Zespół:

Mariusz Holtzer, Józef Dańko, Jan Lech Lewandowski, Wojciech Solarski, Rafał Dańko, Beata Grabowska, Artur Bobrowski, Sylwia Żymankowska-Kumon, Adam Sroczyński, Andrzej Różycki, Mateusz Skrzyński

Istota wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest stanowisko do badania intensywności emisji i szkodliwości gazów wydzielających się z materiałów technologicznych, stosowanych w procesach odlewniczych i hutniczych. W procesach odlewniczych i hutniczych stosowane są materiały technologiczne wsadowe i pomocnicze, które pod wpływem wysokich temperatur procesu dochodzących do około 1600 stopni Celsjusza generują szczególnie w fazie gazowej wiele szkodliwych związków chemicznych, w tym rakotwórczych i mutagennych. Związki te w stanie par przedostają się do środowiska pracy oraz środowiska naturalnego stwarzając bardzo poważne zagrożenie. Szczególnie niebezpiecznymi są związki z grupy BTEX obejmującej benzen, toluen, etylobenzen i ksyleny, oraz z grupy WWA wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, ponad to dioksyny i furany. Problem ten dotyczy szczególnie spoiw stosowanych do mas formierskich i rdzeniowych, składników żużlotwórczych dla procesów metalurgicznych, substancji antyadhezyjnych przy odlewaniu kokilowym. Znajomość rodzaju, ilości i intensywności wydzielających się substancji gazowych jest niezbędna dla oceny szkodliwości danego materiału i ewentualnie zastąpienia go materiałem mniej szkodliwym dla środowiska, dla jakości produkcji, w produkcji odlewniczej wad pęcherzy i sitowatości. Dotychczasowe rozwiązania stanowisk nie odzwierciedlają rzeczywistych warunków obciążeń termicznych i nie umożliwiają prowadzenia kompleksowych badań wydzielalności i szkodliwości produktów rozkładu termicznego materiałów stosowanych w technologiach odlewniczych i hutniczych. Stanowisko według niniejszego wynalazku podobnie jak w powyżej opisanych zawiera formę z wnęką, w której zalewana jest ciekłym metalem próbka materiału z osadzoną wewnątrz próbki rurą odprowadzającą gazy do układu pomiarowo-sterującego. Blok pomiarowy układu jest wyposażony w co najmniej jeden adsorber a blok sterująco-obliczeniowy zawiera elementy techniki cyfrowego przetwarzania danych pomiarowych. Istota wynalazku polega na tym, że blok pomiarowy ma pompę perystaltyczną, której praca regulowana jest w trybie PID z regulatora bloku sterującego na stałą wartość sygnału przetwornika ciśnienia, który wbudowany jest w przewód gazowy między adsorberem a pompą perystaltyczną.

Korzyści z zastosowania wynalazku

Rozwiązanie stanowiska według wynalazku w pełni odtwarza rzeczywiste, skrajne warunki procesu zarówno w zakresie stopnia nagrzania próbki w całej objętości jak i reprezentatywności materiałowej. Zasada pomiaru polegająca na zasysaniu przy stałym podciśnieniu pompą perystaltyczną wygenerowanych gazów zapewnia wysoką dokładność pomiaru ilości i kinetyki wydzielanych gazów. Stanowisko eliminuje możliwość kondensacji części gazów wraz z parą wodną a jednocześnie zabezpiecza przed błędami pomiaru adsorpcji przez pyły szczególnie z mas bentonitowych i nośników węgla błyszczącego. Podczas jednego cyklu pomiarowego umożliwia pobieranie próbek gazów z różnych grup oraz próbek pyłów do analizy. Wyniki badań przeprowadzonych na stanowisku umożliwiają opracowywanie nowych materiałów mniej szkodliwych dla środowiska i poprawiających jakość produkcji.

Potencjał komercjalizacyjny

Wynalazcy przewidują kilka możliwości wdrożenia wynalazku. Pierwszy z nich to sprzedaż wyników prac badawczo-rozwojowych. Taki wariant zapewniłby poprawienie ekologiczności spoiw odlewniczych i ochrony środowiska (zwłaszcza w odlewniach). Tego typu działanie może być zastosowane na szeroką skalę i w wielu przedsiębiorstwach. Na drugim końcu spektrum znajduje się metoda polegająca na wejściu przez uczelnię do spółki komercjalizującej wyniki prac badawczo-rozwojowych (lub założenie takiej spółki). Powstałe w ten sposób stanowisko do badań wydzielalności gazów, jako produkt, podlegałoby sprzedaży. Jest to dobre rozwiązanie, jednak wymaga utworzenia laboratorium w celu analizy wyników, ewentualnie badania analityczne mogą być zlecane na zewnątrz. Inne rozwiązanie to udzielenie licencji na technologie (w tym przypadku wdrożenie stanowiska badawczego, optymalnego dla danego przedsiębiorstwa).