AT401183B - Verfahren zur regeneration von elektrolyten, insbesondere na2so4 aus abbeizen von edelstahl, insbesondere edelstahlbändern - Google Patents
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Description
AT 401 183 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration von Elektrolyten, insbesondere Na2SO* aus Abbeizen von Edelstahl, insbesondere Edelstahlbändern. Für das elektrolytische Beizen von Edelstahlbändern, besonders für Kaltband, hat sich weltweit das "Neolyt"-Verfahren mit einem Neutralelektrolyten durchgesetzt. Bei diesem Verfahren wird das Band in einer Natriumsulfatlösung mit Hilfe von elektrischem Strom vom Zunder befreit. Der Elektrolyt, hier die Natriumsulfatlösung, wird während dieses Vorgangs mit Metallen angereichert. Chrom geht in Form von Chromat (Cr*+) in Lösung, während die übrigen Metalle, wie Eisen und Nickel, in Form von Hydroxiden vorliegen.
Der Metallgehalt der Beizsäure wird konstant gehalten, indem aus dem Beizbad regelmäßig (kontinuierlich?) Elektrolyt abgezogen und durch frische Natriumsulfatlösung ersetzt wird. Hierdurch entstehen erhebliche Betriebskosten für Natriumsulfat und für die Entsorgung der verbrauchten Elektrolytlösung.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Betriebskosten und gleichzeitig die Umweltbelastungen von sog. Neolyt-Beizen zu reduzieren.
Das Ziel wird beim erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß NaxHyS20v in saurer Lösung zugesetzt und dadurch Cr*+ zu Cr3+ reduziert wird, wobei x= 0 bis 2, y = 0 bis 2, z= 1 bis 6, v= 2 bis 6. Durch diese Zugabe erreicht man, daß bei allen Reaktionen Na2SO* entsteht, welches in einfacher Weise wieder in den Prozeß zurückgeführt werden kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß keine artfremden Atome in die Lösung eingebracht werden. Dadurch wird vermieden, daß außer Na2SO* andere, unerwünschte Reaktionsprodukte entstehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einem pH-Wert im Bereich von ca. 2 - 3 erfolgt. Die Absenkung des pH-Wertes erfolgt dabei günstigerweise durch H2 SO*, wodurch ebenfalls keinerlei artfremde Atome in die Lösung eingebracht werden. Die Durchführung der Reduktion im sauren Bereich beschleunigt die Reaktionen in vorteilhafter Weise.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die entstehende saure Lösung durch Zugabe von NaOH neutralisiert wird. Durch die Neutralisation mit NaOH entsteht auch in diesem Schritt Na2SO*, das in einfacher Weise wieder in den Prozeß zurückgeführt werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Neutralisation entstandenen Metallhydroxide von der Beizsäure (Na2SO*) abgetrennt werden und die Lösung in den Beizprozeß zurückgeführt wird. Durch die Rückführung der Beizsäure lassen sich die hohen Kosten für neue Beizlösung vermeiden und durch die Abtrennung der Beizsäure von den Metallhydroxiden können diese in höherer Konzentration, d.h. mit einem geringeren Anteil an Restsäure, deponiert werden. Mögliche Reaktionen sind im folgenden dargestellt 1) 3 Na2S03 + 3 H2SO* +2 HiCrO* --> Cr2(SO*)3 + 3 Na2SC>4 + 5 H20 2) 6 Na2S203 + 6 H2SO* + 2 H2CrO* -> Cr2(SO*)3 + 3 Na2S04 + 3 Na2S*Os + 8 H20 3) 3 Na2S205 + 3 H20 < = => 6 NaHS03 6 NaHS03 + 2 H2CrO* --> Cr2(S03)3 + 3 NasSO* + 5 H20 führt zu 3 Na2S20s + H2Cr04 --> Cr2(S03)3 + 3 Na2SO« + 2 H20 4) 3 Na2S20* + 3 H2S04. + 4 H2CrO+ —> Cr2(SO»)3 + Cr(S03)3 + 3 Na2 SO4 + 7 H20 5) 3 Na2S206 + H2CrO* ->Cr2(SO)3 + 3 Na2SO« + 2 H20
Die obigen Formeln stellen beispielhaft Möglichkeiten der Reaktionen dar, wobei in allen Fällen Cr*+ zu Cr3+ reduziert wird und wiederum Neutralelektrolyt Na2SO* entsteht.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren dem bisher bekannten Neolyt-Verfahren anhand eines Beispiels gegenübergestellt.
Kaltband mit den Abmaßen 1250 mm x 0.8 mm aus Stahl der Qualität AISI 304 wurde mit einer Bandgeschwindigkeit von 85 m/min gebeizt. Der durchschnittliche Beizverlust betrug 3 g/m2. Die Na2SO* Konzentration betrug 150 g/l und die Cr*+ Konzentration betrug 5 g/l.
Es ergaben sich dabei folgende Mengen 2
AT 401 183 B
Neolyt-Verfahren mit Cr*+ Reduktion erfindungsgemäßes Verfahren mit Neolyt-Rückgewinnung Differenz Erfindung zu Stand der Technik Einheit Na2SO* 206,6 23,5 -183,1 kg/h H2SO* 33,9 35,4 1,5 kg/h Na2 S2 O5 18.7 18,9 0,2 kg/h NaOH 0,0 36,1 36,1 kg/h Wasser für Neolyt 1775,6 321,3 -1454,3 l/h Spülwasser 1500,0 1500,0 0,0 l/h Abbeize zur Neutralisation 1458,4 792,7 -665,7 l/h pH des Schlammes pH = 2 pH = 8
Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß der Verbrauch an NazSO* für die Beize erheblich reduziert wurde. Weiters wurde der Wasserverbrauch entsprechend reduziert. Der Abfallschlamm konnte etwa halbiert werden, wobei der pH-Wert nunmehr im neutralen Bereich liegt. Die Einsparungen an Kalk zur Neutralisation wurden in obiger Zusammenstellung nicht berücksichtigt.
Das Verfahren wird nun beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, wobei die Figur eine Beizanlage mit Neolyt-Rückgewinnung darstellt.
Die Figur zeigt eine elektrolytische Beizanlage 1 mit Elektrodenpaaren 2, durch die ein Metallband 3 geführt wird, wobei dieses durch den mit Beizsäure gefüllten Bereich 4 geleitet wird. Als Beizsäure wird hier insbesondere ein Neutralelektrolyt wie z.B., NaiSO* eingesetzt. An die Beizanlage 1 schließt sich eine Reinigungsanlage 5 an, die Reinigungsbürsten 6 aufweist.
Aus dem Zirkulationsbehälter 7 der Beizanlage 1 wird über eine, vorteilhaft regelbare, Pumpe 8, einen Wärmetauscher 9, dessen Temperatur geregelt werden kann, und eine Leitung 10 Neutralelektrolyt in die Beizanlage 1 eingebracht. Dies kann je nach Bedarf, vorteilhafterweise an mehreren Stellen, erfolgen. Die verbrauchte und mit Zunder des Metallbandes 3 angereicherte Beizsäure, die neben Eisen und Nickel einen größeren Anteil an Cr*+ Ionen aufweist, wird über eine Leitung 11 dem Zirkulationsbehälter 7 zugeführt. Der mit Metallionen angereicherte Elektrolyt wird dem Zirkulationsbehälter 7 und in weiterer Folge einem Reaktionsbehälter 12 zugeführt. Diesem wird weiters über eine Leitung 13 frische Schwefelsäure (H2SO*) zur pH-Wert-Absenkung und über eine Leitung 14 ein Reduktionsmittel wie z.B. NaiSiOs zur Cr* + -Reduktion zugemischt. Der pH-Wert im Reaktionsbehälter 12 liegt im sauren Bereich und beträgt z.B. pH = 2. Durch die Reaktion entsteht entsprechend den oben angeführten Formeln NaaSO*. Die Reaktionsprodukte wie z.B. Eisen- und Nickelhydroxid werden einer Neutralisationsstufe 15 zugeführt. Zur Neutralisation wird hier über eine Leitung 16 NaOH zugegeben. Der pH-Wert im Neutralisationsbehälter 15 liegt im neutralen Bereich, d.h. pH = 8-9. Der Schlamm (die Mutterlauge) der Neutralisationsstufe 15 wird in weiterer Folge über eine Pumpe 17 einem Filter 18 zugeführt, von dem der Elektrolyt, d.h. die reine Na2SO4 Lösung über eine Leitung 19 wieder dem Zirkulationsbehälter 7 zugeführt und somit wieder in den Prozeßkreislauf rückgeführt wird. Die mit Metallhydroxiden angereicherte Phase wird als Schlamm Uber eine Leitung 20 vom Filter 18 abgeführt und kann anschließend deponiert werden.
In der an die Beizanlage 1 folgenden Reinigungsstufe 5 wird durch eine Pumpe 21 über eine Leitung 22 Spülwasser zugeführt und z.B. am Eintritt des Metallbandes 3 in die Reinigungsstufe 5 oder in der Nähe der Bürstenwalzen 6 auf das Band 3 aufgespritzt. Der Schlamm wird über eine Leitung 23 einem Absetzbehälter 24 zugeführt und anschließend über eine Leitung 25 daraus abgezogen und deponiert. Waschwasser wird über eine Leitung 26 in den Reaktionsbehälter 12 geleitet.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführung der Zeichnung beschränkt, sie kann vielmehr auch ohne oder mit einer anders ausgeführten nachfolgenden Reinigungsanlage ausgeführt werden. Auch können z. B. mehrere Beizanlagen hintereinander geschaltet werden. 3
Claims (5)
- AT 401 183 B Patentansprüche 1. Verfahren zur Regeneration von Elektrolyten, insbesondere Na2SO* aus Abbeizen von Edelstahl, insbesondere Edelstahlbändern, dadurch gekennzeichnet, daß NaxHyS20v in saurer Lösung zugesetzt und dadurch Ογ®+ zu Cr3+ reduziert wird, wobei x= 0 bis 2, y = 0 bis 2, z= 1 bis 6, v= 2 bis 6.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß keine artfremden Atome in die Lösung eingebracht werden.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einem pH-Wert im Bereich von ca. 2 - 3 erfolgt.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehende saure Lösung durch Zugabe von NaOH neutralisiert wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Neutralisation entstandenen Metallhydroxide vom Elektrolyten (NaiSO*) abgetrennt werden und die Lösung in den Beizprozeß zurückgeführt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4
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