AT402075B - Verfahren und anlage zur aufbereitung von zur stahl-vorbehandlung eingesetztem flussmittel - Google Patents

Description

AT 402 075 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von zur Stahl-Vorbehandlung eingesetztem Flußmittel sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. ln Verzinkereien werden bei der Stahl-Vorbehandlung verschiedene Behandlungsbäder verwendet, wie Entfettungsbad, Spülbäder, Beizen und das Flußmittelbad. Letztgenanntes ist eine Mischung von Zink- und Ammoniumchlorid-Salzen mit einem pH-Wert von 4,5 bis 5,5. Diese ist einerseits ein Haftvermittler für das flüssige Zink und bildet anderseits auch einen Korrosionschutzfilm, so daß während der Trocknung des blank gebeizten Stahles kein Rost entsteht.

In das Flußbad wird einerseits Beize mit Eisensalzen verschleppt und anderseits erfolgt auch ein Eisenabtrag im Flußmittelbad, der pH-Wert sinkt ab und die Konzentration von Eisen(ll)- und Eisen(lll)-Salzen steigt über 10 g/l. Diese Eisensalze werden anschließend in das Zinkbad verschleppt und verursachen dort einen hohen Hartzink- und Zinkascheanfall, was zu erhöhten Betriebskosten (hoher Zinkverbrauch) und vermehrten Arbeitsaufwand führt.

Bisher wurde das Flußmittel alle 1 bis 3 Jahre im Arbeitsbehälter direkt aufbereitet, wobei diese Aufbereitungart sehr aufwendig ist und einen hohen Flußmittelverlust mit sich bringt. Desweiteren wurde dieses Verfahren erst durchgeführt, wenn der Eisengehalt sehr hoch war, was nachteiligerweise wiederum einen großen Zinkverlust zur Folge hatte.

Anlagen, mittels welcher das Flußmittel kontinuierlich bzw. im Chargenbetrieb behandelt bzw. gereinigt werden konnte, sind bis jetzt in Verzinkereien selten im Einsatz, da solche Anlagen sehr aufwendig waren; man benötigte u.a. ein bis zwei Reaktionsbehälter mit Rührwerken sowie einen Absetzbehälter. Die Luft in Verzinkereien und auch das Flußmittel selbst sind äußerst aggressiv. Daher sind die Motoren, Rührwerke, Elektronik- und Stahlteile in kürzester Zeit korrodiert und die Anlagen sind nicht mehr funktionsfähig.

Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung eines Verfahrens und einer Anlage zu dessen Durchführung zur Aufbereitung von Flußmittel, die nicht mit den angegebenen Nachteilen behaftet sind. Außerdem soll das Verfahren zur Aufbereitung des Flußmittels nicht aufwendig, einfach mit hoher Wirksamkeit sowie kostengünstig bei ungestörtem Betriebseinsatz des Flußmittelbades durchzuführen sein. Die Anlage zur Aufbereitung von Flußmittel soll überdies eine konstruktiv einfache, kompakte Bauweise sowie eine lange Lebensdauer aufweisen und über lange Zeit einen ungestörten, sicheren Betrieb gewährleisten.

Das Verfahren zur Aufbereitung von zur Stahl-Vorbehandlung eingesetztem Flußmittel besteht gemäß der Erfindung darin, Flußmittel kontinuierlich von einem Flußmittelbad abgezogen wird, daß das abgezogene Flußmittel mit Ammoniak versetzt und gemischt wird, wobei der Ammoniakzusatz bedarfsweise in Abhängigkeit vom jeweils laufend nach dem Mischen gemessenen pH-Wert und über einen vorgegebenen pH-Sollwert geregelt wird, daß danach das Flußmittel kontinuierlich mit sauerstoffhaltigem Medium versetzt und einer Reaktion zur Oxidation von Eisen(ll)-Salzen in Eisen(lll)-Salze unterworfen wird und daß daraufhin ausgefällte Eisensalze sedimentiert, gesammelt und aus dem so behandelten Flußmittel entfernt werden, worauf schließlich das so aufbereitete Flußmittel wieder in das Flußmittelbad rückgeführt wird.

Ohne großen Kosten- und Arbeitsaufwand stellt das mit hoher Effizienz durchzuführende erfindungsgemäße Verfahren der Flußmittelaufbereitung sicher, daß der Eisengehalt des Flußmittelbades nun konstant niedrig gehalten werden kann (<1 g Eisen/I). Die Flußmittelaufbereitung ist überdies in einem äußerst kosten- und materialsparenden Kreislaufprozeß auszuführen. Gemäß einem erfindungsgemäßen Merkmal ist vorgesehen, daß dem Flußmittel Ammoniak bei Unterschreiten eines pH-Sollwertes von 4,5 - 5 zugesetzt wird, was durch einfache Regelsteuerung aufgrund laufend ausgeführter pH-Wertmessung erfolgen kann.

Das Verfahren ist gemäß der Erfindung weiters dadurch gekennzeichnet, daß dem Flußmittel als sauerstoffhaltiges Medium kontinuierlich Luft zugeführt wird. Auf diese Weise kann besonders einfach und kostengünstig eine Oxidationsreaktion zur Überführung von Eisen(ll)-Salzen in Eisen(lll)-Salze, die schließlich als ausgefällter Schlamm aus dem Flußmittel entfernt werden sollen, durchgeführt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zur Unterstützung der Oxidationsreaktion chargenweise, vorzugsweise in gleichmäßigen zeitlichen Abständen, Wasserstoffperoxid zudosiert wird.

Die Erfindung umfaßt auch eine Anlage zur Aufbereitung von zur Stahl-Vorbehandlung eingesetztem Flußmittel, welche Anlage erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine an ein Flußmittelbad angeschlossene Rohrleitung mit einer Förderpumpe zur kontinuierlichen Förderung von Flußmittel aus dem Flußmittelbad bzw. aufzubereitendem Flußmittel durch die Anlage umfaßt, daß die Rohrleitung eine Zuleitung für dem Flußmittel zuzusetzendes Ammoniak aufweist, wobei die Zuleitung mit einer in Abhängigkeit von einem in der Rohrleitung vorgesehenen pH-Wertmesser geregelten Dosierpumpe versehen ist, daß in der Rohrleitung, in Förderrichtung des Flußmittels gesehen, nach der Einmündung der Ammoniakzuleitung und vor dem pH-Wertmesser ein Mischer vorgesehen ist, daß danach in der Rohrleitung mindestens eine Zuleitung für sauerstoffhaltiges Medium und im Anschluß daran ein weiterer Mischer angeordnet ist, daß die Rohrleitung in einen Absetzbehälter mündet und daß an den Absetzbehälter eine Rückleitung für das aufbereitete Flußmittel in das Flußmittelbad anschließt. 2

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In vereinfachter Weise ausgedrückt besteht die erfindungsgemäße Anlage lediglich aus einer Kombination einer als Behandlungsstrecke für aus einem Flußmittelbad abgezogenes Flußmittel dienenden Rohrleitung mit einem Absetzbehälter.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage zur Aufbereitung von Flußmittel bestehen darin, daß sie in 5 kostruktiver Hinsicht sehr einfach aufgebaut ist, einen geringen Platzbedarf hat, eine Senkung der Betriebskosten mit sich bringt, eine lange Lebensdauer aufweist, durch ihre einfache Bauweise auch eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet, eine Erhaltung der Flußmittelbadqualität garantiert, eine kompakte Bauweise aufweist, ohne daß gesonderte aufwendige Reaktionsbehälter und Rührwerke erforderlich sind, und äußerst kurze Montagezeiten aufweisen. 70 Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Zuleitung für sauerstoffhaltiges Medium eine Zuleitung für kontinuierlich zugeführte Luft. Neben der Zuleitung für kontinuierlich zugeführte Luft ist ferner erfindungsgemäß eine weitere, mit einer Dosierpumpe versehene Zuleitung für vorzugsweise chargenweise zuzudosierendes Wasserstoffperoxid vorgesehen.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß der Absetzbehälter ein 75 geschlossener Hohlzylinder mit einem kegelförmigen als Absetztrichter ausgebildeten Bodenteil mit nach unten weisender Kegelspitze ist, wobei im in stehender Bauweise gefertigten Absetzbehälter ein Paket übereinander angeordneter, radial nach außen abfallender Sedimentationsblätter vorgesehen ist.

Mit Hilfe dieses sehr einfach aufgebauten, mit der übrigen Behandlungsstrecke für das aus dem Bad zur Aufbereitung abgeleitete Flußmittel kombinierten Absetzbehälters können die ausgefällten Eisensalze 20 zur Absetzung gebracht und schließlich durch Abziehen des im trichterartigen Bodenteil des Absetzbehälters gesammelten Hydroxidschlammes aus dem Flußmittel entfernt werden, das so vollständig aufbereitet wieder in den Arbeitsbehälter rückgeführt wird.

Die Anlage ist gemäß der Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Absetzbehälter ein zentral angeordnetes, vorzugsweise unten sich trichterartig öffnendes Einlaufrohr aufweist, in das der Zulauf der 25 Rohrleitung einmündet und um das das Paket von Sedimentationsblättern angeordnet ist, und daß über dem Paket von Sedimentationsblättern eine die Form eines Kegelstumpfmantels aufweisende Überdachung vorgesehen ist, deren unterer Rand an der Innenseite der Zylinderwand des Absetzbehälters unterhalb des Niveaus des Ablaufes des aufbereiteten Flußmittels abgestützt oder befestigt ist und deren oberer Rand als Überlaufkammleiste ausgebildet ist. so Diese konstruktive Ausgestaltung des Absetzbehälters gewährleistet eine besonders effiziente Absetzung und Sammlung von ausgefällten Eisensalzen, die dann leicht aus dem Absetzbehälter als Hydroxidschlamm abgezogen werden können, so daß gleichzeitig aus dem Absetzbehälter kontinuierlich hochgereinigtes Flußmittel über eine Rückleitung dem Flußmittelbad zugeführt werden kann.

In der Zeichnung ist schematisch eine Ausführungsform einer Flußmittelaufbereitungsanlage dargestellt, 35 anhand welcher der Gegenstand der Erfindung beispielsweise näher erläutert wird. Es zeigen Fig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Anlage, Fig. 2 eine Detailansicht des in der erfindungsgemäßen Anlage gemäß Fig. 1 eingesetzten Absetzbehälters und Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III - III des Absetzbehälters gemäß Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Anlage zur Aufbereitung von zur Stahl-Vorbehandlung eingesetztem Flußmittel 40 eine Rohrleitung 1, welche über eine Speiseleitung 2 mit einem nicht dargestellten Flußmittelbad verbunden ist. Mittels einer Förderpumpe 3 wird Flußmittel der Anlage zu dessen Aufbereitung bzw. ihrer Rohrleitung 1 kontinuierlich zugeführt. In die Rohrleitung 1 mündet, in Förderrichtung 4 gesehen, vor einem in der Rohrleitung 1 angeordneten ersten Mischer 5 eine Zuleitung 6 zur Zuführung von Ammoniak in das Flußmittel ein. Mittels eines nach dem ersten Mischer 5 angeordneten pH-Wertmessers 7 wird der pH-Wert 45 laufend gemessen, wobei bei Unterschreitung eines pH-Sollwertes, der üblicherweise 4,5 bis 5 beträgt, Ammoniumhydroxid (Salmiak) mit einer automatisch gesteuerten, in der Zuleitung 6 angeordneten Dosierpumpe 8 zugesetzt wird. Ein mit dem pH-Wertmesser 7 gekoppelter Meßumformer steuert über eine elektrische Regelleitung 9 in Abhängigkeit der pH-Wert-Abweichung vom pH-Sollwert die Dosierpumpe 8 an. Danach erfolgt eine optimale Reaktion im ersten Mischer 5. so In das Flußmittelbad wird einerseits Beize mit Eisensalzen verschleppt und anderseits erfolgt im Flußmittelbad ein Eisenabtrag, so daß im Flußmittel die Konzentration von Eisen(ll)- und Eisen(lll)-Salzen bis über 10 g/l steigt. Der Eisengehalt im Flußmittelbad sollte aber zur ungestörten Betriebsfunktion des Bades konstant niedrig gehalten werden (<1 g Eisen/I). Die kontinuierliche Aufbereitung des Flußmittels muß daher auch eine Abscheidung von Eisensalzen aus dem Flußmittel umfassen. Um dies zufriedenstellend bewerk-55 stelligen zu können, müssen Eisen(ll)- Salze in Eisen(lll)-Salze umgewandelt werden. Über eine Zuleitung 10, in welcher Steuerventile 10' angeordnet sind, wird kontinuierlich sauerstoffhaltiges Medium, vorteilhafterweise Luft, dem zutreffendenfalls mit Ammoniak vermischten, in der Rohrleitung 1 geförderten Flußmittel zugesetzt, um auf diese Weise in einem Oxidationsprozeß Eisen(ll)- Salze in Eisen- 3

Claims (10)

1. AT 402 075 B (Ill)-Salze umzuwandeln. Zur Unterstützung der Oxidation der Eisensalze wird über eine weitere Zuleitung 11 mittels einer darin angeordneten Dosierpumpe 12, vorzugsweise in wöchentlichen Abständen noch Wasserstoffperoxid zudosiert. In einem nachgeschalteten zweiten Mischer 13 kann die zugesetzte Luft sowie gebenenfalls zugeführtes 5 Wasserstoffperoxid mit den Eisensalzen reagieren. Das so behandelte Flußmittel fließt nun über einen Zulauf 14 in einen Absetzbehälter 15, der mit einem Deckel 16 verschlossen ist. Der Absetzbehälter 15 ist in runder stehender Bauweise gefertigt und ist ein Hohlzylinder 17 (Fig. 2 und 3) mit einem kegelförmigen als Absetztrichter ausgebildeten Bodenteil 18 mit nach unten weisender Kegelspitze 19 (Fig. 1 und 2). io Der Zulauf 14 mündet in ein zentral im Absetzbehälter angeordnetes Einlaufrohr 20, dessen unteres Ende 21 sich trichterförmig öffnet. Um das Einlaufrohr 20 ist ein Paket übereinander angeordneter, radial nach außen abfallender Sedimentationsblätter 22 angeordnet. Das Paket von Sedimentationsblättern 22 ist in vier Segmente unterteilt, die ebenso wie das Einlaufrohr 20 mit vier vertikalen Platten 22' verbunden bzw. verschweißt sind, so daß dadurch vier vom zu reinigenden Flußmittel durchströmte Kammern gebildet 75 werden. Über dem Paket von Sedimentationsblättern 22 ist eine die Form eines Kegelstumpfmantels aufweisende Überdachung 23 vorgesehen, deren unterer Rand 24 an der Innenseite der Zylinderwand 25 unterhalb des Niveaus eines Ablaufes 26 abgestützt oder befestigt ist. Der obere Rand 27 der Überdachung 23 ist als Überlaufkammleiste 28 ausgebildet. Die ausgefällten Eisensalze, die dem Absetzbehälter 15 über den Zulauf 14 mit dem behandelten 20 Flußmittel zugeführt werden, sedimentieren und sammeln sich als Hydroxidschlamm im als Absetztrichter ausgebildeten Bodenteil 18. Der Schlamm wird über eine Abzugleitung 29 aus dem Absetzbehälter 15 abgezogen und kann mittels einer Beschickungspumpe einer Entwässerungsvorrichtung, wie Filterpresse, Bandfilter usw. zugeführt werden. Das so gereinigte Flußmittel fließt über die Überlaufkammleiste 28 in den Auslauf 26 und wird von dort 25 gegebenenfalls über eine anschließende Rückleitung zurück in den Arbeitsbehälter bzw. das Flußmittelbad geführt. Bei der erfindungsgemäßen Anlage sind sämtliche Leitungen und Gehäuse, die Mischer und der Absetzbehälter insgesamt aus Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen (PP), oder auch aus PVC, PVC-C, PE, PVDF, GFK gefertigt. 30 Patentansprüche 1. Verfahren zur Aufbereitung von zur Stahl-Vorbehandlung eingesetztem Flußmittel, dadurch gekennzeichnet, daß Flußmittel kontinuierlich von einem Flußmittelbad abgezogen wird, daß das abgezogene 35 Flußmittel mit Ammoniak versetzt und gemischt wird, wobei der Ammoniakzusatz bedarfsweise in Abhängigkeit vom jeweils laufend nach dem Mischen gemessenen pH-Wert und über einen vorgegebenen pH-Sollwert geregelt wird, daß danach das Flußmittel kontinuierlich mit sauerstoffhaltigem Medium versetzt und einer Reaktion zur Oxidation von Eisen(ll)-Salzen in Eisen(lll)-Salze unterworfen wird und daß daraufhin ausgefällte Eisensalze sedimentiert, gesammelt und aus dem so behandelten Flußmittel 40 entfernt werden, worauf schließlich das so aufbereitete Flußmittel wieder in das Flußmittelbad rückgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flußmittel Ammoniak bei Unterschreiten eines pH-Sollwertes von 4,5 - 5 zugesetzt wird. 45
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flußmittel als sauerstoffhaltiges Medium kontinuierlich Luft zugeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flußmittel zur Unterstützung der so Oxidationsreaktion chargenweise, vorzugsweise in gleichmäßigen zeitlichen Abständen, Wasserstoffperoxid zudosiert wird.
5. 5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Aufbereitung von zur Stahl-Vorbehandlung eingesetztem Flußmittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine an ein Flußmit- 55 telbad angeschlossene Rohrleitung (1) mit einer Förderpumpe (3) zur kontinuierlichen Förderung von Flußmittel aus dem Flußmittelbad bzw. aufzubereitendem Flußmittel durch die Anlage umfaßt, daß die Rohrleitung (1) eine Zuleitung (6) für dem Flußmittel zuzusetzendes Ammoniak aufweist, wobei die Zuleitung (6) mit einer in Abhängigkeit von einem in der Rohrleitung (1) vorgesehenen pH-Wertmesser 4 AT 402 075 B (7) geregelten Dosierpumpe (8) versehen ist, daß in der Rohrleitung (1), in Förderrichtung (4) des Flußmittels gesehen, nach der Einmündung der Ammoniakzuleitung {6) und vor dem pH-Wertmesser (7) ein Mischer (5) vorgesehen ist, daß danach in der Rohrleitung (1) mindestens eine Zuleitung (10) für sauerstoffhaltiges Medium und im Anschluß daran ein weiterer Mischer (13) angeordnet ist, daß die Rohrleitung (1) in einen Absetzbehälter (15) mündet und daß an den Absetzbehälter (15) eine Rückleitung (26) für das aufbereitete Flußmittel in das Flußmittelbad anschließt.
6. 6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (10) für sauerstoffhaltiges Medium eine Zuleitung für kontinuierlich zugeführte Luft ist.
7. 7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Zuleitung (10) für kontinuierlich zugeführte Luft eine weitere, mit einer Dosierpumpe (12) versehene Zuleitung (11) für vorzugsweise chargenweise zuzudosierendes Wasserstoffperoxid vorgesehen ist.
8. 8. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Absetzbehälter (15) ein geschlossener Hohlzylinder (17) mit einem kegelförmigen als Absetztrichter ausgebildeten Bodenteil (18) mit nach unten weisender Kegelspitze (19) ist, wobei im in stehender Bauweise gefertigten Absetzbehälter (15) ein Paket übereinander angeordneter, radial nach außen abfallender Sedimentationsblätter (22) vorgesehen ist.
9. 9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Absetzbehälter (15) ein zentral angeordnetes, vorzugsweise unten sich trichterartig öffnendes Einlaufrohr (20) aufweist, in das ein Zulauf (14) der Rohrleitung (1) einmündet und um das das Paket von Sedimentationsblättern (22) angeordnet ist, und daß über dem Paket von Sedimentationsblättern (22) eine die Form eines Kegelstumpfmantels aufweisende Überdachung (23) vorgesehen ist, deren unterer Rand (24) an der Innenseite der Zylinderwand (25) des Absetzbehälters (15) unterhalb des Niveaus eines Ablaufes (26) für das aufbereitete Flußmittel abgestützt oder befestigt ist und deren oberer Rand (27) als Überlaufkammleiste (28) ausgebildet ist.
10. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Leitungen und Gehäuse, die Mischer und der Absetzbehälter insgesamt aus Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen (PP), oder auch aus PVC, PVC-C, PE, PVDF, GFK gefertigt sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 5