Chromitsand – von der Mine bis zur Gießerei

SPEKTRUM
Die Zeitschrift für Technik, Innovation und Management
FOTOS: LANXESS
Sonderdruck aus “GIESSEREI” (2012), Heft 11, Seiten 80 – 83
Nachdruck verboten, Giesserei-Verlag, Düsseldorf
Einsatz des Chromitsandes der Marke Cromtec von Lanxess in einer Gießerei.
Chromitsand –
von der Mine bis zur Gießerei
VON ANDREAS EICKHOFF,
LEVERKUSEN
I
m Jahre 2011 wurden weltweit etwa
30 Mio. t Chromerze (inkl. Abbau von
UG2-Vorkommen) gefördert. Fast zwei
Drittel der heute bekannten Reserven von
rund 7600 Mio. t liegen in Südafrika, wo allein 2011 14,5 Mio. t gefördert wurden [1].
Mehr als 95 % des Erzes dienen metallurgischen Zwecken, vorwiegend der Erzeugung
von Ferrochrom. Nur knapp 600 000 t Chro-
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mit, also etwa 2 % der Weltförderung, wurden 2011 in der Gießerei-Industrie eingesetzt, davon etwa 120 000 t in Europa [2a].
Das wichtigste Anwendungsgebiet ist dabei der Formenbau. Nur wenige Minen in
Südafrika betreiben die aufwendige Aufarbeitung, die erforderlich ist, um diesen speziell für Gießereizwecke geeigneten Chromitsand zu erzeugen. Dieser zeichnet sich
durch seine hohe Feuerfestigkeit bis zu
Temperaturen von ca. 1900 °C, seine gute
Wärmeleitfähigkeit und zugleich minimale Wärmeausdehnung aus. Chromit bildet
eine effektive Barriere für geschmolzenes
Metall und weist dennoch eine gute Gasdurchlässigkeit auf. Unter den natürlich
vorkommenden Sanden besitzt vorwiegend
– der allerdings deutlich teurere – Zirkon-
Bild 1: Chromerzaufarbeitung bei
Lanxess in Rustenburg, Südafrika.
KURZFASSUNG:
Der deutsche Spezialchemie-Konzern Lanxess aus Leverkusen verfügt über eine vollständig integrierte
Wertschöpfungskette für Chromitsand, wie er in der Gießerei- und
Feuerfestindustrie benötigt wird.
Von der Gewinnung in einer eigenen Mine über Aufarbeitung, Konfektionierung und Vertrieb kontrolliert das Unternehmen alle Prozessschritte bis hin zur Gießerei. Davon
profitieren die Abnehmer des Gießereisandes der Marke Cromtec.
Bild 2:
Gewinnung von
Chromerz.
Chromiterz von Lanxess aus Leverkusen
erfüllt, welches in einer Mine nahe Rustenburg in Südafrika bereits seit mehr
als 50 Jahren gewonnen wird. Auch für
mindestens ein weiteres Jahrzehnt stehen ausreichende Erzvorkommen zum
Abbau bereit. Weitere Lagerstätten in der
unmittelbaren Umgebung sind vorhanden. Auch die Aufarbeitung des Roherzes zu Gießereisand hat in Rustenburg
bereits eine lange Tradition (Bild 1).
Integriertes Geschäftsmodell
oxid-Sand vergleichbare Eigenschaften, ferner die seltener eingesetzten Silicate Staurolith und Olivin. Die Nachfrage nach Gießereisanden und damit auch die Preise
steigen seit einigen Jahren kontinuierlich
an [2b], was unter anderem die Suche nach
synthetischen Alternativen intensiviert
hat [3]. Gerade für die Verwendung im Formenbau werden hohe Anforderungen an
Qualität und Qualitätskonstanz des Materials gestellt [4]. Reinheit, Chrom- und Eisengehalt, besonders aber Kornmorphologie und Korngrößenverteilung haben einen wesentlichen Einfluss auf das Gelingen des Gusses und die (Oberflächen-) Qualität der Gusswerkstücke. Häufig werden
die Rezepturen für den Formenbau von jeder Gießerei individuell erarbeitet und spezifisch auf eine bestimmte Sorte Chromitsand zugeschnitten, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Dann ist es besonders wichtig, dass das entsprechende Rohprodukt
in gleichbleibender Qualität verfügbar ist
– jederzeit und in der jeweils erforderlichen Menge. Eben diese große Abhängigkeit von der Qualität des Rohmaterials hat
bisher dafür gesorgt, dass Bemühungen
zum Einsatz von Recycling-Chromitsand
nur in Einzelfällen erfolgreich waren. Die
Erzeugung qualitativ hochwertiger Chromitsande mit einem Rezyklatanteil bleibt
weiterhin eine Herausforderung.
Das Korn – ein Naturprodukt
Die (weitgehend sphärische) Kornmorphologie des im Formenbau eingesetzten
Chromitsandes bestimmt ganz wesentlich die mechanischen und thermischen
Eigenschaften der daraus hergestellten
Formen. Diese Morphologie ist naturgegeben und darf während der Aufbereitung des Rohsandes nicht zerstört werden, damit die vorteilhaften Eigenschaften des Produkts erhalten bleiben. Daher
verbietet sich beispielsweise ein Mahlen
des Rohsandes, um auf diese Weise Korngrößen unterhalb der Primärkorngröße
zu erhalten. Kornform und Korngrößenverteilung sind häufig spezifisch für eine bestimmte Lagerstätte. Um auch in
dieser Hinsicht über viele Jahre hinweg
Sande mit reproduzierbaren Eigenschaften zur Verfügung stellen zu können, ist
es ein besonderer Vorteil, wenn das Rohmaterial aus nur einer einzigen Mine bzw.
einem einheitlichen Lagerstättentyp
stammt. Diese Vorbedingung ist für das
Um den Vorteil des einheitlichen Rohstoffs bis zu den Endkunden in den Gießereien sicher erhalten zu können, hat
die Lanxess Deutschland GmbH, Leverkusen, sich Anfang 2012 entschlossen,
die gesamte Produktionskette für den europäischen Markt in eigener Regie bzw.
unter eigener Kontrolle zu führen.
Dies betrifft die folgenden Schritte einer
relativ komplexen Prozesskette (Bild 2
bis 5, vgl. [5, 6]):
1. Gewinnen des Roherzes,
2. Brechen und Vorsortieren,
3. Klassieren und Sortieren,
4. Entwässern und Lagern,
5. Transport nach Europa,
6. Trocknen und Windsichten,
7. Verpacken und
8. Versand.
Die ersten Schritte (1 – 4) des Prozesses
laufen in unmittelbarer Nachbarschaft der
Chromerzmine in Südafrika ab. Dort werden aus dem Chromerz auch Chromittypen für chemische und metallurgische
Zwecke sowie verschiedene Sonderanwendungen, etwa in der Glas- und Keramikindustrie, gewonnen. Das Rohprodukt für
Gießereianwendungen wird dann zur Weiterverarbeitung nach Europa transportiert
SPEKTRUM
Bild 3: Brechen und Vorsortieren des Chromerzes.
Bild 5: Entwässern und Lagern des Chromerzes.
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Bild 4: Klassieren und Sortieren des
Chromerzes.
Ausblick
Cr2O3-Gehalt in %
46,5
1,0
SiO2-Gehalt in %
46,0
0,5
2009
2010
2011
2012
Bild 6: Zeitliche Schwankungen des Chrom- und Siliciumgehalts
vom Gießereisand Cromtec 50.
(Schritt 5). Die letzten Schritte (6 – 8) werden im Auftrag des Leverkusener Unternehmens von einem deutschen Fachunternehmen in Hamm, Nordrhein-Westfalen, durchgeführt. Alle Schritte unterliegen der Kontrolle und der durchgängigen Planung des
Spezialchemie-Konzerns. Auf diese Weise kann ein Höchstmaß
an Transparenz und Flexibilität bei der Steuerung der Produktions- und Distributionsprozesse gewährleistet werden. Damit
hebt sich das Geschäftsmodell deutlich von den im Markt vorherrschenden, händlerbasierten Strukturen ab. Die Endprodukte unterliegen einer strengen und kontinuierlichen Qualitätskontrolle. Eine Vorstellung von der konstanten Qualität gibt der zeitliche Verlauf des Chromoxid- bzw. Siliciumdioxidgehalts der
Gießereisande über die letzten 3 Jahre. Schwankungen von nur
0,18 bzw. 0,19 Prozentpunkten sprechen für sich (Bild 6). Die
Produkte sind, im Einklang mit Kundenanforderungen, in verschiedenen Lieferformen verfügbar: je nach gewünschter Menge in Papiersäcken, Big-Bags oder Silofahrzeugen. Um diese vielfältigen Vorteile, die Chromitsand den Abnehmern erschließt,
im Markt deutlich zu machen, hat das Unternehmen unter dem
Namen Cromtec jüngst einen eigenen Markenauftritt für seine
Gießereisande geschaffen.
Lanxess baut derzeit die Kapazitäten für Cromtec aus und wird
damit auch zukünftig in der Lage sein, eine Vielzahl von Kunden zuverlässig und langfristig zu beliefern. Angesichts der in
der Branche üblichen, relativ kurzen Laufzeiten von Abnahmeverträgen, die oft nur 3 – 6 Monate betragen, ist dies ein nicht
zu unterschätzender Vorteil. So bleibt es den Kunden erspart,
sich ständig auf wechselnde Rohstoffqualitäten und -eigenschaften einstellen zu müssen.
Dr. Andreas Eickhoff, Head of Strategic Marketing Chrome, Geschäftsbereich Leather, Lanxess Deutschland GmbH, Leverkusen
Literatur:
[1]Pariser, Heinz H.; Pariser, Gerhard (2012): Chrome Ore Production. Capacity & Trade. 34th Stainless Steel Seminar. Xanten, April
2012.
[2] a) O’Driscoll, Mike (Sept. 2011): Chromite in a tight spot. Industrial Minerals. b) Lanxess Deutschland GmbH: eigene Abschätzungen.
[3]Schäfer, Jürgen-Michael; Schäfer, Jörg (2012): Der synthetische
Formstoff Ceratec als Alternative zu Zirkon- und Chromerzsand. In:
Giesserei-Rundschau 59 (3/4), S. 64–67.
[4] Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (2010): Assessment Manual. Heavy Minerals of Economic Importance, S. 161–
176.
[5] Weiss, Rudolf (1984): Formgrundstoffe. In: VDG-Taschenbuch
(11).
[6] Wojtas, Heinz-Josef; Brotzki, Jörg (1996): Wiederverwendbarkeit
von regenerierten Chromerzsanden in Stahlgießereien. In: Giessereiforschung (47), S. 150–158.