten, Punkt 3, Versuchsreihe A) ist Quarzsand des Typs HAP 0.20/0.315/0,40 der Firma HA Polska sowie ein anorganisches Bindemittel bestehend aus Wasserglas des Typs Steinex 48/50 Hüttenes-Albertus Chemi- sche Werke GmbH in Verbindung mit Silica Fume Q1-Plus der Firma RW Silicium. Es wur- den 100 Gew.-Teile Quarzsand mit 1,1 Gew.-Teile Silica Fume Q1-Plus und 3,4 Gew.- Teilen Steinex48/50 gemischt und in einem Schüttkernkasten in Form des Kernes ge- bracht. Anschließend wurde der Kern in einer Laborkernschießmaschine der Firma Morek mit 150 kPa (1,5 bar) Begasungsdruck mit 100°C heißem CO260s begast und so ausge- härtet. 1. Screening-Versuche zur Identifizierung geeigneter Additive Es werden 6 kg Quarzsand (H32, Firma Quarzwerke) in einem Mischer (Kollergang-Mi- scher LM-2e, Firma Morek MULTISERW) mit 120 ml Wasser für 2 min mit der Geschwin- digkeit 40 U/min gemischt. Anschließend werden 0,48 Kg Bentonit (Trocken-Gewicht) (Nat- roben 25F, Clariant) und 0,30 Kg Additiv (Trocken-Gewicht) zugeben und für 7 min mit der Geschwindigkeit 40 U/min gemischt. Die so erhaltende Mischung wird per Hand durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 3 mm gesiebt, und anschließend wird an dem Material die Verdichtbarkeit (VDK) (Prüfgeräte Typ: PVG; ID Nr:1501, Baujahr: 2000) bestimmt. Wenn die VDK größer 46,0 % beträgt, wird die Mischung nochmal gesiebt und die Messung der VDK wiederholt. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die VDK unterhalb von 46,0 % liegt. Wenn die VDK weniger als 44,0 % beträgt, werden 7-12 ml Wasser hinzugegeben und noch einmal für 1 min gemischt, und anschließend werden Siebung und Messung der VDK wiederholt. Die Zugabe von Wasser wird so lange wiederholt, bis der VDK über 44,0 % beträgt. Als Referenz für die Formstoffeigenschaften werden 3 verschiedene Mischungen mit Glanzkohlenstoffbildner gemäß dem Stand der Technik herangezogen: 1) ein kommerziell erhältlicher Premix aus 25% Glanzkohlenstoffbildner (“sea coal”) und 75% Natriumbentonit (NEMIR 2575) der Firma HA Italia S.p.A. 2) 5 Gewichtsteile Koksmehl (metallurgischer Koks) der Firma LuxCarbon GmbH als Glanzkohlenstoffbildner und 8 Gewichtsteile Bentonit (Natroben 25F, Clariant) 3) 5 Gewichtteile Carboluxon 100/P der Firma Hüttenes-Albertus France als kommer- ziell erhältlicher Glanzkohlenstoffbildner und 8 Gewichtsteile Bentonit (Natroben 25F, Clariant). Neben den Formstoffkennwerten ist auch die Gussqualität ein entscheidendes Kriterium, um geeignete Additive auszuwählen. Hierfür, d.h. zur Überprüfung der Gussqualität, wird mittels der in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) beschriebenen Hülsenmodelleinrichtung abgegossen, d.h. es werden entsprechend der Hülsenmodellein- richtung wie in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) beschrieben hergestellte Formen abgegossen, die Gussteile werden anschließend gestrahlt und die Oberflächenrauigkeit wird in Anlehnung an die DIN EN ISO 4287 (R_ISO) vermessen. Es werden jeweils 2 Gussteile untersucht, hierbei werden die Oberflächen bei kleinem, mittle- rem und großen Abstand der sternförmig angeordneten Rippen jeweils 3-fach mit einem Oberflächenmessgerät Mitutoyo SJ-500P auf einer Messstrecke von jeweils 8 mm vermes- sen. Es lässt sich kein einheitlicher Trend in Bezug auf den Abstand der Rippen zueinander und die Oberflächenrauheit ermitteln, daher wird zur Vereinfachung der Bewertung der Mittelwert über alle durchgeführten Messungen herangezogen. Hierbei zeigt sich, dass die Oberflächenrauheit bei allen erhaltenen Gussteilen in einem Bereich liegt, der die kommer- zielle Verwendung erlaubt. 1.1 Verschiedene Aluminiumhydroxid- und Magnesiumhydroxid-Typen als Additive Für die Untersuchung von Aluminiumhydroxiden werden Al(OH)3 des Typs SH500 (SH500 nuance-00, Alteo) und des Typs SH950 (SH950 nuance-00, Alteo) verwendet. Für die Untersuchung von Magnesiumhydroxiden werden Brucit Typ 1, Brucit Typ 2 und Brucit Typ 3 von der Ziegler & Co. GmbH verwendet (Tabelle 4, alle Werte gemäß Techni- schem Datenblatt der Firma Ziegler von 10/2020). Tabelle 4: Parameter der als Additiv eingesetzten Brucit-Typen Brucit Typ 1 Brucit Typ 2 Brucit Typ 3 Chemische Analyse MgO 59,8% 63,2% 60,2% CaO 3,3% 0,2% 1,3% SiO2 5,6% 7,3% 7,1% Fe2O3 0,5% 0,7% 0,7% Glühverlust 29,7% 28,5% 28,2% Physikalische Eigenschaften Feuchtigkeit <1% <1% <1% (d.h. Wassergehalt, vgl. Tabelle1) Schüttgewicht 600 g/l 590 g/l 580 g/l Korngröße (Cilas 920 Lasergranulometrie) [µm] D98 53,0 52,9 53,5 D90 37,4 37,4 38,3 D50 9,6 9,7 9,9 D10 1,5 1,6 1,5 Tabelle 5 zeigt die Formstoffeigenschaften und die Rauheit des Gussstücks bei Verwen- dung verschiedener Hydroxide sowie der als Referenz eingesetzten Glanzkohlenstoffbild- ner 1) bis 3). Als besonders positiv werden Trockendruckfestigkeiten (TDF) von <35 N/cm2 und Wassergehalte von <2,8% angesehen, während Trockendruckfestigkeiten von >50 N/cm2 als negativ bewertet werden, ebenso wie Wassergehalte von >3,2%. Hydroxide, insbesondere Aluminiumhydroxid Al(OH)3 und Magnesiumhydroxid Mg(OH)2 ermöglichen die Herstellung von Formen und zeigen gute Formstoffkennwerte (vgl. Tabelle 5). Tabelle 5: Formstoffeigenschaften und Rauheit des Gussstücks bei Verwendung von ver- schiedenen Hydroxiden bzw. Glanzkohlenstoffbildnern als Additiv )n o d b P i x di x ) 1 5 r / 7 ) 2 a 0 or or C ) 30 1 d y d y 1 p 2 p 3 zn 5 e 2 z x z re R n e u L n e n o hi 0 r t 0 5 hi 0 r t 5 9 y T y p y f I r t T T e M ef ( l r x h ef ul m ui H m S ui H i t i t i S c R E e u c u c u N R e e ms R o br n i n i r B r B r k a m B o C ul m ul K A A Verdichtbarkeit [%] 45,6 44,1 44,1 45,1 45,4 45,5 44,6 44,5 Gewicht VDK-Prüfkörper [g] (Prüfkörper zur Bestimmung der Ver- 159,2168,4162,2162,8161,0164,1168,6168,5 dichtbarkeit, vgl. Merkblatt P 37) Schüttdichte [g/cm³] 0,8110,8580,8260,8290,8200,8360,8590,858 Prüfkörpergewicht [g] (Prüfkörper für Bestimmung von Gründruckfestigkeit, 152 155 147 152 152 151 152 153 Scherfestigkeit und Spaltfestigkeit) Gründruckfestigkeit [N/cm²] 16,87 17,53 17,84 16,90 16,75 20,62 19,68 20,52 Scherfestigkeit (Grünscherfestigkeit) [N/cm²] 3,55 3,89 3,83 3,54 3,51 4,58 4,60 4,98 Spaltfestigkeit (Grünspaltfestigkeit) [N/cm²] 2,97 3,02 3,28 2,94 2,84 3,78 3,57 3,74 Nasszugfestigkeit [N/cm²] 0,49 0,49 0,46 0,49 0,49 0,55 0,55 0,54 Gasdurchlässigkeitszahl 179 153 146 199 196 208 195 199 Wassergehalt [Gew. %] 2,79 3,05 3,15 2,78 2,63 3,05 3,00 3,04 TDF 150°C/3h [N/cm²] 29,9 46,3 32,3 36,6 32,1 53,9 48,2 40,4 TDF 350°C/1,5h [N/cm²] 22,6 43,1 15,3 28,3 21,5 45,3 43,8 43,2 TDF 550°C/45min [N/cm²] 23,2 41,8 19,5 34,9 22,1 43,0 40,0 34,2 TDF 750°C/30min [N/cm²] 6,6 21,5 8,3 22,1 11,0 23,4 23,2 23,2 Oberflächenrauheit des Gussteils 102 150 73 150 151 [µm] 1.2 Untersuchung von Aluminiumhydroxid Al(OH)3 als Additiv mit Zugabe von Glanzkohlenstoffbildnern Die guten Werte für Hydroxide, insbesondere Aluminiumhydroxid Al(OH)3, können durch die Zugabe von Glanzkohlenstoffbildnern wie Carboluxon 100/P weiter verbessert werden, siehe Tabelle 6. Insbesondere die Oberflächenrauheit der Gussteile verringert sich durch den Einsatz von Carboluxon 100/P, wobei aber auch die bei Einsatz von reinem Alumini- umhydroxid gefundenen Werte ausreichend sind. Tabelle 6: Formstoffeigenschaften und Rauheit des Gussteils bei Verwendung von Al(OH)3 SH 950 als Additiv mit Zugabe von Glanzkohlenstoffbildner Carboluxon 100/P di x or P/ z d ) / P/ / P/ / P/ n y 3 0 0 % 0 0 % % 0 0 % % 0 0 % h 0 z 1 0 1 0 1 01 0 01 0 e r i r 5 e n n 9 n ) 7 n 3 ) 5 n 5 ) f t 9 e m ui H e r o ) 3 o )3 o S ef x ul H x Oul el h H x Oul el )3 o h o H x el Oul h R n i e o b (l o b o (l o (l o o m R r A r K ( A br K ( A br K ( ul a C a C a a A C C Verdichtbarkeit [%] 45,4 44,1 44,5 45,2 45,6 Gewicht VDK-Prüfkörper [g] (Prüfkörper zur Bestimmung der Ver- 161,0 162,2 164,3 161,4 159,5 dichtbarkeit, vgl. Merkblatt P 37) Schüttdichte [g/cm³] 0,820 0,826 0,837 0,822 0,812 Prüfkörpergewicht [g] (Prüfkörper für Bestimmung von Gründruckfestigkeit, 152 147 150 150 150 Scherfestigkeit und Spaltfestigkeit) Gründruckfestigkeit [N/cm²] 16,75 17,84 16,45 16,91 16,65 Scherfestigkeit (Grünscherfestigkeit) [N/cm²] 3,51 3,83 3,63 3,72 3,56 Spaltfestigkeit (Grünspaltfestigkeit) [N/cm²] 2,84 3,28 2,61 2,67 2,52 Nasszugfestigkeit [N/cm²] 0,49 0,46 0,48 0,49 0,48 Gasdurchlässigkeitszahl 196 146 180 165 151 Wassergehalt [Gew, %] 2,63 3,15 2,61 2,69 2,74 TDF 150°C/3h [N/cm²] 32,1 32,3 24,9 29,0 26,8 TDF 350°C/1,5h [N/cm²] 21,5 15,3 21,3 19,5 19,9 TDF 550°C/45min [N/cm²] 22,1 19,5 14,7 16,9 15,4 TDF 750°C/30min [N/cm²] 11,0 8,3 6,1 7,3 9,5 Oberflächenrauheit des Gussteils [µm] 150 73 150 116 83 1.3 Untersuchungen verschiedener Carbonate als Vergleichs-Additive Während mit Huntit (Handelsname UltraCarb D98, bezogen von der Firma LKAB Minerals) keine ausreichend guten Formstoffwerte erzielt werden können, zeigen Dolomit und Mangancarbonat (bezogen von der TROPAG GmbH) durchaus akzeptable Formstoffwerte (Tabelle 7). Als Dolomite wurden Bianco Zandobbio 0/50 micron der Firma Ziegler und PE-DOL 90 der Firma Possehl Erzkontor eingesetzt. Insgesamt sind die Formstoffkennwerte im Vergleich zu denen bei Verwendung der oben beschriebenen Hydroxide etwas schlechter. Die Werte lassen dennoch eine Verwendung der Materialien als Ersatz für klassische Glanzkohlen- stoffbildner zu. Carbonate haben jedoch den Nachteil, dass sie Kohlenstoff enthalten. Tabelle 7: Formstoffeigenschaften bei der Verwendung von verschiedenen Carbonaten bzw. Glanzkohlenstoffbildnern als Additiv )n o 8 b 9 0 9 ) 1 5 z 7 ) r P 2 a ) / 3 0 D 0 br L o O c n oi n 5 e 2 z C x 1 3 r u z R n e n O a C D- ai B b b r L n ( e r o x C a m r µ E P : ti o ef I e M ef l h ef ul n t M l 3 5 : t d m n R E e e e o U N R m R br : i t i m ol a o Z sk a t o C n u l o D o K H D Verdichtbarkeit [%] 45,6 44,1 44,1 45,2 44,5 44,3 44,2 Gewicht VDK-Prüfkörper [g] 159,2 168,4 162,2 163,0 169,1 164,9165,9 (Prüfkörper zur Bestimmung der Ver- dichtbarkeit, vgl. Merkblatt P 37) Schüttdichte [g/cm³] 0,811 0,858 0,826 0,830 0,861 0,8400,845 Prüfkörpergewicht [g] (Prüfkörper für 152 155 147 152 152 150 150 Bestimmung von Gründruckfestigkeit, Scherfestigkeit und Spaltfestigkeit) Gründruckfestigkeit [N/cm²] 16,87 17,53 17,84 17,04 19,28 18,5317,65 Scherfestigkeit (Grünscherfestigkeit) 3,55 3,89 3,83 4,11 4,90 4,32 3,88 [N/cm²] Spaltfestigkeit (Grünspaltfestigkeit) 2,97 3,02 3,28 3,24 3,76 3,23 3,01 [N/cm²] Nasszugfestigkeit [N/cm²] 0,49 0,49 0,46 0,49 0,55 0,53 0,53 Gasdurchlässigkeitszahl 179 153 146 224 205 229 233 Wassergehalt [Gew. %] 2,79 3,05 3,15 3,08 3,68 2,80 2,74 TDF 150°C/3h [N/cm²] 29,9 46,3 32,3 47,9 72,4 40,1 43,3 TDF 350°C/1,5h [N/cm²] 22,6 43,1 15,3 56,7 55,5 37,7 42,2 TDF 550°C/45min [N/cm²] 23,2 41,8 19,5 37,7 60,5 38,8 38,0 TDF 750°C/30min [N/cm²] 6,6 21,5 8,3 17,2 18,0 17,6 18,5 Die Formstoffeigenschaften lassen sich durch die Mischung der Carbonate mit Hydroxiden verbessern (Tabelle 8). Hierbei ist MixMag eine 50%/50% Mischung aus Brucit (93% Mg(OH)2) mit Rohmagnesit (92% MgCO3), die von der Firma Possehl Erzkontor GmbH & Co. KG bezogen wurden, und Dolomag ist eine 50%/50% Mischung aus Brucit (93% Mg(OH)2) und Dolomit (95% CaMg(CO3)2), die ebenfalls von der Firma Possehl Erzkontor bezogen wurde. Tabelle 8: Formstoffeigenschaften und Rauheit des Gussteils bei der Verwendung von ver- schiedenen Carbonat-Hydroxid Mischungen 0 O 3 5: 0 P ) / 0 30 0 ) 5 5: C n 1 3 ) 0 3 5 ) t ) 0 25 9 M z 1 h p g O g i h % ne n r o c ef x i y el T a C a ti m x g mm M ol ol ci H S 0 5 o e l ) 3 , 3 e ul g c i o g ) R o r b u M+2 D r H H r e a V r B ) H D + ti e c V O (l O A (l C O( u A g r M B ( ( % 0 5 Verdichtbarkeit [%] 44,1 44,5 45,8 45,2 45,4 45,7 Gewicht VDK-Prüfkörper [g] (Prüfkörper zur Bestimmung der Ver- 162,2 168,5 161,2 163,4 161,0 161,2 dichtbarkeit, vgl. Merkblatt P 37) Schüttdichte [g/cm³] 0,826 0,858 0,821 0,832 0,820 0,821 Prüfkörpergewicht [g] (Prüfkörper für Bestimmung von Gründruckfestigkeit, 147 153 151 152 152 150 Scherfestigkeit und Spaltfestigkeit) Gründruckfestigkeit [N/cm²] 17,84 20,52 18,71 19,08 16,75 16,79 Scherfestigkeit (Grünscherfestigkeit) [N/cm²] 3,83 4,98 4,54 3,90 3,51 3,72 Spaltfestigkeit (Grünspaltfestigkeit) [N/cm²] 3,28 3,74 3,42 3,22 2,84 2,77 Nasszugfestigkeit [N/cm²] 0,46 0,54 0,61 0,54 0,49 0,48 Gasdurchlässigkeitszahl 146 199 216 214 196 192 Wassergehalt [Gew. %] 3,15 3,04 2,80 2,78 2,63 2,66 TDF 150°C/3h [N/cm²] 32,3 40,4 37,9 46,7 32,1 31,7 TDF 350°C/1,5h [N/cm²] 15,3 43,2 44,4 40,2 21,5 26,8 TDF 550°C/45min [N/cm²] 19,5 34,2 32,1 37,1 22,1 22,4 TDF 750°C/30min [N/cm²] 8,3 23,2 20,7 15,5 11,0 8,1 Oberflächenrauheit des Gussteils [µm] 151 175 180 150 Wird einer Mischung aus Hydroxid und Carbonat zusätzlich ein Glanzkohlenstoffbildner gemäß dem Stand der Technik wie Carboluxon 100/P zugesetzt, so können die Formstoff- werte weiter verbessert werden (Tabelle 9). Tabelle 9: Formstoffeigenschaften bei der Verwendung von verschiedenen Carbonat-Hyd- roxid Mischungen mit Zuschlag von Carboluxon 100/P als Glanzkohlenstoffbildner P % 0 % % ) / 30 ) / 1 0 0 P / 3 / 5 . 0 / P/ P z 1 1 % n h g 0 0 % 0 0 0 % / 0 0 0 0 e n r o c a 9 ef x i u e m g 1 7 g 1 5 g 1 e l l gr x i a n m o a n o a n o R o br e M x i x u a V Ml m x i x o u m x Ml i x o ul o C br a b M r br C a C a C Verdichtbarkeit [%] 44,1 45,8 44,1 45,6 45,0 Gewicht VDK-Prüfkörper [g] 162,2 161,2 166,4 160,9 162,3 (Prüfkörper zur Bestimmung der Ver- dichtbarkeit, vgl. Merkblatt P 37) Schüttdichte [g/cm³] 0,826 0,821 0,847 0,819 0,827 Prüfkörpergewicht [g] (Prüfkörper für 147 151 150 150 150 Bestimmung von Gründruckfestigkeit, Scherfestigkeit und Spaltfestigkeit) Gründruckfestigkeit [N/cm²] 17,84 18,71 19,54 18,49 18,69 Scherfestigkeit (Grünscherfestigkeit) 3,83 4,54 4,26 3,98 3,96 [N/cm²] Spaltfestigkeit (Grünspaltfestigkeit) 3,28 3,42 3,45 3,25 3,24 [N/cm²] Nasszugfestigkeit [N/cm²] 0,46 0,61 0,54 0,52 0,50 Gasdurchlässigkeitszahl 146 216 208 196 180 Wassergehalt [Gew. %] 3,15 2,80 2,74 2,90 2,92 TDF 150°C/3h [N/cm²] 32,3 37,9 39,8 33,6 35,9 TDF 350°C/1,5h [N/cm²] 15,3 44,4 29,5 24,2 19,3 TDF 550°C/45min [N/cm²] 19,5 32,1 27,1 22,1 21,3 TDF 750°C/30min [N/cm²] 8,3 20,7 9,8 11,2 9,9 1.4 Emissionen des verwendeten Bentonits und der verwendeten Additive Tabelle 10 zeigt Emissionsmessungen des verwendeten Bentonits und der verwendeten Additive. Die Emissionsmessungen wurden am Gießerei-Institut der Universität Freiberg durchgeführt; hierzu wurden die Materialien in einem Röhrenofen bei 900°C eingebracht und die entstehenden Emissionen mittels Online FT-IR gemessen; die Kalibrierung erfolgte über Prüfgase. Die Emissionen der erfindungsgemäß zu verwendenden Additive sind deutlich niedriger als die Emissionen herkömmlicher Glanzkohlenstoffbildner wie das oben beschriebene Koksmehl der Firma LuxCarbon oder das Produkt Carboluxon 100/P. Carbonate (nicht er- findungsgemäß) wie Mangancarbonat verringern zwar die Emissionen von Kohlenwasser- stoffen, insbesondere Benzol, Toluol, Xylol, führen aber erwartungsgemäß zu deutlich er- höhten CO2-Emission in Vergleich zu den Hydroxiden wie Al(OH)3. Erfindungsgemäß wer- den Carbonate daher vorzugsweise in Kombination mit Hydroxiden eingesetzt. Tabelle 10: Ergebnisse von Emissionsmessungen bei der Verwendung von unterschiedli- chen Additiven (alle Angaben in mg/kg, d.h. mg der betreffenden Emission / kg Material) ni l l o a l l e z O O 2 H4 H 4 H O O2 ht o z o ul l ol n e C C C C 2 h P H C h n p e a B o T y b X l y N ht E Natriumbentonit 50 3242 6 0 0 1 0 3 1 0 0 Steinkohle 3710 8549 12155132 71 62 63 278 6 1 3 Carboluxon 100/P 4208 1275215155966 91 78 73 307 10 1 2 Al(OH)3 35 2957 4 0 0 1 0 5 1 0 0 MnCO3 16 17654 4 0 0 1 0 5 1 0 0
2. Herstellung und Test von Formstoffen im Kreislauf Diese Versuche haben das Ziel, eine bestimmte Menge Formstoff mehrmals abzugießen und wieder aufzubereiten. Wie in der industriellen Gießerei üblich wird der Formstoff dabei in einem Kreislauf geführt. Bei jeder Aufbereitung des Formstoffes werden Additive zugeführt, die sich mit jedem Zyklus anreichern. Komponenten, die im Ausgangsformstoff vorhanden sind, aber nicht mehr zugegeben werden, verringern sich, d.h. die Anteile der Komponenten, die in den Folgezyklen nicht mehr zugegeben werden, verringern sich. Die Gesamtmenge des Formstoffs im Kreislauf ist konstant und beträgt rund 8 kg. Pro Zyklus werden zwei Formen entsprechend der Hülsenmodelleinrichtung wie in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) beschrieben hergestellt und abgegossen. Zur Veranschaulichung der Versuchsdurchführung wird auf den Formstoffkreislauf in Fig. 2 verwiesen. Die Zyklen des Formstoffkreislaufes umfassen folgende Schritte: Herstellen des Formstoffes (Schritt (1), erster Zyklus) Versuchsreihen 2.1, 2.2.1, 2.2.2, 2.3.1, 2.3.2 wie unten beschrieben Im ersten Zyklus werden 6 kg Quarzsand des Typs H32 der Firma Quarzwerke verwendet. Der Formgrundstoff wird dann mit 480 g Natriumbentonit (Natroben 25F, HA ITALIA S.p.A., das ist ein Na-Bentonit, der durch Aktivierung eines natürlichen Ca-Bentonites hergestellt wurde) und 300 g des jeweiligen Additivs sowie 120 ml Wasser auf einem Kollergang-Mi- scher der Firma Morek Multiserw 1 Minute ohne Wasser gemischt und dann noch einmal 7 Minuten nach der Wasserzugabe gemischt. Dazu wird zunächst der Formgrundstoff mit 120 ml Wasser auf einem Kollergang-Mischer der Firma Morek Multiserw 1 Minute ge- mischt, und dann nach Zugabe von 480 g Natriumbentonit (Natroben 25F, HA ITALIA S.p.A.) und 300 g des jeweiligen Additivs auf einem Kollergang-Mischer der Firma Morek Multiserw noch einmal 7 Minuten gemischt. Versuchsreihen 2.4-2.6 wie unten beschrieben Im ersten Zyklus werden 3,7 kg Quarzsand des Typs H32 der Firma Quarzwerke verwen- det. Der Formgrundstoff wird dann mit 322 g Volclay (Gießereibentonit GEKO™ V der Cla- riant Deutschland GmbH, das ist ein natürlich vorkommender Na-Bentonit) und 207 g des jeweiligen Additivs sowie 130 ml Wasser auf einem Kollergang-Mischer der Firma Morek Multiserw 1 Minute ohne Wasser gemischt und dann noch einmal 7 Minuten nach der Was- serzugabe gemischt. Dazu wird zunächst der Formgrundstoff mit 130 ml Wasser auf einem Kollergang-Mischer der Firma Morek Multiserw 1 Minute gemischt, und dann nach Zugabe von 322 g Volclay und 207 g des jeweiligen Additivs auf einem Kollergang-Mischer der Firma Morek Multiserw noch einmal 7 Minuten gemischt. Die weiteren Ausführungen gelten für alle Versuchsreihen 2.1 bis 2.6 (sofern nicht anders angegeben). Bei jedem Herstellen (Schritt (1)) des Formstoffes werden Additive zugeführt, die sich mit jedem Zyklus anreichern. Durch den Austrag eines Teils des abgegossenen Formstoffs in Schritt (5) bzw. in Schritt (1) des nächsten Zyklus (vgl. Figur 2) verringert sich der Anteil an Komponenten, die im Ausgangsformstoff vorhanden sind, aber nicht mehr zugegeben werden. Herstellen der Form (Schritt (2) in allen Zyklen) Hierzu wird der Formstoff 3 Minuten nach dem Mischen in die Form der Hülsenmodellein- richtung gefüllt und in 2 Pressvorgängen verdichtet (Füllen, Pressen, Nachfüllen, Pressen) Der Vorgang wird in weiteren 3 Minuten abgeschlossen. Es werden jeweils pro Versuch 2 Formen hergestellt. Abgießen (Schritt (3) in allen Zyklen) Die Formen werden nach 30 Minuten Wartezeit hintereinander abgegossen. Die Form wird mit flüssigem Metall der Legierung GJL 250 bei 1450 °C mit Hilfe eines Gießlöffels abge- gossen. Die abgegossene Form steht über Nacht bis zum Trennen. Das Gussteil kühlt hierbei ab und der Formstoff heizt sich erst auf und kühlt über Nacht in der Form ab. Trennen (Schritt (4) in allen Zyklen) Gussteil und abgegossener Formstoff werden getrennt. Aufbereiten (Schritt (5) in allen Zyklen) Der Formstoff wird in ein Vorratsbehältnis gefüllt und die Formstoffknollen werden zer- drückt. Metallreste werden entfernt. Herstellung des Formstoffs (Schritt (1) im 2. und jedem weiteren Zyklus) Es wird ein neuer Formstoff hergestellt durch Auffrischen des aufbereiteten Formstoffs aus dem vorigen Zyklus (erster aufbereiteter Formstoff) mittels Zuschlag von Bentonit, Wasser, Additiv (wie oben definiert) und frischem Formgrundstoff (Neusand) oder einem zweiten aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Kernen (zu Details s. u.). Dem aufbereiteten Formstoff aus dem vorigen Zyklus wird frischer Formgrundstoff oder ein zweiter aufbereiteter Formstoff, hergestellt durch Aufbereiten von Kernen (zu Details s. u.), zugegeben und mit 120 ml Wasser 1 Minute gemischt, und dann nach Zugabe von Natri- umbentonit (Natroben 25F, HA ITALIA S.p.A., Versuchsreihen 2.1, 2.2.1, 2.2.2, 2.3.1, 2.3.2) bzw. Volclay (Gießereibentonit GEKO™ V der Clariant Deutschland GmbH, Ver- suchsreihen 2.4, 2.5 und 2.6) und des jeweiligen Additivs (Mengenangaben zu Bentonit und Additiv siehe unten) auf einem Kollergang-Mischer der Firma Morek Multiserw noch einmal 7 Minuten gemischt. Der Mengenzuwachs des Formstoffs durch Zugaben im Mischer, d.h. der aus dem oben definierten Zuschlag resultierende Mengenzuwachs des Formstoffs, wird reguliert, indem dieselbe Menge fertig gemischter Formstoff bei jedem Zyklus entnommen wird. Bei jedem Herstellen (Schritt (1)) des Formstoffes werden Additive zugeführt, die sich mit jedem Zyklus anreichern. Durch den Austrag eines Teils des abgegossenen Formstoffs verringert sich der Anteil an Komponenten, die im Ausgangsformstoff vorhanden sind, aber in den Folgezyklen nicht mehr zugegeben werden. 2.1 Additiv Al 3 bzw. Mg(OH)2 bei Zuschlag von frischem Formgrundstoff in den Es werden jeweils 10 Zyklen (0-9) unter Verwendung der in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) beschriebenen Hülsenmodell- einrichtung durchgeführt, wobei im ersten Versuch mit 100% frischem Formgrundstoff des Typs H32 der Firma Quarzwerke gearbeitet wird. In allen folgenden Zyklen 1 bis 9 werden jeweils 4 kg des gebrauchten Formstoffes aus dem vorherigen Abguss verwendet, und mit 400 g Formgrundstoff (frischer Formgrund- stoff), sowie 64 g Bentonit und 20 g des jeweiligen Additivs aufgefrischt. Als Additiv Aluminiumhydroxid Al(OH)3 wird SH950 nuance-00 von Alteo verwendet. Die Ergebnisse der Versuche mit Al(OH)3 sind in Tabelle 11 dargestellt. Als Additiv Magnesiumhydroxid Mg(OH)2 wird Brucit Typ 3 der Ziegler & Co. GmbH ver- wendet. Die Ergebnisse der Versuche mit Mg(OH)2 sind in Tabelle 12 dargestellt. Beide Additive zeigen bei Verwendung von frischem Formgrundstoff als Zuschlagstoff (vgl. Figur 2, Schritt (1)) gute Formeigenschaften und eine vergleichbare Oberflächengüte, die sich an der gemessenen Rauheit der Gussteile erkennen lässt. Al(OH)3 als Additiv ergibt einen höheren Aktivtongehalt und einen deutlich niedrigeren Glühverlust. Sowohl für Al(OH)3 als auch für Mg(OH)2 sind die Formstoffeigenschaften und die Gussteile von guter Qualität. Dementsprechend niedrig ist die Oberflächenrauheit der Gussteile.
Tabelle 11: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden zur Bestimmung der Formstoffeigenschaften mit Al(OH)3 als Additiv, und Oberflächenrauheit des Gussteils ff ti ti r ot % tl ti e k - e g h k e t s ] tl a e k gi t t s is l gi s li s et m r a h h e ] r a s ] ² u l s ä h u et ul k i y e o r f % s . e w g gr % . w bt ] ef k m c r e v ] l h a ar s ] c zs n s u m Z e b g f n e n e G ot ss e h G c % i [ c / h % [ r ti e µ [ d ur N [ ül u e h c G u a [ A g s vi t a [ r e d d n G s k äl f s e u k W V ü r a r e d A A G G b O 0 100% 6,4% 2,5% 43% 15,8 2,12 179 150 1 78% 6,5% 2,5% 43% 19,8 2,06 174 148 2 69% 7,3% 2,7% 44% 20,6 1,98 188 144 3 61% 8,0% 2,8% 41% 21,4 1,91 189 151 4 53% 7,4% 2,9% 43% 23,1 1,85 198 168 5 47% 6,9% 2,9% 40% 23,2 1,86 195 163 6 42% 7,4% 3,1% 43% 23,5 1,86 200 152 7 37% 8,0% 3,3% 45% 22,3 1,74 216 173 8 32% 7,7% 3,3% 43% 22,1 1,85 224 175 9 29% 8,6% 3,4% 45% 21,2 1,81 236 174 Mittelwert 7,4% 2,9% 43% 21,3 1,90 200 160 Standard- abweichung 0,7% 0,3% 1,4% 2,2 0,11 19 11
Tabelle 12: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden zur Bestimmung der Formstoffeigenschaften mit Mg(OH)2 als Additiv, und Oberflächenrauheit des Gussteils ff ti ti ti r ot e s t s tl tl ti e m] a h a h ] e k e e kr gi t t k h s g i s l s u a i e u e l t i r e of % . e g ] e g % . a b ] s e] f ² u l m r s r e ] äl n t s s ] k y r Z e s b g w f n e n o t % [ r es w t e h c % [ k c u c / v h % [ h e c h c u m G µ [ u a G [ v it s a G [ i dr r d N [ ül r u äl fr s A g s k e n G d s e e u A W V ü d A r G a G b O 0 100% 5,7% 2,6% 42% 18,9 2,08 177 158 1 78% 4,9% 3,0% 43% 22,3 2,11 204 154 2 69% 5,1% 3,1% 43% 22,5 2,16 218 149 3 61% 5,5% 3,2% 42% 22,0 2,21 223 167 4 53% 6,2% 3,2% 43% 22,9 2,24 220 180 5 47% 5,9% 3,2% 40% 22,8 2,26 205 157 6 42% 6,5% 3,4% 42% 22,5 2,25 210 169 7 37% 6,2% 3,6% 42% 21,0 2,25 186 157 8 32% 7,4% 3,4% 42% 22,7 2,21 199 167 9 29% 7,0% 3,5% 42% 23,0 2,22 206 183 Mittel 6,0% 3,2% 42% 22,1 2,20 205 164 Standard- abweichung 0,8% 0,3% 0,9% 1,2 0,06 14 10 2.2 Al(OH)3 und Mg(OH)2 bei Zuschlag von ColdBox-Kernsand in den Folgezyklen Es werden jeweils 31 Zyklen (0-30) unter Verwendung der in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) beschriebenen Hülsenmo- delleinrichtung durchgeführt. Die Versuchsdurchführung und Messung der Formstoff- und Gussteileigenschaften geschieht wie in Kapitel 2.1 beschrieben, allerdings wird in den Fol- gezyklen anstelle von frischem Formgrundstoff ein zweiter aufbereiteter Formstoff (vgl. Fig. 2, Schritt (1)) hergestellt durch Aufbereiten von nicht abgegossenen Kernen zugegeben (Mengenanteil am hergestellten Formstoff siehe Tabelle 13 bzw.16), die mit Cold-Box Bin- demittel hergestellt worden waren („ColdBox-Kernsand“). 2.2.1 Aluminiumhydroxid Al(OH)3 bei Zuschlag von ColdBox-Kernsand in den Folgezyklen Bei Verwendung von Aluminiumhydroxid Al(OH)3 zeigen sich die Formstoffeigenschaften bei 5% Zuschlag von ColdBox-Kernsand so stabil, dass ab Zyklus 15 der Zuschlag auf 10% ColdBox-Kernsand erhöht wird (Tabellen 13 und 14). Weiterhin blieben die Formstof- feigenschaften stabil. Tabelle 13: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischung in den einzelnen Zyklen g s s n g u u n g g n l u r t ti m ur n u ur l a e s a ul f k ei i ff f y e o Z ] s o g d n ot s ] i s r e o g i r s e g i s l h e kr g ] a b ] k y t g [ d n a % d o o m r % t Z s m m r e d n i s n m r [ ti n n i d v n i i dr n i es [ h c % i [ o gi a r o F o ti e s s dr F r o s v nr e e K t n e d d s a W e B A a V K W 0 6000 300 4,8 480 300 120 2,55 42,0 1 3800 190 9,3 26,6 22,8 50 2,79 45,0 2 3750 188 13,6 26,3 22,5 50 2,84 45,0 3 3800 190 17,7 26,6 22,8 50 3,01 45,9 4 3800 190 21,7 26,6 22,8 50 3,05 45,1 5 3800 190 25,4 26,6 22,8 50 3,01 41,5 6 3800 190 28,9 26,6 22,8 50 2,98 38,9 7 3800 190 32,3 26,6 22,8 50 2,97 38,1 8 3750 188 35,5 26,3 22,5 50 3,26 44,1 9 3750 188 38,6 26,3 22,5 50 3,47 47,0 10 3750 188 41,5 26,3 22,5 50 3,49 44,5 11 3700 185 44,3 25,9 22,2 50 3,54 45,2 12 3700 185 47.0 25,9 22,2 50 3,65 43,9 13 3750 188 49,5 26,3 22,5 50 3,72 46,2 14 3800 190 51,9 26,6 22,8 50 3,82 44,0 15 3800 380 56,3 41,8 32,3 50 3,69 44,0 16 3800 380 60,3 41,8 32,3 50 3,52 41,2 17 3800 380 63,9 41,8 32,3 50 3,63 42,0 18 3800 380 67,2 41,8 32,3 50 3,48 40,0 19 3800 380 70,1 41,8 32,3 50 3,56 41,0 20 3800 380 72,9 41,8 32,3 50 3,51 42,5 21 3800 380 75,3 41,8 32,3 50 3,57 42,7 22 3800 380 77,6 41,8 32,3 50 3,72 44,5 23 3800 380 79,6 41,8 32,3 50 3,70 42,0 24 3800 380 81,5 41,8 32,3 50 3,74 45,0 25 3800 380 83,1 41,8 32,3 50 3,76 44,5 26 3800 380 84,7 41,8 32,3 50 3,56 43,0 27 3800 380 86,1 41,8 32,3 50 3,58 41,5 28 3800 380 87,3 41,8 32,3 50 3,62 42,0 29 3800 380 88,5 41,8 32,3 50 3,67 46,0 30 3800 380 89,5 41,8 32,3 50 3,68 46,0 Mittel 3,4 43,4 Tabelle 14: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden ff t r o i t t e l e k -g i s t s ] a g it s l ti u e m r h s ] l t ² F ] s h e k k i y e o r f % s . e g e f Z e b g w e n o % kc m Z ² c m äl / N* c / h a r c a r zs t b % f n u a G [ tv i ur N [ 0 0 N [ u i e ß e A g t s k d 1 d s k il u A n ü a F A r G G 0 100% 5,7 16,0 41,0 149 50,5 1 93% 18,0 49,5 168 52,0 2 86% 18,8 49,2 169 51,3 3 80% 18,1 48,1 166 51,3 4 75% 19,0 47,8 170 51,0 69% 17,3 37,6 164 49,5 64% 19,8 38,8 152 49,5 60% 18,8 38,4 156 49,5 56% 18,9 35,7 166 50,5 52% 18,8 37,8 166 51,9 48% 18,4 38,5 170 51,6 45% 18,9 33,2 173 52,0 41% 17,6 35,8 185 51,5 38% 5,9 17,6 35,5 174 52,0 36% 17,6 35,2 182 52,2 32% 18,4 32,0 163 51,9 28% 19,7 31,3 155 51,2 25% 6,1 18,8 36,1 149 52,0 22% 18,5 32,9 150 52,0 19% 17,8 32,4 149 52,1 17% 5,8 19,8 30,1 154 51,5 15% 17,9 29,8 161 51,5 13% 16,8 34,9 155 52,6 12% 17,8 33,0 165 52,2 10% 16,6 32,9 155 52,9 9% 17,9 36,2 154 51,7 8% 17,8 31,7 156 52,1 7% 19,3 33,1 158 52,1 6% 6,2 18,9 35,4 170 51,0 6% 17,3 39,6 163 52,0 5% 6,2 18,5 34,5 166 51,5 Mittel 6,0% 18,2 36,7 162 51,5% Die Daten der CNS-Analyse der Formstoffe aus den verschiedenen Zyklen zeigen die Zu- nahme der Kohlenstoff- und Stickstoff-Anteile, die aus dem Zuschlag von ColdBox- Kernsand stammen. Die Oberflächenrauigkeit der Gussteile ist im Vergleich zur Versuchs- reihe mit Zuschlag von Neusand (siehe oben 2.1) statt Cold-Box-Kernsand verbessert, dies ist dem Eintrag des Kernsandes zuzuschreiben (Tabelle 15). Tabelle 15: CNS-Analyse ausgewählter Zyklen und Oberflächenrauheit der zugehörigen Gussteile ff r ot r s ) - s l e - ] e s t u e m r ] ] ] 1( n i ] e t et -d d g n e s e m µ [ l t k i y e o r f % s . % w . % . C w N w S % h ., c i äl e s h s ] r u m a n h d u c d h äl ti e sl i e Z e b g f n e e e w fr u a µ n u a A g G [ G [ G [ e s G e r G [ at ci fr h t s u [ b s O e S e e d w b u b Oa r s u G A a 1 93% 0,25 0,01 < NG 153 9 4 75% 0,38 0,02 < NG 154 14 8 56% 0,49 0,03 < NG 116 8 12 41% 0,58 0,04 < NG 151 13 14 36% 0,6 0,04 < NG 16 28% 0,69 0,05 < NG 138 7 18 22% 0,73 0,05 < NG 20 17% 124 15 22 13% 0,78 0,06 < NG 24 10% 106 9 26 8% 0,85 0,06 < NG 30 5% 0,9 0,06 < NG 114 12 (1) Die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nachweisgrenze liegen 2.2.2 Mg(OH)2 bei Zuschlag von ColdBox-Kernsand in den Folgezyklen Mit Magnesiumhydroxid Mg(OH)2 in Form von Brucit Typ 3 als Additiv zeigt sich bereits nach wenigen Zyklen, dass die Eigenschaften des Formstoffs nicht stabil gehalten werden können. Daher wird in den Zyklen 8 und 14 der Bentonitgehalt des Formstoffs angehoben (Tabelle 16). Trotzdem ergibt sich keine Stabilisierung der Formstoffkennwerte (Tabelle 17). Insbesondere die Nasszugfestigkeit nimmt mit zunehmender Zahl an Zyklen ab und diesem Trend kann durch Zusatz von weiterem frischen Bentonit nur kurzfristig entgegen- gewirkt werden. Tabelle 16: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischung in den einzelnen Zyklen s s li t u ul k d et tl i n ] t a ] e k s a ul ff y Z k o ] n a ] a d % . i n ] vi t r i ] e h s ]l e g % r . a b ] y t Z s m g [ s n g [ n m a w o e t n g [ d d g [ s a m [ r e w t h % [ r e o g r i e s nr G [ e B A W s s e G c i F r o K v e a [ dr K W e V 0 6000 300 4,8 480 300 120 2,6 42,9 1 3800 190 9,3 19,0 13,3 50 2,5 42,5 2 3750 188 13,6 18,8 13,1 50 2,6 39,9 3 3800 190 17,7 19,0 13,3 50 2,8 42,2 4 3800 190 21,7 19,0 13,3 50 2,9 40,0 5 3800 190 25,4 19,0 13,3 50 2,9 39,5 6 3800 190 28,9 19,0 13,3 50 3,0 40,0 7 3800 190 32,3 19,0 13,3 50 3,2 44,0 8 3750 188 35,5 76,09 13,3 70 3,4 42,1 9 3750 188 38,6 26,3 13,1 60 3,5 41,5 10 3750 188 41,5 26,3 13,1 70 3,4 42,9 11 3700 185 44,3 26,3 13,1 70 3,5 41,3 12 3700 185 47,0 26,3 13,1 70 3,7 44,0 13 3750 188 49,5 26,3 13,1 70 3,7 40,5 14 3800 190 51,9 34,04 13,3 100 4,3 42,5 15 3800 190 54,2 34,04 13,3 90 4,2 39,5 16 3800 190 56,4 34,04 13,3 80 4,1 40,0 17 3800 190 58,5 34,04 13,3 80 4,0 39,0 18 3800 190 60,4 34,04 13,3 80 4,4 43,5 Mittel 3,4 41,5 Tabelle 17: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden ff r ot e s tl -gi - t g i ti s t u e l t i m r ] a h s o e ] s k e f % . e g ] fk ti ² F ] m Z ² s l h e m äl k h a r ] y r s w n % c Z e b g n e o t [ ur e c d k / N* c c z N 0 / N r u s t a i b ß % [ f u a G v A g [ it s k n [ 0 ü 1 [ d s e k e il u A r a F A G G 0 87,0 4,8 18,2 44,6 154 50,0 1 82,8 5,2 20,1 34,3 154 50,0 2 78,9 4,1 21,4 27,0 150 49,8 3 75,1 3,1 19,8 18,4 142 50,6 4 71,5 3,1 20,4 14,4 139 49,6 5 68,1 2,0 18,1 9,6 142 48,6 6 64,9 2,0 20,0 9,1 132 49,5 7 61,8 1,9 16,9 6,1 132 50,2 8 58,9 3,6 21,9 14,1 137 50,0 9 56,0 3,3 20,7 13,6 133 51,3 10 53,4 3,4 21,1 9,0 136 51,2 11 50,8 3,2 21,7 10,2 131 50,6 12 48,4 2,9 21,4 12,2 137 51,3 13 46,1 3,3 22,3 9,3 124 50,9 14 43,9 6,2 21,8 18,3 128 51,7 15 41,8 6,9 23,2 21,3 123 50,8 16 39,8 6,2 23,6 22,3 125 50,5 17 37,9 5,4 23,5 20,8 126 51,5 18 36,1 4,8 22,1 17,5 133 52,5 Wie erwartet steigen beim Zuschlag von ColdBox-Kernsand der Kohlenstoffgehalt und in begrenztem Maß auch der Stickstoffgehalt des Formstoffs an (Tabelle 18). Die Oberflä- chenrauigkeit der Gussteile ist gut und wird nicht negativ beeinflusst. Im Gegensatz zu Aluminiumhydroxid Al(OH)3 (siehe Versuchsreihe 2.2.1 oben) ermöglicht Magnesiumhyd- roxid Mg(OH)2 bei organischem Kernsandzulauf (d.h. ColdBox-Kernsand, s.o.) jedoch kei- nen Formstoffkreislauf mit stabilen Formstoffeigenschaften (Tabelle 17). Tabelle 18: CNS-Analyse ausgewählter Zyklen und Oberflächenrauheit der zugehörigen Gussteile f r ot r e ] e s t s u e m r ] % ] ] -n e s e sl i - d - d g n e s e m µ[ l t i o k e f . % . % . ) 1 h c d t et ] r a n u h c d t s y r s g w e C w N w S ( äl Z e b e e f n G f i e s m u a g [ f G % [ G [ r µ d n h äl i e l i e h b u s a u [ G at ci fr S e e h b u et a s s A s O r w r u u b O A a G 1 82,8 0,33 0,01 < NG 144 14 4 71,5 0,45 0,02 < NG 149 11 8 58,9 0,61 0,03 < NG 128 10 12 48,4 0,74 0,04 < NG 140 7 14 43,9 0,79 0,04 < NG 16 39,8 0,82 0,04 < NG 132 10 18 36,1 0,84 0,04 < NG 148 16 (1) Die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nachweisgrenze liegen 2.3 Al(OH)3 und Mg(OH)2 bei Zuschlag von anorganisch gebundenem Kernsand in den Folgezyklen Es werden jeweils 31 Zyklen (0-30) unter Verwendung der in (https://www.researchdisclo- sure.com/database/RD705032) beschriebenen Hülsenmodelleinrichtung durchgeführt. Die Versuchsdurchführung und Messung der Formstoff- und Gussteileigenschaften geschieht wie in Kapitel 2.1 beschrieben, allerdings wird in den Folgezyklen anstelle von frischem Formgrundstoff ein zweiter aufbereiteter Formstoff (vgl. Fig.2, Schritt (1)) hergestellt durch Aufbereiten von nicht abgegossenen Kernen zugegeben (Mengenanteil am hergestellten Formstoff siehe Tabelle 19 bzw.22), die mit anorganischem Bindemittel (Wasserglas) her- gestellt worden waren („IOB-Kernsand“). Es handelt sich daher um einen in Bezug auf alle eingesetzten Bindemittel anorganischen Formstoffkreislauf. 2.3.1 Aluminiumhydroxid Al(OH)3 als Additiv bei Zuschlag von anorganisch gebundenem Kernsand in den Folgezyklen Auch bei Zuschlag von IOB-Kernsand wird bei Verwendung von Aluminiumhydroxid Al(OH)3 ein Formstoffkreislauf mit stabilen Formstoffeigenschaften erhalten, so dass der Zuschlag an IOB-Kernsand ab Zyklus 15 auf 10% erhöht wird (Tabellen 19 und 20). Tabelle 19: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischungen in den ein- zelnen Zyklen s s u u l l i t ti s a k y ] e ul ff Z g [ t l n ] ti a e k k o ] d a d % . n vi t r e h r s ]l e g ] a b ] y t Z s m e mr g g i [ n a n s a w ot ] g i d ] g s r s e n e [ d [ a m [ es % [ t h c % [ o r e nr e nr G A W s i e [ B a dr F hr K W e o v K V 0 6000 300 4,8 480 300 120 2,6 44,0 1 3800 190 9,3 26,6 22,8 50 2,7 46,0 2 3750 188 13,6 26,3 22,5 50 2,8 44,8 3 3800 190 17,7 26,6 22,8 50 2,9 46,0 4 3800 190 21,7 26,6 22,8 50 3,0 43,9 5 3800 190 25,4 26,6 22,8 50 3,0 41,0 6 3800 190 28,9 26,6 22,8 50 3,0 40,8 7 3800 190 32,3 26,6 22,8 50 3,2 42,1 8 3750 188 35,5 26,3 22,5 50 3,3 44,6 9 3750 188 38,6 26,3 22,5 50 3,3 43,1 10 3750 188 41,5 26,3 22,5 50 3,4 46,5 11 3700 185 44,3 25,9 22,2 50 3,4 42,6 12 3700 185 47,0 25,9 22,2 50 3,5 43,0 13 3750 188 49,5 26,3 22,5 50 3,5 43,1 14 3800 190 51,9 26,6 22,8 50 3,5 41,8 15 3800 380 56,3 41,8 32,3 50 3,4 39,5 16 3800 380 60,3 41,8 32,3 50 3,5 42,0 17 3800 380 63,9 41,8 32,3 50 3,7 46,0 18 3800 380 67,2 41,8 32,3 50 3,5 46,0 19 3800 380 70,1 41,8 32,3 50 3,5 42,5 20 3800 380 72,9 41,8 32,3 50 3,5 43,0 21 3800 380 75,3 41,8 32,3 50 3,5 42,0 22 3800 380 77,6 41,8 32,3 50 3,7 44,2 23 3800 380 79,6 41,8 32,3 50 3,7 44,5 24 3800 380 81,5 41,8 32,3 50 3,9 46,0 25 3800 380 83,1 41,8 32,3 50 3,7 44,0 26 3800 380 84,7 41,8 32,3 50 3,5 41,0 27 3800 380 86,1 41,8 32,3 50 3,6 42,5 28 3800 380 87,3 41,8 32,3 50 3,7 42,5 29 3800 380 88,5 41,8 32,3 50 3,7 43,5 30 3800 380 89,5 41,8 32,3 50 3,7 43,5 Mittel 3,4 43,6 Tabelle 20: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden ff t r o i t t e l e k -g s t s u e l t i m r ] a h g it is of % ] . e g ] s e f ² F m Z] ² s ä l ti e m l h h a kr ] k er s w n k N z a y Z e b g e o % [ c c / * f n 0 c / cr s t b % [ u a G [ tv it ur N [ 0 N [ u i e ß e A g d 1 d k i s k l u A n s ü a F A r G G 0 87,0 5,7 17,5 44,5 146 50,5 1 82,8 18,0 49,4 160 50,8 2 78,9 20,7 48,9 150 50,5 3 75,1 19,2 48,7 155 50,5 4 71,5 21,7 48,6 155 50,7 5 68,1 20,3 48,1 163 49,1 6 64,9 22,5 47,7 155 49,5 7 61,8 19,9 46,4 164 50,0 8 58,9 21,4 48,7 173 50,8 9 56,0 20,7 48,7 170 52,7 10 53,4 21,3 45,5 172 52,3 11 50,8 21,2 47,5 185 51,6 12 48,4 21,7 48,0 180 52,4 13 46,1 5,7 21,5 48,4 180 52,0 14 43,9 20,8 46,3 173 52,2 15 39,9 22,2 36,5 142 51,0 16 36,3 21,7 37,6 156 51,5 17 33,0 5,7 20,7 38,2 153 52,5 18 30,0 20,1 37,5 166 52,5 19 27,3 21,4 34,4 155 51,8 20 24,8 5,5 21,8 34,6 162 52,5 21 22,5 21,6 36,5 162 52,0 22 20,5 20,5 37,6 160 52,5 23 18,6 20,5 39,6 169 52,5 24 16,9 18,7 38,1 156 53,0 25 15,4 21,8 36,5 151 51,5 26 14,0 6,1 22,7 35,7 149 51,0 27 12,7 22,3 34,6 147 51,9 28 11,6 5,9 21,7 36,5 184 51,0 29 10,5 21,2 40,2 177 51,5 30 9,6 5,8 21,2 39,4 176 51,0 Mittel 5,8% 20,9 42,2 162,8 51,5 Die Formstoffanalysen (Tabelle 21) zeigen, dass es nicht zu einer signifikanten Anreiche- rung von Kohlenstoff, Stickstoff oder Schwefel im Formstoff kommt, C-haltige (kohlenstoff- haltige) Komponenten aus dem anorganischen Bindemittel (wie z.B. Tenside) sind von un- tergeordneter Bedeutung. Die geringe C-Belastung (Kohlenstoffbelastung) ist einer der großen Vorteile dieses anorganischen Formstoffkreislaufs, da nur sehr geringe Emissionen zu erwarten sind (siehe unten). Die erhaltenen Oberflächenrauheiten (Tabelle 21) sind trotz des geringeren Kohlenstoffgehalts sehr nah an denen der Versuche mit Zuschlag von Coldbox-Kernsand (Versuchsreihe 2.2.1). Tabelle 21: CNS-Analyse von ausgewählten Zyklen und Oberflächenrauheit der zugehöri- gen Gussteile t ff ti g i e r ot e s e n k gi ) ) ) h u s l u i h u s li s t u e l t m r ] 1 % (] 1(] 1(] ar n et ci ar s ] e n et s ] k i y e o r f s . w C % . N % . S % . e h s w u m Z e b g e µ b e a h c s u m f n w w w u a G [ e e e c äl G [ d äl G µ [ A g s G [ G [ G [ fr s r a fr s e e d e b e u A b d n O a d t S O r e d 1 82,8 0,13 < NG < NG 150 17 4 71,5 0,13 < NG < NG 146 9 8 58,9 0,12 < NG < NG 116 8 12 48,4 0,14 < NG < NG 157 11 14 43,9 0,16 < NG < NG 16 36,3 0,14 < NG < NG 144 7 20 24,8 150 11 22 20,5 0,14 < NG < NG 24 16,9 135 13 26 14,0 0,13 < NG < NG 30 9,6 0,15 < NG < NG 145 18 (1) Die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nachweisgrenze liegen 2.3.2 Magnesiumhydroxid Mg(OH)2 bei Zuschlag von anorganisch gebundenem Kernsand in den Folgezyklen Mit Magnesiumhydroxid Mg(OH)2 in Form von Brucit Typ 3 als Additiv zeigt sich bereits nach wenigen Zyklen, dass die Eigenschaften des Formstoffs nicht stabil gehalten werden können. Daher wird in den Zyklen 8 und 15 der Bentonitgehalt des Formstoffs angehoben (Tabelle 22). Trotzdem ergibt sich keine Stabilisierung der Formstoffkennwerte. Insbeson- dere die Nasszugfestigkeit nimmt mit zunehmender Zahl an Zyklen ab und diesem Trend kann durch Zusatz von weiterem frischen Bentonit nur kurzfristig entgegengewirkt werden (Tabelle 23). Ähnlich wie beim Zuschlag von ColdBox-Kernsand (Versuchsreihe 2.2.2) wird also auch hier mit Mg(OH)2 als Additiv kein Formstoffkreislauf mit stabilen Formstoffeigenschaften erhalten, der Wasserbedarf der Mischung nimmt signifikant zu und auch die weiteren Form- stoffkennwerte zeigen Instabilität (Tabelle 23). Der Wasserbedarf eines Formstoffes ent- spricht dem Wassergehalt der Formstoffmischung im formgerechten Zustand (Zielverdicht- barkeit). Der Aktivtongehalt und die Nasszugfestigkeit zeigen eine deutliche Abnahme mit zunehmender Anzahl an Zyklen. Diese kann durch Zudosierung von Bentonit zwar kom- pensiert werden, insgesamt liegt aber kein Formstoffkreislauf mit stabilen Formstoffeigen- schaften vor. Tabelle 22: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischung in den einzelnen Zyklen li e tl ti f d t ] a e k s f u o l t s ] n n g a a % ti s ] n vi g d n . ot ] g t r i ] e h g ss ] l e r gr ] a bt ] k y Z m r [ o nr [ a w n [ d d [ a m [ e % [ h % [ F e K s e nr G e A W s s c i e [ B a dr K W e V 0 4000 600 4,76 480 300 120 2,7 46,0 1 3800 190 9,30 19,0 13,3 50 2,7 47,0 2 3750 188 13,62 18,8 13,1 50 2,6 45,2 3 3800 190 17,73 19,0 13,3 50 3,0 44,5 4 3800 190 21,65 19,0 13,3 50 2,9 42,0 5 3800 190 25,38 19,0 13,3 50 3,2 42,9 6 3800 190 28,93 19,0 13,3 50 3,3 46,7 7 3800 190 32,32 19,0 13,3 50 3,4 43,5 8 3750 188 35,54 76,09 13,3 70 3,4 40,0 9 3750 188 38,61 26,3 13,1 60 3,4 40,5 10 3750 188 41,53 26,3 13,1 70 3,7 44,0 11 3700 185 44,32 26,3 13,1 70 3,7 45,0 12 3700 185 46,97 26,3 13,1 70 3,9 45,0 13 3750 188 49,49 26,3 13,1 70 3,7 43,0 14 3800 190 51,90 34,04 13,3 100 4,5 43,0 15 3800 190 54,19 34,04 13,3 90 4,8 44,6 16 3800 190 56,37 34,04 13,3 80 4,5 45,0 17 3800 190 58,45 34,04 13,3 80 4,5 43,0 18 3800 190 60,43 34,04 13,3 80 4,5 45,0 Tabelle 23: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden ff t r o i t t e l e k -g s t s u e l t i m r ] a h gi t is ] o F ] k er f % e s s l ti s . g n e f ² Z ² ä e l h k m a kr c N m c h z a ] y Z e b g w f n e o t % c / * 0 / cr s ti b % [ u a G v i ur N [ 0 N [ u d e ß e i A g t s k d n 1 s k l u A ü A r a F G G 0 100% 4,8 18,6 42,7 159 51,5 1 87,0 4,2 19,4 36,8 164 51,9 2 82,8 3,8 20,6 27,9 158 51,0 3 78,9 3,2 19,7 16,5 157 51,0 4 75,1 2,6 19,8 14,8 156 50,6 5 71,5 2,4 20,3 10,3 163 49,6 6 68,1 2,3 19,3 10,3 150 50,3 7 64,9 2,0 19,5 8,5 154 50,3 8 61,8 3,2 22,6 16,3 142 50,1 9 58,9 3,5 19,1 14,5 149 51,6 10 56,1 3,2 21,4 13,6 168 52,5 11 53,4 3,5 21,1 13,3 165 51,8 12 50,8 3,7 21,4 12,7 168 52,4 13 48,4 3,3 22,6 12,4 156 52,0 14 46,1 7,4 23,4 20,5 140 51,5 15 43,9 7,9 23,5 26,0 172 52,3 16 39,9 7,4 22,6 24,8 183 52,1 17 36,3 7,1 23,0 25,4 166 51,3 18 33,0 6,9 22,7 24,8 154 52,5 Die Analyse von ausgewählten Formstoffproben (Tabelle 24) zeigt für hohe Zyklenzahlen ein leichtes Ansteigen des Kohlenstoff-Gehalts, was vermutlich aus der Zudosierung des Bentonits herrührt; Ca-Bentonite werden bei der Aktivierung mit Carbonaten behandelt. Die Oberflächenrauheiten der Gussstücke sind stets akzeptabel, d.h. gut bis sehr gut. Tabelle 24: CNS-Analyse von ausgewählten Zyklen und Oberflächenrauheit der zugehöri- gen Gussteile ff g ti e r o t t i e n u h e u s t s ) ) ) h u s li h c u e m r ] 1( l t i o ] 1( 1( ar et i a e r s n li et k e y r f % s . ] ] w n s C % . % . S % . e s ] we u m b h s c s ] u m Z e b g e f n w N w w h u a G [ e e e c äl G µ [ a d äl A g s G [ G [ G [ fr s r f G µ [ a r e s u e e d d n b e A b O at O d S r e d 1 87,0 0,18 < NG < NG 151 16 4 75,1 0,23 < NG < NG 141 11 8 61,8 0,24 < NG < NG 132 11 12 50,8 0,26 < NG < NG 154 7 14 46,1 0,30 < NG < NG 16 39,9 0,37 < NG < NG 196 28 18 33,0 0,28 < NG < NG 172 6 (1) Die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nachweisgrenze liegen 2.4 Additiv Al(OH)3 bei Zuschlag von frischem Formgrundstoff in den Folgezyklen Es werden 11 Zyklen (0-10) durchgeführt unter Verwendung der in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) beschriebenen Hülsenmodell- einrichtung, wobei im ersten Versuch mit 100% frischem Formgrundstoff des Typs H32 der Firma Quarzwerke gearbeitet wird. In allen folgenden Zyklen 1 bis 10 werden jeweils 3,7 kg des gebrauchten Formstoffes aus dem vorherigen Abguss verwendet, und mit 185 g Formgrundstoff (frischer Formgrund- stoff), sowie 26 g Bentonit und 23 g des jeweiligen Additivs aufgefrischt (Tabelle 25). Als Additiv Aluminiumhydroxid Al(OH)3 wird SH950 nuance-00 von Alteo verwendet. Es wur- den stabile Formstoffeigenschaften erreicht (Tabelle 26). Bei Verwendung von frischem Formgrundstoff als Zuschlagstoff (vgl. Figur 2, Schritt (1)) werden gute Formeigenschaften und eine gute bis sehr gute Oberflächengüte erzielt, die sich an der gemessenen Rauheit der Gussteile erkennen lässt. Wie zu erwarten ergibt die CNS-Analyse nach 11 Umläufen keine signifikanten Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff, da nur anorganische Materialien eingesetzt wurden (vgl. Tabelle 27) Tabelle 25: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischung in den einzelnen Zyklen s s g n g u u n g g l u r mf ur n u n ur tl t a i e k s a ul f k f y ei i f Z s d ot e k o y t ] g o g ] i s r ei r ei h r s l e ] a ] [ d n n a s % o d g s g n o n o m gr Z s m e % bt h % m r e d n i s u m r o [ ti n i d vi i dr o gi e n i s [ [ s c i F r a e o s F ot ti s a dr v u e N n e d d s a W e V N B A W 0 3700 185 4,8 322 207 130 2,4 42,1 1 3700 185 9,3 25,9 22,2 50 2,6 41,0 2 3850 193 13,6 27,0 23,1 50 2,6 39,5 3 3800 190 17,7 26,6 22,8 50 2,6 42,0 4 3800 190 21,7 26,6 22,8 50 2,7 41,5 5 3750 188 25,4 26,3 22,5 50 2,9 40,5 6 3800 190 28,9 26,6 22,8 50 3,0 42,0 7 3750 188 32,3 26,3 22,5 50 3,0 44,5 8 3700 185 35,5 25,9 22,2 50 3,1 43,0 9 3700 185 38,6 25,9 22,2 50 3,2 44,0 10 3700 185 41,5 25,9 22,2 50 3,2 44,5 Mittel 2,9 42,2 Tabelle 26: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden ff ti r ot t e l e k -g i t s ] a t h g it s l i s u e l t i m r o % e s e] ² F Z ] ² s äl h e kr k er f s . w g n fkm c N* m c h a z a y e b g e o t % c u / N 0 / c N r u s ti b ß % Z f n u a G v A g [ it r d [ 0 1 [ d s k n s e k e il u A ü A r a F G G 0 85,5 8,9 18,1 47,8 154 50,5 1 79,4 6,6 19,5 49,2 194 51,5 2 73,8 7,8 17,4 40,1 165 51,5 3 68,6 7,9 18,8 48,9 177 53,5 4 63,7 8,5 17,3 49,6 202 53,1 5 59,2 8,9 18,7 48,9 175 52,2 6 55,0 9,0 18,4 49,4 201 52,3 7 51,1 8,8 19,9 49,3 223 52,5 8 47,5 8,8 21,1 52,0 216 53,2 9 44,1 8,9 19,0 52,9 222 53,5 10 41,0 8,9 20,1 50,9 231 53,2 Mittel 8,4 18,9 49,0 196 52,5 Tabelle 27: CNS-Analyse ausgewählter Zyklen und Oberflächenrauheit der zugehörigen Gussteile ff ] ti g s li r ot % e s t s . w e n ) h u - u s l h n e et s u e m r ] e ] ] 1( i c ] ar et i e h c s u l t k i y e o r f % s . G [ w t % s . % . C w N w S % . n s ] , e w ä h s u m b l fr G ] s m Z e b g f n e u lr e e w c G µ [ a d e b e d µ [ u a A g G [ e G [ G [ e s v h G äl [ f r r s a e e d d O ti n r e u ü b e d h A l G O at S u a r 0 85,5 140 10 1 79,4 140 15 2 73,8 138 10 3 68,6 138 10 4 63,7 144 10 5 59,2 144 10 6 55,0 139 15 7 51,1 162 10 8 47,5 163 16 9 44,1 145 16 10 41,0 2,4 0,07 <NG 0,02 159 14 Mittel 147 12 (1) Die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nachweisgrenze liegen 2.5 Al(OH)3 bei Zuschlag von ColdBox-Kernsand in den Folgezyklen Es werden 11 Zyklen (0-10) durchgeführt unter Verwendung der in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) beschriebenen Hülsenmo- delleinrichtung. Die Versuchsdurchführung und Messung der Formstoff- und Gussteilei- genschaften geschieht wie in Kapitel 2.4 beschrieben, allerdings wird in den Folgezyklen anstelle von frischem Formgrundstoff ein zweiter aufbereiteter Formstoff (vgl. Fig.2, Schritt (1)) hergestellt durch Aufbereiten von nicht abgegossenen Kernen zugegeben (Mengen- anteil am hergestellten Formstoff siehe Tabelle 28), die mit Cold-Box Bindemittel herge- stellt worden waren („ColdBox-Kernsand“). Es wurden stabile Formstoffeigenschaften er- reicht (Tabelle 29).
Tabelle 28: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischung in den einzelnen Zyklen g s s n g u u n g g n t l u k r e m i f ur n u r ur t r l a i e k s a y i s f o ei e e h r ul ff Z k o ] o g d n t s ] s g i s g i s l e g ] a b ] y t Z s m g mr e [ d d n n i a o s n m r % [ d ti n o n o m r n i d vi i dr n i es % [ t h c i % [ o gi F r a o s r o v n e F o r t ti e s d s s a dr e e K n e d A a W V K B W 0 3700 185 4,8 322 207 130 2,6 43,0 1 3800 190 9,3 26,6 22,8 50 2,7 41,5 2 3800 190 13,6 26,6 22,8 50 2,7 40,0 3 3850 193 17,7 27,0 23,1 50 2,9 44,5 4 3800 190 21,7 26,6 22,8 50 3,0 42,5 5 3750 188 25,4 26,3 22,5 50 3,0 39,7 6 3750 188 28,9 26,3 22,5 50 3,1 40,5 7 3750 188 32,3 26,3 22,5 50 3,1 40,5 8 3750 188 35,5 26,3 22,5 50 3,4 45,0 9 3750 188 38,6 26,3 22,5 50 3,5 45,0 10 3700 185 41,5 25,9 22,2 50 3,3 40,0 Mittel 3,0 42,0 Tabelle 29: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden ff r ot t - e s t s l g u e m r ] a i h s ] l t i ² F ] s l ti h e k k e of % . e y r e s g w g F e n o m Z ² ä N m l h a z r a t % D Gc / * 0 c / cr s ti b ß % Z bf n u a G v N A g [ it [ 0 1 N [ u d s k s e k e il u A a F A G 0 85,5 10,0 16,1 40,6 163 51,9 1 79,4 7,0 18,0 48,2 172 51,0 2 73,8 7,7 16,4 42,7 146 51,5 3 68,6 8,8 18,6 49,3 162 52,3 4 63,7 8,4 19,1 48,1 167 52,1 5 59,2 9,0 19,8 45,9 164 52,0 6 55,0 8,7 19,8 42,3 170 52,0 7 51,1 8,8 19,6 40,2 189 51,6 8 47,5 8,7 18,1 39,8 189 52,5 9 44,1 9,0 17,7 44,3 195 52,9 10 41,0 8,6 19,8 35,9 181 51,1 Mittel 8,6 18,4 43,3 173 51,9 Die Daten der CNS-Analyse des Formstoffes nach 11 Zyklen zeigt, insbesondere im Ver- gleich zu der Versuchsreihe mit Neusandzulauf, signifikante Kohlenstoff- und Stickstoff- Anteile, die aus dem Zuschlag von ColdBox-Kernsand stammen (Tabelle 30). Tabelle 30: CNS-Analyse ausgewählter Zyklen und Oberflächenrauheit der zugehörigen Gussteile ff ] r ot % . ti g - e n u u a s l e s t s u e ] w e h l t m r % G [ ] ) u s li h c r i i n et s % ] % 1( ] ar et s ] e e h s k i y e o r f . t . . Z e s b g w s u C w e N w e S % n ., e h s u m w µ b c a äl u f G ] mµ f n e G lr G G e c äl G [ dr r e s e [ u a [ e [ [ A g s v G [ fr s a b u h e e d O d ti A ül b d n G O at r S e e d h 0 85,5 132 5 1 79,4 135 14 2 73,8 133 10 3 68,6 132 9 4 63,7 136 13 5 59,2 148 12 6 55,0 127 13 7 51,1 136 11 8 47,5 150 11 9 44,1 157 11 10 41,0 2,9 0,47 0,03 0,02 160 9 Mittel 141 11 (1) Die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nachweisgrenze liegen 2.6 Al(OH)3 bei Zuschlag von anorganisch gebundenem Kernsand in den Folgezyklen Es werden 11 Zyklen (0-10) durchgeführt unter Verwendung der in (https://www.research- disclosure.com/database/RD705032) beschriebenen Hülsenmodelleinrichtung Die Ver- suchsdurchführung und Messung der Formstoff- und Gussteileigenschaften geschieht wie in Kapitel 2.4 beschrieben, allerdings wird in den Folgezyklen anstelle von frischem Form- grundstoff ein zweiter aufbereiteter Formstoff (vgl. Fig.2, Schritt (1)) hergestellt durch Auf- bereiten von nicht abgegossenen Kernen zugegeben (Mengenanteil am hergestellten Formstoff siehe Tabelle 31), die mit anorganischem Bindemittel (Wasserglas) hergestellt worden waren („IOB-Kernsand“). Es handelt sich daher um einen in Bezug auf alle einge- setzten Bindemittel anorganischen Formstoffkreislauf. Es wurden stabile Formstoffeigen- schaften erreicht (Tabelle 32). Tabelle 31: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischungen in den ein- zelnen Zyklen s s u u l l k ] i e t t tl i e s a f y Z g [ n a ] ti a v r h e kr ul f k ot m e ] d g n d % n . n w ot ] i g ti e d ] g ss ]l gr ] a bt ] y Z s [ a m a e n [ d [ a m [ e % [ h c % [ r gi o r s nr s n G e B A W ss i d F e hr e r e [ a r e o K v K W V 0 3700 185 4,8 322 207 130 2,5 43,0 1 3850 193 9,3 27,0 23,1 50 2,5 42,0 2 3800 190 13,6 26,6 22,8 50 2,6 40,0 3 3800 190 17,7 26,6 22,8 50 2,8 42,0 4 3800 190 21,7 26,6 22,8 50 2,9 41,5 5 3750 188 25,4 26,3 22,5 50 3,0 43,2 6 3750 188 28,9 26,3 22,5 50 3,0 40,5 7 3750 188 32,3 26,3 22,5 50 3,1 43,5 8 3750 188 35,5 26,3 22,5 50 3,3 42,5 9 3700 185 38,6 25,9 22,2 50 3,3 43,0 10 3700 185 41,5 25,9 22,2 50 3,3 45,0 Mittel 2,9 42,6 Tabelle 32: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden l f h f a r ot t z s e s t s l u e m a ti r ] h ] F ] e k ti e l t i o k y er f % s . e w g n ] % F ² Z ² g i kr D m c ] Z e b g n e o t [ G / N* m c ss a b N 0 / % 0 N äl ß [ f u a G [ v it [ 1 [ h e i A g s k cr l u A u F A d s a G 0 85,5 8,6 16,5 38,1 144 52,0 1 79,4 6,9 16,7 42,8 151 51,7 2 73,8 6,7 19,8 48,0 152 51,0 3 68,6 8,8 19,5 49,1 162 52,0 4 63,7 9,2 20,4 48,9 177 52,0 5 59,2 8,9 19,6 43,4 172 53,3 6 55,0 9,1 21,2 48,8 174 51,7 7 51,1 9,4 20,5 48,2 188 52,5 8 47,5 8,9 20,6 44,4 196 52,5 9 44,1 9,0 18,1 48,8 200 52,7 10 41,0 9,1 19,0 49,2 194 52,5 Mittel 8,6 19,3 46,3 174 52,2 Die Formstoffanalysen (Tabelle 33) zeigen, dass es nicht zu einer signifikanten Anreiche- rung von Kohlenstoff, Stickstoff oder Schwefel im Formstoff kommt, C-haltige (kohlenstoff- haltige) Komponenten aus dem anorganischen Bindemittel (wie z.B. Tenside) sind von un- tergeordneter Bedeutung. Die geringe C-Belastung (Kohlenstoffbelastung) ist einer der großen Vorteile dieses anorganischen Formstoffkreislaufs, da nur sehr geringe Emissionen zu erwarten sind (siehe unten). Die erhaltenen Oberflächenrauheiten (Tabelle 33) sind trotz des geringeren Kohlenstoffgehalts vergleichbar zu denen der Versuche mit Zuschlag von Coldbox-Kernsand (Versuchsreihe 2.5). Tabelle 33: CNS-Analyse von ausgewählten Zyklen und Oberflächenrauheit der zugehöri- gen Gussteile ti ff ] % ti g e r ot . e n k e h s u gi u s s t s m] w e ) 1 ) ) u l ( 1( 1( ar i h et ci e ar li et u e l t i r e of % . G [ t ] % ] % ] % n e s s ] w n e h s s ] k y r Z e s b g w e s u C. f n w N . w S . w h c u m µ [ b a c ä u m µ [ u a G lr e e e g [ e G G G äl G d f r l r s a fr G e s A s v u h [ [ [ e e d e A ül b d n b d G O at S O r e d 0 85,5 134 13 1 79,4 131 11 2 73,8 123 10 3 68,6 132 12 4 63,7 137 12 5 59,2 144 9 6 55,0 138 12 7 51,1 136 10 8 47,5 147 8 9 44,1 148 11 10 41,0 2,3 0,08 0,01 <NG 144 8 Mittel 138 11 (1) Die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nachweisgrenze liegen 3. Formstoffkreislauf mit sukzessiver Verringerung des Kohlenstoffgehalts im Formstoff Diese Versuche haben das Ziel, eine bestimmte Menge aufbereiteten Formstoff mehrmals abzugießen und wieder aufzubereiten, insbesondere mit sukzessiver Verringerung des Kohlenstoffgehalts im Formstoff. Wie in der industriellen Gießerei üblich wird der Formstoff dabei in einem Kreislauf geführt. Bei jeder Aufbereitung des Formstoffes werden Additive zugeführt, die sich mit jedem Zyklus anreichern. Komponenten, die im Ausgangsformstoff vorhanden sind, aber nicht mehr zugegeben werden, verringern sich, d.h. die Anteile der Komponenten, die in den Folgezyklen nicht mehr zugegeben werden, verringern sich. Die Gesamtmenge des Formstoffs ist konstant und beträgt rund 1.200 kg. Pro Zyklus werden vier Formen entsprechend der Rippenmodelleinrichtung wie in (https://www.researchdisclosure.com/database/RD705032) beschrieben hergestellt und abgegossen. Zur Veranschaulichung der Versuchsdurchführung wird auf den Formstoffkreislauf in Fig. 4 verwiesen. Die Zyklen des Formstoffkreislaufs umfassen folgende Schritte: Herstellen des Formstoffs (Schritt (1), erster Zyklus) Im ersten Zyklus wird aufbereiteter Formstoff (Ausgangsformstoff) aus dem Formstoffkreis- lauf einer Bremsscheiben-Gießerei eingesetzt. (s.o. Punkt 0.2) Der aufbereitete Formstoff wird mit Hilfe einer BigBag-Entladestation und zwei Förderbän- dern aus einem BigBag in einen Bunker vor dem Eirich-Mischer (Eirich Intensivmischer R09 mit Fassungsvermögen: 150 Liter, max. 240 kg, Chargenbetrieb unter Normalat- mosphäre) gefördert. Auf dem Bunkerabzugsband werden die zuvor abgewogenen Zu- sätze (Zuschlagstoffe) Bentonit, Formgrundstoff oder Kernformstoff sowie das Additiv auf- gegeben. Als Additiv wird Al(OH)3 des Typs SH950 (SH950 nuance -00, Alteo) eingesetzt. Bei jedem Herstellen (Schritt (1), vgl. Figur 4) eines Formstoffes werden Additive zugeführt, die sich mit jedem Zyklus anreichern. Durch den Austrag eines Teils des abgegossenen Formstoffs in Schritt (5) bzw. in Schritt (1) des nächsten Zyklus (vgl. Figur 4) verringert sich der Anteil an Komponenten, die im Ausgangsformstoff vorhanden sind, aber nicht mehr zugegeben werden. Der Formstoff wird aus dem Bunker abgezogen und zusammen mit den Zuschlagstoffen in den Mischer transportiert. Der Mischvorgang startet, Wasser wird automatisch dosiert und der fertige Formstoff nach Beendigung des Mischvorganges aus dem Mischer in einen Transportbehälter entleert. Der Transportbehälter wird an die Formanlage transportiert. Das Mischerprogramm wird zwischen Mischablauf ohne Zwischenstopp (Tabelle 35) und Mischablauf mit Zwischenstopp (Tabelle 34) situationsbedingt (in Abhängigkeit vom Was- sergehalt der Mischung) ausgewählt und die gewünschte Verdichtung auf 40% +/- 5% durch Kontrolle des Wassergehaltes eingestellt. Die gewünschte Verdichtung wird durch Kontrolle der Verdichtbarkeit eingestellt. Die Verdichtbarkeit ändert sich mit dem Wasser- gehalt des Formstoffes. Der Wassergehalt wurde von jeder Mischung ermittelt. Da die not- wendige Wasserzugabe zum Erreichen der Zielverdichtbarkeit nicht bekannt ist, kann durch den Zwischenstopp im Mischablauf die benötigte Wassermenge leichter bestimmt werden, und die folgenden Mischungen ohne Zwischenstopp hergestellt werden. Tabelle 34: Mischablauf mit Zwischenstopp Programmschritt im Mischprogramm Umdrehung Wirbler Umdrehung Behälter des Eirich-Mischers m/s m/s Zeit s 0 Grundstellung +6,00 1,00 1 Materialzugabe +6,00 0,80 2 Mischen +6,00 0,80 15 3 Wasserzugabe +6,00 1,00 4 Mischen +12,00 1,30 70 5 Probenahme 6 Mischen +12,00 1,30 10 7 Wasserzugabe +12,00 1,20 12 Mischen +12,00 1,30 45 13 Mischung fertig +6,00 1,00 14 Mischer entleeren +6,00 1,00 40 Tabelle 35: Mischablauf ohne Zwischenstopp Programmschritt im Mischprogramm Umdrehung Wirbler/ Umdrehung Behälter/ Zeit/ des Eirich-Mischers m/s m/s s 0 Grundstellung +6,00 1,00 1 Materialzugabe +6,00 0,80 2 Mischen +6,00 0,80 15 3 Wasserzugabe +6,00 1,00 4 Mischen +12,00 1,30 90 13 Mischung fertig +6,00 1,00 14 Mischer entleeren +6,00 1,00 40 Herstellen der Form (Schritt (2) in allen Zyklen) Hierzu wird zunächst ein Teilvolumen des Unterkastens der Form mit einer Schicht gesieb- tem Formstoff aus dem Transportbehälter gefüllt; es wird so viel Formstoff aufgesiebt, dass die Kontur des Rippenmodells nicht mehr zu sehen ist (dies entspricht im Unterkasten 80 mm Höhe und im Oberkasten 50 mm Höhe). Anschließend wird das restliche Volumen des Unterkastens mit ungesiebtem Formstoff gefüllt. Das Sieb hat eine lichte Maschenweite von 2 mm. Der Unterkasten (d.h. der Formstoff im Unterkasten) wird in der Formanlage der HWS HSP-1D mit den angegebenen Parametern (Tabelle 36, Formkastengröße von 700 x 500 x 200 / 200 mm, Modellplattengröße von 650 x 450 x 30 mm) durch ein Seiatsu-Luftstrom- Pressformverfahren verdichtet. Die Zeit, während der ein Luftstrom durch den im Formkas- ten liegenden Formstoff geleitet wird, um den Formstoff zu fluidisieren, wird als Seiatsu- Zeit bezeichnet. Die Seiatsu-Zeit kann für Ober- und Unterkasten unabhängig eingestellt werden. Anschließend wird der Formstoff gepresst. Tabelle 36: Verdichtungsparameter Unterkasten Pressdruck: 90 N/cm² Oberkasten Pressdruck: 80 N/cm² Unterkasten Presszeit: 2,000 s Oberkasten Presszeit: 2,000 s Unterkasten SEIATSU Zeit: 0,50 s Oberkasten SEIATSU Zeit: 0,50 s Der Unterkasten wird von Hand eben abgezogen und mit einem Kran zur Zulegestation transportiert. Der Oberkasten wird auf die gleiche Weise befüllt, verdichtet, abgezogen und transportiert. In den Unterkasten wird ein vorher hergestellter (Schritt (1a), vgl. Fig.4) Kern eingelegt (Schritt (2a), vgl. Fig.4). Die Form wird zugelegt, verklammert und zur Gießsta- tion transportiert. Abgießen (Schritt (3) in allen Zyklen) Die Form wird mit flüssigem Metall der Legierung GJL 250 bei 1450 °C mit Hilfe einer Gießpfanne in einem Trageisen mit einseitiger Schere abgegossen. Die nächsten Formen werden hergestellt (Schritt (2), (2a)) und abgegossen. Die abgegossene Form steht 4 Stunden bis zum Trennen. Das Gussteil kühlt hierbei ab und der Formstoff heizt sich auf. Trennen (Schritt (4) in allen Zyklen) Ober- und Unterkasten werden geöffnet. Gussteil und abgegossener Formstoff werden ge- trennt. In den drei Formstoffkreisläufen, die untersucht wurden, wird mit dem Kernsand unterschiedlich umgegangen: 1. In Versuchsreihe A, in der Neusand als zudosierter Formgrundstoff verwendet wird, kommt ein mit CO2-gehärtetem Wasserglas (siehe oben Punkt 0.2) gebundener Kern zum Einsatz, der beim Trennen nicht zerfällt und an dieser Stelle des Zyklus komplett ausge- tragen wird. 2. In Versuchsreihe B, in der ColdBox-Kerne eingesetzt werden, zerfällt der Kern in der Mitte komplett und kann nicht mehr vom Formstoff getrennt werden. Die Kernmarken zer- fallen nicht und können auch nicht einfach zerkleinert werden. Daher werden die Kernmar- ken an dieser Stelle des Zyklus ausgetragen. 3. In Versuchsreihe C, in der anorganisch gebundene (Bindemittel Cordis 9477 / Anorgit 9476, siehe Punkt 0.2) Kerne eingesetzt wurden, zerfallen diese nur in der Randschicht, können aber sehr leicht von Hand zerkleinert werden. Daher wird der IOB-Kernsand nicht ausgetragen. Aufbereiten (Schritt (5) in allen Zyklen) Der Formstoff wird auf dem Boden ausgebreitet und Formstoffknollen werden mit Hilfe ei- ner Schaufel zerdrückt. Die Metallreste werden entfernt. Der Formstoff liegt mindestens 3 Stunden zur Kühlung auf dem Hallenboden. Nach dem Kühlen wird der Formstoff mit Schaufeln zurück in ein BigBag gefüllt. Herstellung des Formstoffs (Schritt (1) im 2. und jedem weiteren Zyklus) Es wird ein neuer Formstoff hergestellt durch Auffrischen des aufbereiteten Formstoffs aus dem vorigen Zyklus (erster aufbereiteter Formstoff) mittels Zuschlag von Bentonit, Wasser, Additiv (wie oben definiert) und frischem Formgrundstoff (Neusand, Versuchsreihe A) oder einem zweiten aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Kernen (Ver- suchsreihen B und C, zu Details s. u.). Zum Ablauf des Mischprozesses vgl. oben die An- gaben zu Schritt (1) des ersten Zyklus. Der Mengenzuwachs des Formstoffs durch Zugaben im Mischer, d.h. der aus dem oben definierten Zuschlag resultierende Mengenzuwachs des Formstoffs, wird reguliert, indem dieselbe Menge fertig gemischter Formstoff bei jedem Zyklus entnommen wird. Bei jedem Herstellen (Schritt (1)) des Formstoffes werden Additive zugeführt, die sich mit jedem Zyklus anreichern. Durch den Austrag eines Teils des abgegossenen Formstoffs verringert sich der Anteil an Komponenten, die im Ausgangsformstoff vorhanden sind, aber in den Folgezyklen nicht mehr zugegeben werden. 3.1 Versuchsreihe mit Zuschlag von frischem Formgrundstoff (Neusand) in Schritt (1) (Versuchsreihe A) Beim Herstellen der Form (s.o. Schritt (2)) werden Wasserglas-gebundene Kerne einge- setzt, die nach dem Abguss nicht zerfallen (s. o Punkt 0.2) und wie oben beschrieben in Schritt (4) entfernt werden. In einer Versuchsreihe mit 30 Zyklen (A1-A30, vgl. Tabelle 37) wird der aufbereitete Form- stoff aus dem vorigen Zyklus (erster aufbereiteter Formstoff) in jedem weiteren Zyklus mit Formgrundstoff des Typs Grudzen Laz.0,20/0,315/0,40 (Grober Quarzsand der Klasse 1K) der Firma Quarzwerke aufgefrischt. Tabelle 37: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischung in den einzel- nen Zyklen ) r 1 ( ff ti o ] l n ] ] vi t ] r l e ) 2 ) ( 3 ( ti e t f ] t i ot li i i s ] tl e k s u r l et f ot li e e s e b d t n n e e t d e n d t n s a li e a h r a k et i y s er s t n a n g u Z r E e b m r A - A . B A- e A -. Wt n e g bt f r A u o -. u Z g w e e b . w b e A a w b-. r e h c i d a F w e m r a G [ o g e g e a g w e s s r F G [ u Z G [ u Z G [ u Z G [ a e W V A-1 90,2% 6,4% 1,2% 0,5% 1,6% 3,0% 41,3% A-2 90,0% 6,4% 1,2% 0,5% 1,8% 3,1% 40,7% A-3 90,1% 6,4% 1,2% 0,5% 1,7% 2,9% 42,3% A-4 90,2% 6,4% 1,2% 0,5% 1,6% 3,1% 41,5% A-5 90,2% 6,4% 1,2% 0,5% 1,6% 3,1% 41,9% A-6 90,4% 6,5% 1,2% 0,5% 1,3% 3,1% 40,3% A-7 90,2% 6,4% 1,2% 0,5% 1,6% 3,1% 41,4% A-8 90,1% 6,4% 1,2% 0,5% 1,7% 3,3% 41,7% A-9 90,1% 6,4% 1,2% 0,5% 1,7% 3,3% 40,9% A-10 90,2% 6,4% 1,1% 0,5% 1,8% 3,1% 41,8% A-11 90,3% 6,4% 1,1% 0,5% 1,6% 3,2% 39,9% A-12 90,3% 6,5% 1,1% 0,5% 1,6% 3,4% 42,3% A-13 90,5% 6,5% 1,1% 0,5% 1,4% 3,3% 42,5% A-14 90,4% 6,5% 1,1% 0,5% 1,6% 3,3% 42,2% A-15 90,5% 6,5% 1,1% 0,5% 1,4% 3,3% 43,3% A-16 90,8% 6,5% 1,1% 0,5% 1,1% 3,3% 41,8% A-17 90,2% 6,4% 1,1% 0,5% 1,7% 3,3% 41,3% A-18 90,3% 6,4% 1,1% 0,5% 1,7% 3,3% 39,4% A-19 89,8% 6,4% 1,1% 0,5% 2,2% 3,3% 41,0% A-20 90,2% 6,4% 1,1% 0,5% 1,7% 3,2% 42,8% A-21 90,8% 6,5% 1,1% 0,5% 1,1% 3,4% 43,6% A-22 90,2% 6,4% 1,1% 0,5% 1,7% 3,3% 40,0% A-23 90,1% 6,4% 1,0% 0,5% 1,9% 3,3% 39,5% A-24 90,0% 6,4% 1,0% 0,5% 2,0% 3,4% 39,5% A-25 89,8% 6,4% 1,0% 0,5% 2,3% 3,3% 39,5% A-26 89,7% 6,4% 1,0% 0,5% 2,4% 3,6% 38,9% A-27 90,1% 6,4% 1,0% 0,5% 2,0% 3,4% 38,7% A-28 90,0% 6,4% 1,0% 0,5% 2,0% 3,3% 43,0% A-29 89,9% 6,4% 1,0% 0,5% 2,1% 3,1% 37,8% A-30 90,1% 6,4% 1,0% 0,5% 1,9% 3,4% 38,1% Mittel 90,2% 6,4% 1,1% 0,5% 1,7% 3,2% 41,0% (1) „Erster aufbereiteter Formstoff“ bezeichnet hier die Menge an Formstoff aus dem jeweils vorhergehenden Zyklus, die nach Aufbereitung wieder eingesetzt wurde (2) Zudosierung von Wasser (3) Gemessener Wassergehalt der Mischung Tabelle 38: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden zur Bestimmung der Formstoffeigenschaften t f f t i r o i e t t e k e g - s t s ] l mi l k e g i t g i t t a h i t ] s ] ss l i e u e l t i r of n e g ] s ef ² e m f g ² m äl h k h a r k e y r e s g A-. n o k t % [ c c / u z c / c z a r s ti b Z bf n w u a e v it ur A g d N [ s s N u a [ d s G s e k ß e il u [ k A n ü r N* a F A G 0 0 G 1 A-1 90% 5,5% 23,0 42,2 146 71% A-2 81% 5,7% 21,1 36,2 135 69% A-3 73% 5,9% 22,6 35,2 134 67% A-4 66% 6,2% 20,9 32,5 135 77% A-5 60% 6,2% 21,1 39,1 151 73% A-6 54% 6,5% 21,6 43,4 134 70% A-7 49% 6,6% 22,3 33,0 123 71% A-8 44% 6,7% 21,3 36,2 117 63% A-9 39% 6,9% 22,1 38,5 115 63% A-10 36% 6,8% 20,1 38,1 145 59% A-11 32% 7,1% 21,7 36,6 128 63% A-12 29% 6,9% 21,2 37,8 124 59% A-13 26% 6,2% 21,2 41,5 143 56% A-14 24% 6,6% 21,1 35,8 126 63% A-15 22% 6,8% 21,2 36,2 131 55% A-16 20% 6,8% 22,2 46,7 137 60% A-17 18% 6,8% 20,6 37,5 127 51% A-18 16% 7,0% 21,5 33,4 115 68% A-19 14% 7,0% 21,1 33,1 126 63% A-20 13% 7,0% 20,6 35,6 149 57% A-21 12% 6,4% 21,9 38,6 154 53% A-22 11% 6,4% 21,4 36,1 136 60% A-23 9% 6,3% 19,3 35,6 138 57% A-24 9% 6,5% 21,5 36,3 119 64% A-25 9% 6,5% 20,5 34,1 129 63% A-26 8% 6,8% 19,8 33,0 126 52% A-27 7% 6,8% 21,2 34,6 123 57% A-28 6% 6,5% 18,7 30,9 144 53% A-29 6% 6,9% 20,4 35,9 160 54% A-30 5% 6,8% 22,0 33,1 130 50% Mittel 6,6% 21,2 36,5 133 61,4% Tabelle 39: Analyse von Proben aus einzelnen Zyklen tl a e d ß ar t h e ö gs l i s s ] t ] t ] t ] g r l ti et m u u l l l l ff ] g l n h e n ] k r y e % v . a % a % a % % w h e . w h e . w h r ] a k a m e . o % w t s . w o m Z- gi nr 5. Z h ül e G- e G- e G- e m e K e m [ S F ß ä o k 2 1 w , e G G [ C G [ N G [ S G [ m G äl [ r el A m h ni G e 0 < [ h c tt i ci F S M el G A-1 3,30 2,18 0,04 0,04 10,6 0,31 51 60,2 2,1 A-5 2,80 1,36 0,02 0,02 10,3 0,31 51 59,1 2,7 A-10 2,52 1,05 0,01 0,01 10,3 0,31 51 58,7 2,8 A-15 2,29 0,82 0,01 0,01 10,6 0,30 52 59,2 3,3 A-20 0,58 0 0 10,5 0,31 52 57,4 4,0 A-23 2,07 A-25 0,45 0 0 11,0 0,31 52 56,9 4,4 A-27 2,01 A-29 1,93 A-30 0,31 0 0 10,9 0,31 52 58,6 3,9 Wie erwartet kann eine sukzessive Abnahme des Glühverlusts der Proben beobachtet wer- den, da mit zunehmender Zyklenzahl weniger organisches Material im Formstoff vorliegt. Dies zeigt auch die sukzessive Abnahme der Gehalte von Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel (Tabelle 39). Die Formstoffeigenschaften bleiben hierbei wesentlich unverändert (Tabelle 38). Trotz abnehmendem Anteil an Kohlenstoff werden keine Gussfehler beobachtet, und die Oberflächenrauheit der Gussteile verändert sich durch das Verringern des Kohlenstoffan- teils nicht wesentlich (Tabelle 40). Tabelle 40: Oberflächenrauheiten von Gussteilen, die im Laufe der Versuchsreihe A hergestellt wurden Zyklus A-1 A-5 A-10 A-15 A-20 A-23 A-27 A-30 Mittel Anteil des Ausgangsform- stoffs [Gew.%] 90% 60% 36% 22% 13% 9% 7% 5% Oberflächenrauheit des Gussteils [µm] 249 250 254 277 253 253 278 290 263 Standardabweichung der Oberflächen-rauheit des 34 29 19 30 29 34 8 26 26 Gussteils [µm] 3.2 Versuchsreihe mit Zuschlag von organisch gebundenem Kernsand (Versuchsreihe B) Beim Herstellen der Form (s.o. Schritt (2)) werden ColdBox-Kerne (siehe Punkt 0.2 oben) eingelegt, die in der Mitte komplett zerfallen und nicht mehr vom Formstoff getrennt werden können. In dieser Versuchsreihe mit 30 Zyklen (B1-B30, vgl. Tabelle 41) wurde ausgehend vom oben beschriebenen aufbereiteten Ausgangsformstoff aus einer Bremsscheiben-Gießerei ein zweiter aufbereiteter Formstoff (vgl. Fig.4) hergestellt durch Aufbereiten von Kernen zugegeben, die mit Cold-Box Bindemittel hergestellt worden waren; d.h. in jedem weiteren Zyklus wird der aufbereitete Formstoff aus dem vorigen Zyklus (erster aufbereiteter Form- stoff) aufgefrischt mit zweitem aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Kernen, die mit Cold-Box Bindemittel hergestellt worden waren. Tabelle 41: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischung in den einzelnen Zyklen ) r 1 - e ( x t o ]l i ) i n o ]l i vi t r ) 3 t i ]l i e s 2 ( (t i e su r t l e f t f ] ot li B e dl d n et t k et i n n e et d n d et s a ]l i l e a k h r a y s Z r er s t E e b m n o a A Cs n A. B f r e A. A n e A. W t e n e bt A gr h u o -. e a F w b r e a e w K e b w b w b . e c i G a e a G g e G a g w e s s dr G g [ g [ [ u Z u Z u Z [ u Z G [ a e W V B-1 91,8% 4,4% 1,1% 0,5% 2,2% 2,8% 42,2% B-2 92,0% 4,4% 1,1% 0,5% 1,9% 3,0% 38,5% B-3 91,6% 4,8% 1,1% 0,5% 1,9% 3,0% 40,6% B-4 91,6% 4,8% 1,1% 0,5% 2,0% 3,1% 42,1% B-5 91,8% 4,8% 1,1% 0,5% 1,8% 3,0% 39,4% B-6 91,7% 4,8% 1,1% 0,5% 1,9% 2,9% 40,0% B-7 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,1% 3,1% 43,0% B-8 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,1% 3,0% 41,7% B-9 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,1% 3,0% 40,5% B-10 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,1% 3,1% 40,5% B-11 91,4% 4,8% 1,1% 0,5% 2,2% 3,1% 39,5% B-12 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,1% 2,9% 39,0% B-13 91,4% 4,8% 1,1% 0,5% 2,2% 3,1% 39,6% B-14 91,4% 4,8% 1,1% 0,5% 2,2% 3,2% 39,7% B-15 91,3% 4,8% 1,1% 0,5% 2,3% 3,3% 41,7% B-16 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,1% 3,2% 40,0% B-17 91,3% 4,8% 1,1% 0,5% 2,3% 3,3% 41,2% B-18 91,4% 4,8% 1,1% 0,5% 2,2% 3,1% 40,0% B-19 91,0% 4,8% 1,1% 0,5% 2,6% 3,0% 40,1% B-20 91,4% 4,8% 1,1% 0,5% 2,3% 3,3% 39,1% B-21 91,2% 4,8% 1,1% 0,5% 2,4% 3,5% 41,5% B-22 91,3% 4,8% 1,1% 0,5% 2,3% 3,2% 39,1% B-23 91,4% 4,8% 1,1% 0,5% 2,2% 3,3% 40,6% B-24 91,3% 4,8% 1,1% 0,5% 2,3% 3,2% 41,8% B-25 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,1% 3,4% 40,7% B-26 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,1% 3,3% 40,4% B-27 91,6% 4,8% 1,1% 0,5% 2,0% 3,2% 39,2% B-28 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,1% 3,1% 40,2% B-29 90,9% 4,8% 1,1% 0,5% 2,7% 3,3% 41,7% B-30 91,2% 4,8% 1,1% 0,5% 2,4% 3,3% 41,5% Mittel 91,5% 4,8% 1,1% 0,5% 2,2% 3,1% 40,5% (1) „Erster aufbereiteter Formstoff“ bezeichnet hier die Menge an Formstoff aus dem jeweils vorhergehenden Zyklus, die nach Aufbereitung wieder eingesetzt wurde (2) Zudosierung von Wasser (3) Gemessener Wassergehalt der Mischung Tabelle 42: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden zur Bestimmung der Formstoffeigenschaften ff t r o i t t e e s ]l i l a k - g g is ti s t u e l t i m r e o t h i e t s ] ² F Z] ² s ä l e l h kr k er f n s A g n ] e fkm c N m c h a c z a y Z e b g . f n w o t % [ c u / * u a e v it r N [ 0 / 0 N [ r u s t d i b e ß e i A g s G u [ k d A n 1 s k l ür a F A G G B-1 92% 5,2% 22,5 38,2 147 53% B-2 85% 5,6% 21,8 33,0 133 53% B-3 77% 5,6% 22,1 30,2 130 65% B-4 71% 5,6% 21,4 30,5 127 63% B-5 65% 5,8% 21,3 31,7 136 63% B-6 60% 5,7% 21,4 33,3 135 62% B-7 54% 5,6% 19,8 33,7 139 57% B-8 50% 5,8% 20,5 31,0 155 67% B-9 46% 5,9% 20,4 31,7 142 54% B-10 42% 5,6% 20,6 37,2 143 58% B-11 38% 5,8% 20,1 31,7 127 59% B-12 35% 6,0% 20,9 32,2 130 50% B-13 32% 6,1% 20,4 30,4 126 55% B-14 29% 6,1% 18,9 33,7 163 51% B-15 27% 6,1% 19,0 34,0 160 52% B-16 24% 6,0% 19,7 32,4 154 50% B-17 22% 6,1% 19,2 34,1 136 57% B-18 20% 6,1% 18,3 34,4 172 61% B-19 18% 5,7% 17,8 31,8 152 61% B-20 17% 5,6% 19,0 32,3 133 61% B-21 15% 5,7% 18,3 31,7 144 52% B-22 14% 6,3% 18,8 32,7 169 53% B-23 13% 6,2% 18,9 31,5 159 55% B-24 12% 6,5% 18,3 31,9 177 57% B-25 11% 6,2% 18,8 32,5 135 58% B-26 10% 6,3% 18,5 34,5 141 53% B-27 9% 6,4% 18,2 31,5 152 60% B-28 8% 6,1% 18,6 30,1 141 60% B-29 7% 6,2% 18,3 33,0 137 55% B-30 7% 5,5% 19,8 30,9 125 62% Mittel 5,9% 19,7 32,6 144 57,3% Tabelle 43: Analyse von Formstoffproben aus ausgewählten Zyklen ff r o e t - e e ß s ti l i s t s ]l e i t t m r et s u l ] tl a ] tl a ] f tl a ] f o ö ts ] r g l e et n h k g n m m] ul k i y e o r f n r s A % . e w h % e . w h % e . w h e % . % w m . w r o ] a m Z i - ß d a a nr 5 % w Z e b g f n w v u a g e h ü e G Ge Ge G l G [ - CG [ - N G [ G- e S G m [ äl e K m h G e S ä r c [ r [ F m e h g o k 2 1, e G l A ci ni e 0 < [ A s u [ S tt A i e M l F G B-1 92% 3,60 2,41 0,04 0 10,9 0,3 53 59,2 3,08 B-4 71% 3,33 1,91 0,04 0,03 10,8 0,29 54 60,1 3,91 B-8 50% 3,03 1,59 0,05 0,03 11,0 0,29 54 58,0 4,97 B-12 35% 2,76 1,25 0,04 0,01 11,0 0,29 54 57,9 5,31 B-16 24% 2,74 1,18 0,05 0,01 10,8 0,3 52 57,3 4,82 B-20 17% 2,56 0,95 0,04 0,01 10,9 0,31 53 56,5 4,95 B-24 12% 2,46 0,75 0,04 0,01 10,8 0,32 51 56,7 4,12 B-28 8% 2,29 0,71 0,04 0,01 10,9 0,31 52 56,0 4,34 B-30 7% 2,32 0,65 0,04 0,01 10,8 0,31 51 56,2 4,22 Die Formstoffanalytik (Tabelle 43) zeigt, dass der Glühverlust des Formstoffs mit fortschrei- tender Zyklenzahl abnimmt. Gleichzeitig reduziert sich der Gehalt an Kohlenstoff (C), Schwefel und Stickstoff (N), wobei der C- und der N-Gehalt gegen Grenzwerte laufen, die durch den Zuschlag von Cold Box gebundenem Kernsand bestimmt werden. Die Formstof- feigenschaften bleiben hierbei wesentlich unverändert (Tabelle 42). Auch in dieser Versuchsreihe wird die Oberflächenrauheit der Gussteile bestimmt (Tabelle 44). Es wird beobachtet, dass trotz abnehmendem Anteils an Kohlenstoff im Formstoff gute Oberflächen erhalten werden. Es können keine Gussfehler beobachtet werden. Tabelle 44: Oberflächenrauheiten von Gussteilen, die im Laufe der Versuchsreihe B hergestellt wurden Zyklus B-1 B-4 B-6 B-8 B-12 B-16 B-20 B-24 B-30 Mittel Anteil des Ausgangs- 92% 71% 60% 50% 35% 24% 17% 12% 7% formstoffs Oberflächenrauheit 248 231 287 296 266 282 289 309 276 276 des Gussteils [µm] Standardabweichung 31 40 41 51 38 54 47 56 29 43 der Oberflächenrauheit des Gussteils [µm] 3.3 Versuchsreihe mit Zuschlag von anorganisch gebundenem Kernsand (Versuchsreihe C) Beim Herstellen der Form (s.o. Schritt (2)) werden anorganisch gebundene Kerne (Binde- mittel Cordis 9477 / Anorgit 9476, siehe Punkt 0.2 oben) eingesetzt, die nur in der Rand- schicht zerfallen, aber sehr leicht von Hand zerkleinert werden können. In dieser Versuchsreihe mit 30 Zyklen (C1-C30, vgl. Tabelle 45) wurde zum oben beschrie- benen aufbereiteten Ausgangsformstoff aus einer Bremsscheiben-Gießerei (Punkt 0.2) ein zweiter aufbereiteter Formstoff (vgl. Fig.4) hergestellt durch Aufbereiten von Kernen zu- gegeben, die mit Wasserglas-Bindemittel (Anorgit/Cordis-System) hergestellt worden wa- ren; d.h. in jedem weiteren Zyklus wird der aufbereitete Formstoff aus dem vorigen Zyklus (erster aufbereiteter Formstoff) aufgefrischt mit zweitem aufbereitetem Formstoff herge- stellt durch Aufbereiten von Kernen, die mit Wasserglas-Bindemittel (Anorgit/Cordis-Sys- tem hergestellt worden waren. Tabelle 45: Zusammensetzung und Verdichtbarkeit der Formstoffmischung in den einzelnen Zyklen r ) ti ) e n vi r e ) 3 ti s t f 1 f ( ] ] l l i d i e u r t ot ] l n i e t t i d ] l i e s 2 ( ( t s ]l t e i l a kr l e et k t i ot e e y s e b n a r s t n a s n A e B n d A A n a A W et h a n e bt Z r E e b m f r u o A. g w u nr . Z e w e e . b w e e b . e a w A g e b r h a . e s c i d a F e K G G [ [ a g u G [ g Z u Z G [ g w u e s Z G [ a r e W V C-1 91,6% 4,8% 1,1% 0,5% 2,0% 2,7% 42,2% C-2 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,3% 3,0% 38,5% C-3 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,3% 3,1% 40,6% C-4 91,7% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 2,9% 42,1% C-5 91,8% 4,5% 1,1% 0,5% 2,1% 3,1% 39,4% C-6 91,8% 4,5% 1,1% 0,5% 2,1% 3,2% 40,0% C-7 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,3% 3,3% 43,0% C-8 90,7% 4,5% 2,0% 0,5% 2,4% 3,5% 41,7% C-9 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,3% 40,5% C-10 91,3% 4,5% 1,1% 0,5% 2,5% 3,5% 41,7% C-11 91,5% 4,5% 1,1% 0,5% 2,4% 3,1% 38,9% C-12 90,9% 4,5% 1,6% 0,5% 2,5% 3,6% 40,6% C-13 91,5% 4,5% 1,1% 0,5% 2,3% 3,4% 41,8% C-14 91,5% 4,5% 1,1% 0,5% 2,3% 3,6% 40,2% C-15 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,3% 39,8% C-16 91,5% 4,5% 1,1% 0,5% 2,3% 3,4% 40,2% C-17 91,5% 4,5% 1,1% 0,5% 2,4% 3,6% 41,3% C-18 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,4% 39,4% C-19 91,4% 4,5% 1,1% 0,5% 2,5% 3,6% 42,2% C-20 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,7% 39,8% C-21 92,8% 4,6% 0,0% 0,5% 2,1% 3,3% 39,7% C-22 91,8% 4,5% 1,1% 0,5% 2,1% 3,4% 39,4% C-23 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,1% 39,3% C-24 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,4% 41,6% C-25 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,4% 39,4% C-26 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,1% 3,3% 40,0% C-27 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,6% 40,4% C-28 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,3% 39,5% C-29 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,4% 3,6% 42,0% C-30 91,5% 4,5% 1,1% 0,5% 2,2% 3,3% 41,7% Mittel 91,6% 4,5% 1,1% 0,5% 2,3% 3,3% 40,6% (1) „Erster aufbereiteter Formstoff“ bezeichnet hier die Menge an Formstoff aus dem jeweils vorhergehenden Zyklus, die nach Aufbereitung wieder eingesetzt wurde (2) Zudosierung von Wasser (3) Gemessener Wassergehalt der Mischung Tabelle 46: Kennwerte von Proben, die in den jeweiligen Zyklen entnommen wurden zur Bestimmung der Formstoffeigenschaften ff t i r ot e t s ] l i tl e a k - gi g t is l s u e l t m r et h e s e ] ² F Z ] ² s äl h a k i e o r f n s A g n ] fkm c N m c h z y Z e b g . f n w o t % [ c u / * u a e v r N 0 / cr u s ti G it d [ 0 1 N [ d s e k A g s u [ k A n ü r a A G G C-1 92% 5,1% 21,36 33,6 142 C-2 84% 5,1% 21,56 33,4 129 C-3 77% 5,5% 21,48 28,8 117 C-4 71% 5,5% 20,49 34,5 145 C-5 65% 5,5% 20,39 32,3 139 C-6 59% 5,6% 19,62 29,2 119 C-7 54% 5,4% 19,43 29,2 117 C-8 49% 5,9% 19,78 33,9 119 C-9 45% 6,1% 19,46 34,1 154 C-10 41% 6,0% 19,57 30,1 108 C-11 38% 6,0% 18,84 35,5 175 C-12 34% 6,0% 20,42 32,6 111 C-13 31% 6,2% 19,72 33,2 142 C-14 29% 5,9% 19,84 31,2 125 C-15 26% 6,0% 19,89 29,2 126 C-16 24% 6,1% 19,7 34,7 135 C-17 22% 6,1% 19,63 30,9 123 C-18 20% 6,2% 20,32 28,7 127 C-19 18% 5,9% 19,97 33,5 142 C-20 17% 5,7% 19,75 31,3 113 C-21 16% 5,2% 18,37 31,6 139 C-22 14% 5,3% 19,08 27,3 121 C-23 13% 5,3% 18,4 26,3 150 C-24 12% 5,8% 19,78 34,4 152 C-25 11% 6,6% 19,04 31,1 146 C-26 10% 6,7% 18,91 32,3 172 C-27 9% 6,5% 20,4 30,3 111 C-28 9% 6,4% 19,47 34,3 152 C-29 8% 6,6% 20,22 31,1 115 C-30 7% 6,4% 18,94 34,7 167 Mittel 5,9% 19,8 30,0 134 Tabelle 47: Analyse von Proben aus ausgewählten Zyklen e re ef ß ti e l i s r t f ]l i t s ] t ] t ] t ] f o ö ] r l k et m] l et f o et u l l a l a l a t s g n ] h gi n u e k t i t n r % . h % . h % . h % . % . r a ß a m% . y s Z r er s E e b m A e f r . v h w e e Gw e e Gw e e Gw e m mw e o K m Z m - S ä m nr o 5 2 w e u o w F e ü G - G - G - G äl G e [ F h k 1, G G l G [ C [ N [ S [ h [ r el A ci ni 0 < [ a [ c S tt i el e G F M C-1 92% 3,49 1,82 0,03 0,02 10,9 0,3 52 59,7 2,84 C-4 71% 3,01 1,63 0,03 0,02 10,8 0,31 52 57,5 3,78 C-8 49% 2,84 1,28 0,02 0,01 12,17 0,29 56 56,4 5,49 C-12 34% 2,53 1,07 0,02 0,02 11,92 0,3 54 55,4 5,2 C-16 24% 2,33 0,62 0,01 0,01 11,63 0,29 55 56,9 5,44 C-20 17% 2,17 0,52 0 0,01 12,14 0,29 56 54,8 6,08 C-24 12% 2,05 0,45 0 0 11,78 0,3 55 54,8 5,27 C-27 9% 1,79 0,4 0 0 11,22 0,31 53 55,6 4,5 C-30 7% 1,91 0,38 0 0 10,83 0,31 52 55,1 4,25 Die Versuche zeigen deutlich die sukzessive Abnahme des Glühverlusts und der Gehalte von Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel mit zunehmendem Austausch des Formstoffs (Ta- belle 47). Die Formstoffeigenschaften bleiben hierbei wesentlich unverändert (Tabelle 46). Trotz abnehmendem Anteil an Kohlenstoff wurden keine Gussfehler beobachtet, und die Oberflächenrauheit der Gussteile verändert sich durch das Verringern des Kohlenstoffan- teils nicht (Tabelle 48). Tabelle 48: Oberflächenrauheiten von Gussteilen, die im Laufe der Versuchsreihe hergestellt wurden Zyklus C-1 C-6 C-11 C-16 C-19 C-23 C-24 C-25 C-27 C-30 Mittel Anteil des Ausgangsformstoffs 92% 59% 38% 24% 18% 13% 12% 11% 9% 7% [Gew.%] Oberflächenrauheit des Gussteils 297 280 310 305 341 293 288 296 256 289 295 [µm] Standard- abweichung der Oberflächenrauheit 41 28 62 60 52 41 40 38 35 47 44 des Gussteils [µm] 3.4 Deponieklasse des aufbereiteten Formstoffs Aus allen drei Versuchsreihen wird der aufbereitete Formstoff nach dem 30. Zyklus (A-30, B-30 bzw. C-30) untersucht und die erhaltenen Werte mit denen des Ausgangsformstoffs verglichen (Tabelle 49, die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nach- weisgrenze liegen). Hierbei wurde folgendes festgestellt: Gemäß der deutschen Verordnung über Deponien und Langzeitlager (Deponieverord- nung) vom 04.07.2020 ist der aufbereitete Ausgangsformstoff (Ausgangssand) aufgrund seines Glühverlustes, TOC-Wertes (Total Organic Carbon) und seines Phenolindex der Deponieklasse II zuzuordnen. Der aufbereitete Formstoff der Versuchsreihe B weist ledig- lich einen für die Einstufung in Deponieklasse I leicht zu hohen TOC-Wert auf, und ist daher Deponieklasse II zuzuordnen, wobei eine weitere Absenkung des TOC-Werts aber durch fortgesetzten Austausch oder Einsatz eines anderen ColdBox-Bindemittels möglich ist. Die aufbereiteten Formstoffe aus den Versuchsreihen A und C fallen in die Deponie- klasse I. Tabelle 49 (Die Abkürzung NG zeigt an, dass die Messwerte unter der Nachweisgrenze liegen) Bestimmung aus der Originalsubstanz Parameter Einheit Ausgangssand A-30 B-30 C-30 Trockenmasse (1) Gew.% 100 100 100 99,5 Glühverlust (550 °C) (2) Gew.% TS 3,1 2,1 2,1 1,5 TOC (3) Gew.% TS 2,6 0,4 0,8 0,3 Extrahierbare lipophile Stoffe (4) Gew.% TS 0,05 < 0,02 < 0,02 < 0,02 Bestimmung aus dem 10:1-Schütteleluat nach DIN EN 12457-4: 2003-01 Parameter Einheit Ausgangssand A-30 B-30 C-30 pH-Wert bei 23,3°C +/- 0,2°C (5) 9,8 9,9 9,7 10,1 Wasserlöslicher Anteil (6) Gew.% 0,43 1,20 0,95 0,25 Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen (6) mg/l 430 1200 950 250 Fluorid (F) (7) mg/l < NG 2,1 < NG < NG Chlorid (Cl) (7) mg/l 3,4 7,4 5,9 5,8 Sulfat (SO4) (7) mg/l 23 12 5,2 8,5 Cyanid leicht freisetzbar / Cyanid frei (8) mg/l < NG < NG < NG < NG Antimon (Sb) (9) mg/l 0,012 < NG 0,001 < NG Arsen (As) (9) mg/l 0,134 0,005 0,003 0,006 Barium (Ba) (9) mg/l 0,015 0,087 0,049 0,020 Blei (Pb) (9) mg/l 0,002 0,003 0,003 < NG Cadmium (Cd) (9) mg/l < NG < NG < NG < NG Chrom (Cr) (9) mg/l < NG < NG < NG < NG Kupfer (Cu) (9) mg/l < NG < NG < NG < NG Molybdän (Mo) (9) mg/l 0,002 < NG 0,001 0,001 Nickel (Ni) (9) mg/l < NG 0,001 < NG < NG Quecksilber (Hg) (10) mg/l < NG < NG < NG < NG Selen (Se) (9) mg/l 0,002 < NG 0,001 0,001 Zink (Zn) (9) mg/l < NG 0,02 < NG < NG Gelöster org. Kohlenstoff (DOC) (11) mg/l 11 10 2,6 7,0 Phenolindex, wasserdampf-flüchtig (12) mg/l 0,28 0,01 1,2 < NG 1. Bestimmt gemäß DIN EN 14346: 2007-03 2. Bestimmt gemäß DIN EN 15169: 2007-05 3. Bestimmt gemäß DIN EN 15936: 2012-11 (AN,L8: Ver.A; FG,F5:Ver.B) 4. Bestimmt gemäß Mitteilung der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall Mitteilung 35 kurz: KW/04: 2019-09 5. Bestimmt gemäß DIN EN ISO 10523 (C5): 2012-04 6. Bestimmt gemäß DIN EN 15216: 2008-01 7. Bestimmt gemäß DIN EN ISO 10304-1 (D20): 2009-07 8. Bestimmt gemäß DIN EN ISO 14403-2: 2012-10 9. Bestimmt gemäß DIN EN ISO 17294-2 (E29): 2017-01 10. Bestimmt gemäß DIN EN ISO 12846 (E12): 2012-08 11. Bestimmt gemäß DIN EN 1484: 2019-04 12. Bestimmt gemäß DIN EN ISO 14402 (H37): 1999-12 3.5 BTX-Emissionspotential des aufbereiteten Formstoffes Der Ausgangsformstoff aus dem konditionierten Formstoffzyklus der Bremsscheibengie- ßerei und die Formstoffe aus den Zyklen A-30, B-30 und C-30 wurden hinsichtlich ihres BTX-Emissionspotentials untersucht. Hierfür werden die Proben nach Trocknung bei 105°C in einer Planetenkugelmühle (Retsch Planetary Ball Mill PM100CM) 2 Minuten bei 300 U/min unter kalten Bedingungen zerkleinert (Gefäß: 150ml Edelstahlbecher mit Edel- stahlkugeln). Es wird mindestens 12 Stunden bei -20°C gekühlt, d.h. der Mahlbecher der Planetenkugelmühle wurde vor Nutzung mindestens 12 Stunden bei -20°C gelagert, um eine übermäßige Erhitzung der Probe während des Mahlvorganges zu vermeiden. An- schließend werden 10 mg Probe in ein Pyrolyseröhrchen eingewogen. Von jeder Probe wird eine Doppelbestimmung durchgeführt. Die Messungen werden mit folgenden Equipment durchgeführt: ^ GERSTEL MPS ^ GERSTEL TDU 2 mit Pyrolysemodul ^ Gaschromatograph Agilent 8890B mit Massenspektrometer 5977 von Agilent ^ Kapillarsäule RESTEK 13868 RXI-624Sil MS, -60 °C-300 °C (320 °C): 30 m x 250 µm x 1.40.25 mm ^ Edelstahlmahlbecher 150 mL und Edelstahlmahlkugeln ^ Hamilton elektronischer Halter (VWR Art. Nr. HAMIDS86200) ^ Hamilton 1 µL Spritze (VWR Art. Nr.549-1224) ^ Carbotrap B verpackt Glass Inlet Liners (450 °C obere Temperaturgrenze) (Gerstel Art. Nr.013248-005-00) ^ Quarz Pyrolyse Röhrchen (Gerstel Art. Nr.018437-020-00) ^ Adsorbent Matrix Carbopack™ B, 60-80 Netz (VWR Art. Nr. SUPL20273) ^ Glaswolle, silanisiert (VWR Art. Nr. SERA22367.01) Es werden folgende Bedingungen eingehalten: Gaschromatographie (GC) Parameter ^ Temperaturprogramm 40 °C Starttemperatur, Haltezeit 4 min 20 °C/min auf 60 °C, Haltezeit 35 min 25 °C/min auf 300 °C, Haltezeit 10 min ^ Trägergas Helium 4.6 ^ Inlets Mode Solvent vent ^ Spülflow auf Splitausgang 100 mL/min at 0.02 min ^ Flussrate 50 mL/min bei 7.5 psi bis 0.01 min KAS Parameter (KAS= Kaltaufgabesystem - , d.h. die Probe wird pyroyisiert, die Pyrolysegasewerdden kondensiert und dann für die GC-Messung verflüchtigt) ^ Starttemperatur -4 °C ^ Äquilibrierungszeit 0.05 min ^ Einsatz Cryo Cooling ja: ^ Temperaturrampe 1 16 °C/s, Endtemperatur 150 °C, Haltezeit 0.1 min ^ Temperaturrampe 2 12 °C/s, Endtemperatur 320 °C, Haltezeit 10 min Kalibrationsmethode: MSD Parameter (MSD = Massenspektrometrischer Detektor) ^ Tune File etune ^ Transferline Temperatur 300 °C ^ Ionenquelle Temperatur 230 °C ^ Quad Temperatur 150 °C ^ Verstärkungsfaktor 1.000 ^ Ionisierungsmode Elektronenstoßionisation (EI), 70 eV ^ Lösungsmittel-Einwirkungszeit 5.5 min ^ Mode Scan Mode, Massenbereich 35-400 amu, Threshold 40, Scangeschwindigkeit 1562 u/s TDU Parameter (TDU = Thermal Desorption Unit) ^ Starttemperatur 25 °C ^ Verzögerungszeit 0.60 min. ^ Temperaturrampe 1 Rate: 600 °C/min Endtemperatur: 350 °C Haltezeit: 5.10 min Pyrolyse Parameter ^ Vorlaufzeit 0.10 min ^ Starttemperatur 350°C ^ Startzeit 4 min ^ Heizgerät off ja Die Kalibrierung erfolgte mit Standards auf Basis von Benzol, Toluol; m- und p-Xylol; Styrol; o-Xylol, Ethylbenzol, Cumol. Probenmethode: MSD Parameter ^ Tune File etune ^ Transferline Temperatur 300 °C ^ Ionenquelle Temperatur 230 °C ^ Quad Temperatur 150 °C ^ Verstärkungsfaktor 1.000 ^ Ionisierungsmode Elektronenstoßionisation (EI), 70 eV ^ Lösungsmittel-Einwirkungszeit 0 min ^ Mode Scan Mode, Massenbereich 35-400 amu, Threshold 40, Scangeschwindigkeit 1562 u/s TDU Parameter ^ Starttemperatur 25 °C ^ Verzögerungszeit 0.60 min. ^ Temperaturrampe 1 Rate: 100 °C/min Endtemperatur: 35 °C Haltezeit: 11.10 min ^ Temperaturrampe 2 Rate: 600 °C/min Endtemperatur: 50 °C Pyrolyse Parameter ^ Vorlaufzeit 0.10 min ^ Starttemperatur 900 °C ^ Startzeit 10 min ^ Heizgerät off ja Kennzahlen der Methode Linearität Benzol: R2 = 0,989122 Toluol: R2 = 0,993010 Ethylbenzol: R2 = 0,992232 m-,p-Xylol: R2 = 0,996029 o-Xylol: R2 = 0,998304 Styrol: R2 = 0,997786 Cumol: R2 = 0,997454 Arbeitsbereich Benzol: 500-10000 ng (absolut), 50-1000 mg/kg Toluol: 500-10000 ng (absolut), 50-1000 mg/kg Ethylbenzol: 15-300 ng (absolut), 2-30 mg/kg m-,p-Xylol: 45-900 ng (absolut), 5-90 mg/kg o-Xylol: 20-250 ng (absolut), 2-25 mg/kg Styrol: 45-900 ng (absolut), 5-90 mg/kg Cumol: 81-500 ng (absolut), 8-50 mg/kg Nachweisgrenze Benzol: LOD = 1,30 ng (absolut) Toluol: LOD = 1,82 ng (absolut) Ethylbenzol: LOD = 0,05 ng (absolut) m-,p-Xylol: LOD = 0,29 ng (absolut) o-Xylol: LOD = 0,04 ng (absolut) Styrol: LOD = 0,14 ng (absolut) Cumol: LOD = 26,68 ng (absolut) Bestimmungsgrenze Benzol: BG = 3,94 ng (absolut), 0,39 mg/kg Toluol: BG = 4,97 ng (absolut), 0,50 mg/kg Ethylbenzol: BG = 0,09 ng (absolut), 0,01 mg/kg m-,p-Xylol: BG = 0,61 ng (absolut), 0,06 mg/kg o-Xylol: BG = 0,07 ng (absolut), 0,01 mg/kg Styrol: BG = 0,20 ng (absolut), 0,02 mg/kg Cumol: BG = 80,84 ng (absolut), 8,08 mg/kg Die Auswertung erfolgte mit der Software MassHunter. Die in Tabelle 50 dargestellten Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Schadstoffemissionen durch Einsatz eines erfindungsgemäßen Additivs deutlich abgesenkt werden können. Ins- besondere in Verbindung mit anorganischen Kernen oder bei Zulauf von frischem Form- grundstoff (Neusand) in den Formstoffkreislauf wird das Emissionspotential deutlich abge- senkt. Auch bei Zulauf von ColdBox-Kernsand wird ein deutlicher Effekt beobachtet. Das Emissionspotential verringert sich im Modellfall um über 45%. Tabelle 50: Pyrolyse (GC-MS) der Formstoffe nach 30 Zyklen im Vergleich zum Ausgangs- formstoff (alle Angaben als mg Emission / kg Probenmaterial) Probe Ausgangs- Versuchsreihe A Versuchsreihe B Versuchsreihe C formstoff nach 30 Zyklen nach 30 Zyklen nach 30 Zyklen Parameter Einheit Benzol mg/kg 309 27 188 37 Toluol mg/kg 82 5 25 7 Ethylbenzol mg/kg 9 < 2 < 2 < 2 m-, p-Xylol mg/kg 12 < 5 < 5 < 5 o-Xylol mg/kg < 2 < 2 < 2 < 2 Styrol mg/kg < 16 < 16 < 16 < 16 Cumol mg/kg < 8 < 8 < 8 < 8 BTEX bei 900°C mg/kg 412-414 37-46 213-222 44-53 In Tabelle 50 bedeuten Angaben „< …“, dass der Gehalt an der entsprechenden BTEX- Verbindung unterhalb ihrer Nachweisgrenze liegt. Für die Wertebereiche in der Zeile „BTEX bei 900 °C“ gilt: Der untere Grenzwert entspricht der Summe der Gehalte an BTEX-Verbindungen, die oberhalb der jeweiligen Nachweisgrenze liegen, so dass ein Wert bestimmt werden konnte (im Fall des Ausgangsformstoffs sind dies Benzol, Toluol, Ethylbenzol und m-, p-Xylol). Der obere Grenzwert entspricht der Summe aus dem unteren Grenzwert und den Nach- weisgrenzen jeder BTEX-Verbindungen, deren Gehalt unter der jeweiligen Nachweis- grenze liegt (im Fall des Ausgangsformstoffs sind dies o-Xylol, Styrol und Cumol).

Claims

1. Verfahren zum Verringern von kohlenstoffbasierten Emissionen und/oder kohlenstoffbasierten Gussfehlern während eines zwei oder mehr Zyklen umfassenden Formstoffkreislaufs eines Smektit-haltigen Ton enthaltenden Formstoffs, umfassend - Verringern des Kohlenstoffgehalts im Formstoff, so dass ein in einem späteren Zyklus hergestellter Formstoff einem geringeren Kohlenstoffgehalt besitzt als ein in einem früheren Zyklus hergestellter Formstoff, und - in einem oder mehreren späteren Zyklen der besagten zwei oder mehr Zyklen des Formstoffkreislaufs Zuschlagen eines Additivs, das mindestens eine dehydratisierbare anorganische Verbindung enthält, die bei einer Temperatur von 150 °C oder mehr Wasser abspaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgenden Schritten: - in einem früheren Zyklus der besagten zwei oder mehr Zyklen des Formstoff- kreislaufs Abgießen in einer Form umfassend durch Smektit-haltigen Ton ge- bundenen Formstoff, wobei ein abgegossener Formstoff resultiert, - Aufbereiten des im früheren Zyklus abgegossenen Formstoffs, wobei der auf- bereitete Formstoff Kohlenstoff umfasst, so dass ein erster aufbereiteter Formstoff resultiert, - in einem späteren Zyklus der besagten zwei oder mehr Zyklen des Formstoff- kreislaufs Herstellen eines Formstoffs umfassend (i) ersten aufbereiteten Formstoff, und (ii) Zuschlagstoffe umfassend - das Additiv wie in Anspruch 1 definiert - und einen oder mehrere Rohstoffe aus der Gruppe bestehend aus - Formgrundstoff, - einem zweiten aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Formstoff aus nicht abgegossenen For- men und/oder Kernen und/oder Teilen davon, - einem dritten aufbereiteten Formstoff hergestellt durch Aufbereiten von Formstoff aus außerhalb des Formstoff- kreislaufs abgegossene Formen und/oder Kernen und/o- der Teilen davon, - sowie optional Smektit-haltiger Ton, wobei das Herstellen des Formstoffs so erfolgt, dass er eine geringere Kon- zentration an Kohlenstoff umfasst als der im früheren Zyklus hergestellte Formstoff.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Additiv eine oder beide Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumhydroxid und Mag- nesiumhydroxid umfasst, wobei vorzugsweise das Herstellen des Formstoffs im späteren Zyklus so erfolgt, dass der hergestellte Formstoff eine höhere Gesamtkonzentration an Aluminium- hydroxid und/oder Magnesiumhydroxid umfasst als der erste aufbereitete Formstoff aus dem früheren Zyklus.
4. Verfahren nacheinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der aufbereitete Form- stoff aus dem früheren Zyklus mindestens einen Glanzkohlenstoffbildner und/oder dessen beim Abgießen entstandene kohlenstoffhaltige Umsetzungsprodukte ent- hält.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im späteren Zyklus zum Herstellen des Formstoffs als weiterer Zuschlagstoff Kohlenstoff in Form von einem oder mehreren Glanzkohlenstoffbildnern zugegeben wird, wobei die Gesamt- masse des mit Glanzkohlenstoffbildnern zugeführten Kohlenstoffs geringer ist als die Gesamtmasse des Kohlenstoffs, der im früheren Zyklus durch Emissionen und Formstoffaustrag entfernt worden ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kohlenstoffgehalt im Formstoff über 2 Zyklen, bevorzugt über mindestens 10 Zyklen, besonders be- vorzugt über mindestens 15 Zyklen sukzessive vermindert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im früheren Zyklus ein Abgießen erfolgt in einer Form mit mindestens einem eingesetzten Kern.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Kern mit einem organischen Bindemittel her- gestellt wurde, oder mit einem anorganischen Bindemittel hergestellt wurde.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei der im früheren Zyklus abgegossene Kern mit einem organischen Bindemittel hergestellt wurde, und der im späteren Zyklus hergestellte Formstoff Kohlenstoff enthält, wobei min- destens 70 Gew%, vorzugsweise mindestens 80 Gew%, und besonders bevorzugt mindestens 90 Gew%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95% des Kohlenstoffs aus dem organischen Bindemittel von abgegossenen und nicht abgegossenen Ker- nen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil des Alumi- niumhydroxids mindestens 80 % beträgt, bevorzugt mindestens 90 %, und beson- ders bevorzugt mindestens 95 %, ganz besonders bevorzugt 99% bezogen auf die Gesamtmasse von Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid im Additiv.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im früheren Zyklus ein Abgießen erfolgt in einer Form ohne eingesetzten Kern.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der im Kreislauf geführte Form- stoff zum Herstellen von Formen für den Eisenguss verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend - Verringern des Schwefelanteils im Formstoff, so dass ein in einem späteren Zyklus hergestellter Formstoff einem geringeren Schwefelanteil besitzt als ein in einem früheren Zyklus hergestellter Formstoff.
14. Verwendung des Additives wie in Anspruch 1 definiert in einem Verfahren nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Verwendung des Additives wie in Anspruch 1 definiert als Ersatz für Glanzkohlen- stoffbildner in mit Smektit-haltigem Ton gebundenen Formen für den Eisenguss.
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