DGUV Information 209-028 - Auftreten von Dioxinen (PCDD/PCDF) bei der Metallerze...

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Abschnitt 5.4, Gießerei
Abschnitt 5.4
Auftreten von Dioxinen (PCDD/PCDF) bei der Metallerzeugung und Metallbearbeitung (bisher: BGI 722)
Titel: Auftreten von Dioxinen (PCDD/PCDF) bei der Metallerzeugung und Metallbearbeitung (bisher: BGI 722)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 209-028
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 5.4 – Gießerei

5.4.1
Eisengießerei

Die Entstehung von Dioxinen in Gießereien kann für einen Großteil der dortigen Produktionsabläufe und Verfahren aufgrund der oftmals fehlenden Voraussetzungen für die Bildung dieser Verbindungen ausgeschlossen werden. Dies wird auch durch Messprogramme an exemplarischen Gießereiarbeitsplätzen und den VDG (Verband Deutscher Gießereifachleute) bestätigt. Daher werden im Folgenden nur diejenigen Arbeitsverfahren und -bereiche ausführlicher betrachtet, in denen die Entstehung von Dioxinen prinzipiell möglich sein könnte.

Bereiche in denen Dioxine entstehen können

Die Entstehung von Dioxinen findet bevorzugt in Bereichen mit hoher Wärme- und Staubentwicklung statt. Zwingende Voraussetzung ist darüber hinaus die Gegenwart von Chloriden und organischen Substanzen. Die Anbindung von Dioxinen an die Oberfläche von Stäuben durch Adsorption wurde vielfach beobachtet. In Gießereien kommt letzterer in verschiedensten Bereichen sowohl in einatembarer als auch alveolengängiger Fraktion neben Quarzfeinstaub vor.

Hitzebereiche in Gießereien sind in erster Linie der Schmelz- und Gießbetrieb. Bevor die Schmelze mit ihren Legierungsanteilen und Zuschlagstoffen in Kupol- oder Induktionsöfen erschmolzen wird, wird der eingesetzte Recyclingschrott in manchen Betrieben vorgewärmt, wenn nicht durch bauliche Maßnahmen sichergestellt werden kann, dass der Schrott trocken eingebracht wird.

Problembereich Schrottvorwärmung

Die Schrottvorwärmung kommt heutzutage nur noch vereinzelt in Betrieben vor. Hier wird das Material in gasbeheizten Durchlauföfen auf ca. 500 C erwärmt, bevor das Material in anderen Öfen (Induktions- oder Kupolöfen) aufgeschmolzen wird.

Die hier herrschenden Temperaturen schaffen Bereiche, in denen Dioxine entstehen können. Abhängig ist dieser Prozess vom eingesetzten Rohmaterial, das ölbehaftet sein kann, wenn z.B. Stanzabfälle oder mit Kühlschmierstoffen zerspantes Material eingesetzt wird. Chloride können u.a. auch durch eingeschleppte Reste von Härtesalzen oder chlorierten Beschichtungsstoffen vorhanden sein.

In diesen, heute jedoch nur noch selten anzutreffenden, Fällen können technische Maßnahmen, wie Absaugungen im Bereich der Ofentüren, notwendig sein.

Einstufung Schrottvorwärmung: Bereich   .

Schmelzbereiche

Sowohl in den Bereichen des Kupolofens (Ofenbühne, Bereich Siphon und Rinne) als auch bei Induktionselektroöfen (Schmelz-, Vergieß-, Warmhalte-, Duplizieröfen) ist bei den hohen Temperaturen des Flüssigeisens von 1280 bis ca. 1550 C nicht von der Bildung von Dioxinen auszugehen.

Allerdings kann es bei dem sich abkühlenden Abgasstrom unter Vorliegen der notwendigen Voraussetzungen evtl. zur Bildung von Dioxinen kommen (Novo-Synthese). Sich intermediär evtl. bildende chlororganische Verbindungen werden aufgrund Ihrer Flüchtigkeit aus der Schmelze ausgetrieben bzw. durch die hohen Temperaturen weitgehend destabilisiert.

Messungen der BGMS haben dies bestätigt und lassen das Auftreten von Dioxinen in diesen Schmelzbereichen nicht vermuten.

Technische Absaug- und nachgeschaltete Entstaubungsanlagen sind aufgrund der Staubentstehung erforderlich und immer installiert.

Gießbereich

Beim Abguss kommen nach den Erfahrungen aus Eisengießereien keine Dioxine mehr vor, da bei den o. g. Temperaturen im Laufe der Schmelzreise bis zum Zeitpunkt des Abgusses flüchtige chlororganische Verbindungen ausgetrieben bzw. gecrackt worden sind.

Maßnahmen zum Schutz

  1. 1.

    Schrott

    Schrott ist möglichst sauber und sortenrein zu halten.

    Quellen für Verunreinigungen sind u.a.: halogenhaltige Kunststoffe (PVC), Gummi, Farben- und Lackreste, Kunststoffbeschichtungen (z.B. Weißblechdosen, DSD-Schrott, Restschrott aus Müllverbrennungsanlagen usw.), daneben beölte Teile (Pressenschrott, Stanzabfälle, so genannte "Möpse") bzw. Schneid- und Stanzöle mit evtl. vorhandenen Chlorparaffinen und Korrosionsschutz-Beaufschlagungen.

    Es sei angemerkt, dass heutzutage Chlorparaffine in Schneid-, Stanz- und Ziehölen, insbesondere aus Gründen des Umwelt- und Gesundheitsschutzes, nur noch selten zum Einsatz kommen.

  2. 2.

    Staub in Arbeitsbereichen

    Staub kann potenzieller Träger von Dioxinen sein. Deshalb Stäube möglichst an den Entstehungsstellen absaugen, Absauganlagen gemäß Wartungsintervallen reinigen und instand halten (siehe auch BG-Regel "Umgang mit mineralischem Staub" [BGR 217]).

Messungen im Arbeitsbereich

Die vorliegenden Ergebnisse aus den von Berufsgenossenschaften durchgeführten Messungen im Arbeitsbereich zeigen bei der Schrottvorwärmung leicht erhöhte Werte, welche sich allerdings selbst unter "worst case Bedingungen" unter < 1/10 GW bewegen.

Fazit:

Unter der Voraussetzung, dass

  • Staubgrenzwerte eingehalten werden,

  • Entstaubungsanlagen regelmäßig gewartet werden und der

  • Schrott frei von organischen Verunreinigungen ist

Einstufung Schmelz- und Gießbereich: Bereich   .

5.4.2
Leichtmetallgießerei für Aluminium

Die Leichtmetallgießerei lässt sich in Gießverfahren unterteilen:

  • Sandgießerei und

  • Kokillengießerei.

Bevor diese Gießverfahren zur Anwendung kommen können, muss das Aluminium geschmolzen und auf Temperatur gehalten werden. Dazu dienen Schmelz- und Warmhalteöfen. In diesen Öfen erfolgt in manchen Fällen die Veredelung, Optimierung und Reinigung der Schmelze. Zu diesem Zweck können in geringen Mengen chloridhaltige Salze zugegeben und mit einer Graphitlanze zur Entfernung von gasförmigem Wasserstoff mit Chlorgas begast werden. Ansonsten werden bestimmungsgemäß kein Chlor und keine Chlorverbindungen zugegeben.

Die Beheizung der Schmelzöfen, z.B. Wannenöfen, kann direkt mit Erdgas erfolgen. Durch das Einschmelzen von teilweise ölbehafteten Einsatzmaterialien, wie Angüsse und Steiger, gelangen weitere organische Stoffe in den Schmelzofen. Zur Reinigung der Schmelzöfen werden häufig kochsalzhaltige Produkte verwendet. Da Kochsalz kein Gefahrstoff ist, muss es im Sicherheitsdatenblatt nicht genannt werden. Dennoch stellt es eine Quelle für das bei der Dioxinbildung erforderliche Chlor dar.

Vor wenigen Jahren war es noch üblich, die Aluminiumschmelze mit Hexachlorethan zu reinigen. Wie Untersuchungen gezeigt haben, kann daraus bei der Anwendungstemperatur Hexachlorbenzol entstehen, das als Vorstufe von Dioxinen und Furanen (PCDD/PCDF) anzusehen ist.

Auch wenn Hexachlorethan heute nur noch selten zum Einsatz kommt, sollten Messungen auf PCDD/PCDF durchgeführt werden.

Einstufung Schmelzöfen: Bereich   .

Sandguss

In der Sandgießerei wird das geschmolzene Aluminium aus der Gießpfanne in Sandformen abgegossen. Ein Kontakt zu chlorhaltigen Verbindungen kann weitgehend ausgeschlossen werden. Lediglich der Formsand enthält eine geringe Restfeuchte. Da der Anteil an Chloriden im Wasser als niedrig anzusehen ist, ist die Gefahr der Dioxin- und Furanbildung als gering einzustufen. Eine Konzentration über der ubiquitären Hintergrundbelastung ist nicht zu erwarten.

Kokillenguss

Eine zweigeteilte Kokille aus Stahl stellt die Form des Gussstückes dar. Das flüssige Aluminium wird manuell mit einer Schöpfkelle oder maschinell in die geschlossene Kokille eingefüllt. Hohlräume im Guss werden auch hier durch das Einlegen von Sandkernen erreicht. Ein Kontakt des flüssigen Leichtmetalls zu chlorhaltigen Verbindungen ist hier geringer als beim Sandguss. Eine merkliche Dioxin- und Furanbildung ist nicht zu erwarten. Dies haben auch Messungen bestätigt.

Einstufung der Verfahren Sandguss und Kokillenguss in Aluminiumgießereien: Bereich   .

5.4.3
Aluminium-, Magnesium- und Zinkdruckguss

Druckgießen für Aluminium

Hier stellt die zweigeteilte Form aus Stahl die Form des Gussstückes dar. Das flüssige Leichtmetall wird zunehmend maschinell in die Druckkammer der Druckgießmaschine eingefüllt. Von dort wird es mit dem Druckstempel unter hohem Druck in die geschlossene Form eingedrückt. Nach jedem Schuss (Gießvorgang) werden die Formhälften mit einem Formtrennmittel (auch Formtrennstoff genannt) eingesprüht. Es dient der leichteren Trennung von Form und dem darin hergestellten Gussstück. Das Anschweißen oder Kleben des flüssigen Metalls wird verhindert, der Metallfluss verbessert und die Auswerferstifte sowie die beweglichen Formhälften geschmiert.

Das Formtrennmittel wird meist mit Wasser gemischt in einer Konzentration von etwa 1% angewandt. Die Basis der Formtrennmittel sind Mineralöle. Chlorhaltige Verbindungen können nur in äußerst geringen Mengen als Salzchloride mit dem Leitungswasser eingebracht werden. Eine merkliche Dioxin- und Furanbildung ist nicht zu erwarten. Dies wird auch durch Messung bestätigt.

Druckgießen für Magnesium

Die prinzipiellen Unterschiede zum Druckgießen von Aluminium bestehen hier in der Verwendung eines Schutzgases und in der niedrigeren Schmelztemperatur.

Auch beim Druckgießen von Magnesium wird mit einer wässrigen Emulsion gearbeitet, die etwa 1 % an Formtrennmittelkonzentrat enthält. Die Bildung von Dioxinen und Furanen ist deshalb nicht zu erwarten. Dies wird auch durch eine Messung bestätigt.

Bild 5-16:
Hallengrundlasten an PCDD/PCDF beim Druckgießen von Aluminium und Magnesium

VerfahrenMesswerte (Halle)Bereich
Aluminiumdruckguss0,154 pg TE/m3  
Magnesiumdruckguss0,142 pg TE/m3  

Druckgießen von Zink

Die eingesetzten Formtrennmittel sind häufig auf wässriger Basis, halogenfrei (chlorfrei) und in ihrer Zusammensetzung den wassergemischten Kühlschmierstoffen vergleichbar; die Anwendungskonzentration liegt jedoch deutlich niedriger als bei wassergemischten Kühlschmierstoffen (ca. 1 %).

Theoretisch ist eine Dioxin/Furan-Bildung denkbar, da das Konzentrat organische Bestandteile enthält und das Ansatzwasser aus der Leitung nicht ganz chloridfrei ist.

Aufgrund der äußerst niedrigen Konzentrationen der beiden o. g. Reaktionspartner (organische Bestandteile/Chlorid) ist aber nicht mit einer nennenswerten Dioxinbildung zu rechnen. Diese Voraussage wird durch alle Messergebnisse (Anzahl) aus Luftproben entsprechender Arbeitsbereiche bestätigt. Formtrennmittel auf Kohlenwasserstoff-Basis sind in der Regel halogenfrei.

Einstufung: Bereich   .

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