Sand ist niemals einfach nur Sand - speziell in der Gießereiindustrie

Es gibt diese lapidaren Redewendungen von Dingen, die es im Überfluss gibt, da sagt man wie „Sand am Meer“.

Bei unserer vor Ort Reportage machen wir Stopp bei der Quarzwerke Gruppe in Haltern im Münsterland im deutschen Bundesland Nordrhein- Westfalen. Das Werk Haltern gehört zur Quarzwerke Gruppe, die ihre Zentrale in Frechen bei Köln hat, und seit 1884 weltweit auf dem Gebiet der Gewinnung, Aufbereitung und Veredelung der Industriemineralien Quarz, Kaolin und Feldspat tätig ist. Der Quarzsand von Haltern genießt für den Einsatz in Gießereien und zur Herstellung von Glas nicht nur regional, sondern auch international besonders hohes Ansehen.

Wie uns unsere freundlichen Gastgeber, die Ingenieure Daniel Duric (Werksleiter), Maximilian Schratz und Markus Schramm mit Begeisterung mitteilen, ist Haltern einer der bedeutendsten und leistungsfähigsten Standorte zum Abbau von Quarzsand in Europa mit einer jährlichen Produktion von ca. 2 Mio. t. Davon gehen etwa 1 Mio. t als trockener Spezialsand in Gießereien vor allem in Deutschland. Darüber hinaus werden aber auch weitere internationale Ziele in Europa, aber auch in Übersee wie z.B. Indien, Türkei und China per Container beliefert.

Was macht den Quarzsand aus Haltern so einzigartig?

Die Quarzsande aus dem Raum Haltern sind Ablagerungen aus der oberen Kreidezeit (Santon) und etwa 85 Mio. Jahre alt. Der hohe Weiß- und Reinheitsgrad ist auf Bleichungsvorgänge durch huminsaure Wässer zurückzuführen. Halterner Sand besteht zu über 99,8% aus SiO₂.

Neben der Reinheit weist der Sand aus Haltern ideale Primärmerkmale auf, runde Körner mit bester Oberflächenstruktur sind ausgezeichnet geeignet zum Einsatz in der Gießerei als Grundstoff für Formen und Kerne, die sowohl sehr fest als auch gasdurchlässig in Verbindung mit Bindern sein müssen.

In der Hydroklassieranlage lassen sich die Korngrößen aufgrund der unterschiedlichen Sinkgeschwindigkeit in fest definierte Sorten mit grober, mittlerer und feiner Körnung sortieren.

Mittlerweile gibt es in Haltern eine Produktpalette von H31 bis H35 und seit der Inbetriebnahme des ersten Siebsturms im Jahr 2013, auf die in 2021 ein zweiter Siebturm folgte, können nun auch die trockenen Quarzsandsorten optimal an die individuellen Kundenanforderungen angepasst werden.

Das bestätigt auch Key Account Manager Maximilian Schratz, der besonders die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten und die Zusammenarbeit mit den Kunden schätzt.

Quarzsandgewinnung - Wie gelangt der Sand in die Gießerei?

Am Standort Haltern am See wird der Sand mit Hilfe von Baggerschiffen gewonnen. Die Schiffe "Münsterland" und "Sythen" holen, oder besser saugen, den Sand aus bis zu 40 m Tiefe aus dem Silbersee. Über zwei etwa sieben km lange Pipelines wird das Sand-Wasser-Gemisch nun in einen Vorratsteich am Werk gepumpt. Im Werk wird der Sand gewaschen und mit Hilfe von Hydroklassierern in die verschiedenen Korngruppen eingeteilt. Der Gießereisand wird später getrocknet und im Siebturm in seine Einzelfraktionen getrennt, um dann nach Bedarf kundenspezifisch zusammengesetzt zu werden.

Der Transport zum Kunden erfolgt dann zu 65% per LKW und zu 35% per Bahn.

Die Sandqualität macht den Unterschied – Die Sieblinie bestimmt die Eigenschaften der Kernfertigung

In den Betrieben, die im Sandformguss produzieren ist reiner und hochgradig hitzebeständiger Quarzsand eine Grundbedingung für spätere Qualitätsproduktion.

In demselben Maß wie sich auch die Gießereiindustrie hin zur High-Tech Industrie entwickelt, um Kundenanforderungen ebenso wie Umwelt- und Gesellschaftlichen Standards gerecht zu werden, steigen die Qualitätsanforderungen an den Gießereisand.

Sand aus Haltern wird wegen seiner hervorragenden gießtechnischen Eigenschaften zur Herstellung von Gussformen in Aluminium-, Eisen- und Stahlgießereien verwendet, darüber hinaus dient er seit Jahrzehnten als Referenzsand für Forschung und Entwicklung in der Gießereichemie.

Dabei ist das Ausgangsmaterial, wie schon erwähnt, in Haltern besonders günstig. Die kantengerundete Kornform und die glatte Kornoberfläche ermöglichen sehr gute Festigkeiten von Formkernen. Die hohe Biegefestigkeit ermöglicht die ökologisch wertvolle Reduzierung von Bindemittel bei gleichzeitig höchster Qualität und weniger Ausschuss sowie bessere  Regenerierbarkeit.

Durch die akribische Vorarbeit der Sandaufbereitung erhält der Kunde zudem eine feste Größe für seine Qualitätsstandards bezüglich der Korngröße. Mit der Verarbeitung auf zwei Siebtürmen sind die Quarzwerke in Haltern in der Lage, Qualitätsschwankungen auf ±4% zu reduzieren.

Das ermöglicht den Kunden enorm reduzierte Schwankungsbreiten bei den Standardsorten H31 bis H35, ermöglicht aber auch die Produktion individueller Sieblinien.

Dabei werden bei der Konfektionierung Mischungen unterschiedlicher Einzelfraktionen angeboten, die kundenspezifische Ansprüche an Kerneigenschaften wie Biegefestigkeits- oder Gasdurchlässigkeitsansprüchen erfüllt. Unterstützung bekommen sie in Haltern dann natürlich auch aus dem eigenen Sandlabor in Frechen und in der mannigfachen Zusammenarbeit mit den Experten für Gießereichemie.

Diese Art der Zusammenarbeit gilt auch für die Produktion gedruckter Kerne. Die Quarzwerke Gruppe steht dazu mit den führenden Herstellern der 3D Sanddrucker im Austausch und entwickelt spezielle zertifizierte Sorten für diese Art der Kernherstellung.

Fazit - Ausblick – Klimaneutrale Produktion

So ein Quarzsandwerk muss man im Betrieb erleben. Es ist atemberaubend, welchen Prozess ein über 85 Mio. Jahre altes Sandkorn durchläuft, um in eine Gussform zu gelangen.

Der Aufwand, der dafür eingesetzt werden muss, ist beträchtlich und die Technik ist beeindruckend.

Das Werk in Haltern wird auch die nächsten Jahrzehnte Sand abbauen und das im Gleichklang mit den Anforderungen der Industrie aber auch der Ökologie.

Die Produktion von Sand ist natürlich energieaufwendig, weiß Energiespezialist Markus Schramm zu berichten. Als Leiter der Abteilung Energiemanagement und CO₂-Optimierung hat er spannende Aufgaben vor der Brust.

Im Augenblick wird gerade auf einem der ehemaligen Baggerseen Deutschlands größte schwimmende PV-Anlage errichtet. Foundry-Planet wird über dieses Projekt berichten, Ende April 2022 soll sie fertig sein.

Wir bedanken uns für die Gastfreundschaft in Haltern – Glückauf!