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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Abtrennen von Verunreini- gungen und Legierungen aus flüssigen Metallbädern, wie z.B. Eisen-Aluminium-Legierungen, Zinkoxiden oder Mischkristallen aus Zinkbädern, bei welchem das Metallbad abgesaugt, gereinigt und das gereinigte Metallbad rückgeführt wird sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei Bandverzinkungsanlagen wird ein Zinkbad eingesetzt, welches im Zuge der Verwendung durch aufschwimmende Schlacke und feste Fe2Al5-Partikel verunreinigt wird. Aufschwimmende Zinkschlacke auf dem Zinkbad kann bei der Verzinkung zur Ausschussproduktion führen, da Schlackenspritzer an die Oberfläche des verzinkten Bades gelangen können.
Um derartige aufschwimmende Schlacken und insbesondere Zinkschlacken abzutrennen so- wie eine an der Oberfläche eines Zinkbades zu beobachtende Anreicherung von Fe2Al5-Partikel zu verringern, ist es bekannt die sich bildende Schlackenhaut manuell abzuziehen und in Formen zu giessen. Ein derartiges manuelles Abziehen der Schlackenhaut führt dazu, dass die Schlacke einen relativ hohen Restzinkgehalt von ca. 97 Gew. % enthält, sodass bei manuellem Abziehen der Schla- cke ein beträchtlicher Zinkverlust entsteht, der mit teurem Rohzink wiederum kompensiert werden muss Die Qualität des händischen Abzuges ist darüberhinaus von der jeweils verwendeten Technik beim manuellem Abziehen der Schlacke abhängig, sodass die Zinkverluste teilweise wesentlich höher liegen können.
Durch ein manuelles Abziehen der Schlacke werden insbesondere Problemzonen, wie beispielsweise die Ein- und Austragsvorrichtungen des zu verzinkenden Blech- bandes nicht erfasst, sodass die Gefahr weiterhin besteht, dass Schlacke vom austretenden Band mitgerissen wird und auf diese Weise die Qualität des Zinküberzuges beeinträchtigt wird.
Die bisherigen Verfahren werden durchwegs diskontinuierlich ausgeführt, sodass eine kontinu- ierliche Überwachung und Einhaltung bestimmter Qualitäten der Verzinkung nicht ohne weiteres möglich erscheint.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zum kontinuierlichen Abtrennen derartiger Ver- unreinigungen, wie Schlacken oder Legierungspartikeln, insbesondere Fe2Ai5-Partiketn aus Zink- bädern in Bandverzinkungsanlagen zu schaffen, welches eine gleichbleibende Qualität der Verzin- kung bzw. des Metallüberzuges gewährleistet. Gleichzeitig zielt die Erfindung darauf ab, den Ver- lust an Reinmetall, insbesondere Reinzink, zu verringern.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass nahe der Badoberfläche flüssige Schlacke und Metall abgezogen werden, dass das abgezoge- ne Schlacken- und Metallbad zentrifugiert wird, dass die Temperatur von Abschnitten der Zentrifu- ge, aus welchen vom Metallbad verschiedene Phasen abgezogen werden, höher gewählt wird, als die Temperatur des Zentrifugenabschnittes, aus welchen das Metallbad abgezogen wird und dass das das Reinmetall enthaltende Zentrifugat in das Metallbad rückgeführt wird. Dadurch, dass nahe der Badoberfläche flüssiges Metall abgezogen wird und dieses abgezogene Metallbad zentrifugiert wird, gelingt es die gewünschte Phasentrennung zu erzielen und das Verfahren kontinuierlich zu führen, da das Abziehen des flüssigen Metalles kontinuierlich erfolgen kann.
Dadurch, dass nun unmittelbar eine Phasentrennung durch Zentnfugieren vorgenommen wird, kann das jeweils abge- trennte Reinmetall und insbesondere das abgetrennte Reinzink unmittelbar in das Bad rückgeführt werden und auf diese Weise die Badverluste verringert werden.
Um nun sicherzustellen, dass Legierungen bzw Schlacken, deren Schmelzpunkte teilweise hö- her als die Schmelzpunkte einer Reinzinkphase bzw. einer Reinmetallphase liegen, kontinuierlich ausgetragen werden können, wird so vorgegangen, dass die Temperatur von Abschnitten der
Zentrifuge, aus welchen vom Metallbad verschiedene Phasen abgezogen werden, höher gewählt wird, als die Temperatur des Zentrifugenabschnittes, aus welchem das Metallbad abgezogen wird.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass die Zentrifuge über der
Temperatur des Schmelzpunktes des Metallbades gehalten oder auf eine solche Temperatur aufgeheizt wird Dadurch, dass die Zentrifuge unmittelbar an der Oberfläche des Bades angeordnet werden kann, kann bei geringen Temperaturverlusten die zusätzliche Energie für das Aufheizen gering gehalten werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine unter die Badoberfläche absenkbare Überlaufrinne, in welche ein
Förderer oder eine Pumpe eintaucht und eine an den Förderer oder die Pumpe angeschlossene thermisch isolierte und/oder beheizbare Zentrifuge zur Trennung wenigstens einer leichteren von
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wenigstens einer schwereren fliessfähigen Phase, wobei der Austrag für die dem Reinmetallbad entsprechende Phase in das Bad mündet. Die in das Zinkbad bzw. die Badoberfläche eintauchen- de Überlaufrinne erlaubt das kontinuierliche Abziehen der mit Verunreinigungen bzw.
Schlacken angereicherten Phasen, wobei bei der Phasentrennung der Umstand genutzt wird, dass die metalli- sche Reinphase sich im spezifischen Gewicht von der Schlackenphase bzw. von der die Fe2AI5- Partikel enthaltenden Phase unterscheidet. Das Reinbad hat in der Regel eine höhere Dichte und gelangt daher in der Zentrifuge rascher nach aussen, wobei in der Zentrifuge ein Mantel aus schmelzflüssigem Bad gebildet wird, welcher in entsprechender Weise ausgetragen und in das Bad rückgeführt werden kann.
Mit Vorteil ist die erfindungsgemässe Ausbildung hiebei so weiterge- bildet, dass die Fördereinrichtung und die Zentrifuge als koaxiale, rotierbar und antreibbar gelager- te, Rohrschüsse ausgebildet sind, wobei der Förderer am Innenumfang des in die Überlaufrinne eintauchenden Rohrschusses wendelförmig bzw. gewindeförmig angeordnete Leitflächen trägt und an den dem Zentrifugenabschnitt entsprechenden Rohrschuss wenigstens zwei in axialer Richtung versetzte Austragsöffnungen angeschlossen sind, welche in axialer Richtung durch eine ringförmi- ge Trennwand mit koaxialer Durchtrittsöffnung voneinander getrennt sind. Eine derartige Ausbil- dung erlaubt es aufgrund der wendelförmig bzw. gewindeförmig angeordneten Leitfläche mit der gleichen Einrichtung das Abpumpen bzw.
Absaugen des Bades und das Zentrifugieren vorzuneh- men, wobei zur Erzielung der gewünschten Zentrifugalkraft für die sichere Trennung der Phase der Zentrifugenabschnitt einen entsprechend grösseren Innendurchmesser aufweist. An diesen Zentri- fugenabschnitt mit grösserer lichter Weite können im wesentlichen radiale Durchbrechungen für das Abziehen der voneinander separierten Phasen vorgesehen sein, wobei die Durchbrechungen für das Abziehen des Reinzinkbades bzw. Reinmetallbades wiederum unmittelbar in das Bad münden können. Die sichere Trennung der beiden Phasen wird hiebei durch die ringförmige Trennwand verbessert. Eine weitere Verbesserung der Trennwirkung kann dadurch erzielt werden, dass die ringförmige Trennwand am Rand der Durchtrittsöffnung zum Förderabschnitt abwärts weisende zum Mantel der Zentrifuge koaxiale Mantelflächen trägt.
Um sicherzustellen, dass beim Absaugen des Bades aus der Überlaufrinne keine Luft ange- saugt wird und eine weitere Oxidation des Bades verringert wird, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass der Förderer in einen abgesetzten Sumpf der Überlaufrinne eintaucht.
Bei vorgegebener Rotationsgeschwindigkeit der Zentrifuge zur Erzielung der gewünschten Trennwirkung muss nun sichergestellt werden, dass für einen entsprechend kontinuierlichen Betrieb die zuströmende Badmenge zur Zentrifuge mit der aus der Zentrifuge ausgetragenen Menge der getrennten Phasen weitestgehend übereinstimmt. Mit Vorteil ist die Ausbildung zu diesem Zwecke so getroffen, dass der Eintrittsquerschnitt fur das flüssige Bad zum abgesetzten Sumpf durch eine verstellbare Blende einstellbar ist.
Um das Austragen der durch Zentrifugieren getrennten Phasen zu erleichtern kann die Anord- nung mit Vorteil so erfolgen, dass die Rotationsachse der Zentrifuge in einem Winkel von 0 bis 10 , vorzugsweise 3 bis 5 , zur Normalen auf die Badoberfläche angeordnet ist und dass der Antrieb und die Lagerung der Zentrifuge oberhalb des Badspiegels angeordnet ist. Eine derartige geneigte Anordnung begünstigt das Sammeln des über die radialen Durchbrechungen ausgetragenen Mate- riales, sodass dieses beispielsweise unter Einwirkung der Schwerkraft im Falle des Reinzinkbades wiederum in das Zinkbad rückströmen kann. Um den Austrag insbesondere der spezifisch leichte- ren Schlackenphasen bzw.
Legierungsphasen mit in der Regel höheren Schmelzpunkten zu unter- stützen und zu begünstigen, ist es vorteilhaft, wenn zum einen wenigstens eine Austragsöffnung für vom Metallbad verschiedene Phasen mit einer Saugpumpe oder einem Sauggebläse verbun- den ist und zum anderen in Achsrichtung der Zentrifuge längs des Mantels der Zentrifuge eine
Mehrzahl von gesonderten Heizeinrichtungen angeordnet ist. Die gesonderten Heizeinrichtungen erlauben es den Bereich, in welchem Phasen mit höherem Schmelzpunkt vorliegen, wie beispiels- weise oxidische Phasen, entsprechend höher zu erwärmen, um das Austragen des dort anfallen- den Materiales durch entsprechende Absenkung der Viskosität zu begünstigen.
Im Falle eines Zinkbades wird in der Zentrifuge das schwerere Zink nach aussen an die Trom- melwand gedrückt, während die überaus kleinen Feststoffpartikel, deren Durchmesser in der Regel im Mikrometerbereich liegen, an die Innenseite des flüssigen Rotationskörpers driften. Zur Ab- scheidung von Partikeln bestimmter Korngrösse existiert jeweils eine bestimmte errechenbare Min- destverweilzeit in der Trommel, wobei die ringförmige Trennwand zwischen den Austrittsöffnungen
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für verschiedene Phasen in Kombination mit der abwärts weisenden zum Mantel der Zentrifuge koaxialen Mantelfläche, welche eine Art Abstreifring bildet, die Phasentrennung erleichtert. Das auf diese Weise abgetrennte Reinzink kann durch die radialen Durchbrechungen bzw.
Bohrungen im Trommelmantel in eine feststehende an der Trommel schleifende Auffangkammer gedrückt werden und in der Folge über einen Abnahmestutzen als Produkt abgezogen werden bzw. unmittelbar in das Bad rückgeleitet werden. Um das Austragen des jeweiligen Produktes zu erleichtern, sind bevorzugt die Böden der Auffangkammern in radialer Richtung zur Badoberfläche abwärts geneigt ausgebildet.
Die von Reinzink verschiedene Phase, welche im Falle von Zinkbädern als Dross bezeichnet wird, gelangt durch die koaxiale Durchtrittsöffnung der Trennwand in eine darüberliegende weitere Kammer, aus welcher sie wiederum über radiale Bohrungen abgezogen werden kann, wobei eine analoge Konstruktion für die Auffangkammer gewählt werden kann. Sowohl der Zink- als auch der Drossaustritt liegt bedingt durch die Bauhöhe der Zentrifuge deutlich über dem Badspiegel, sodass ein natürliches Gefälle für die weitere Verwendung ausgenützt werden kann.
Am Drossaustrittsstutzen kann ein Behälter angebracht werden, an welchem beispielsweise ein Ejektor installiert sein kann, welcher den Aufbau eines Vakuums in der Auffangkammer und im Abzugbereich ermöglicht und damit den Drossabzug unterstützt. Dross ist gegenüber dem Zinkbad wesentlich zähflüssiger und neigt insbesondere bei Stillständen zum Einfrieren. Aus diesem Grund ist in diesem Bereich die Aufheizung auf höhere Temperaturen besonders vorteilhaft. Eine zusätzliche Beheizung der Zentrifuge ist somit in erster Linie im Bereich des Drossabzuges vorteilhaft, da im Bereich oberhalb der Badoberfläche bei entsprechend kleinbauenden Zentrifugen nur relativ geringe Temperaturverluste in Kauf genommen werden müssen.
Die Zentrifuge selbst ist einseitig gelagert, wobei die Lager durch Pressluft gekühlt werden können. Die hiefür erforderliche Druckluft kann von der Druckseite des oben beschriebenen Ejektors abgenommen werden.
Die Regelung und Optimierung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung kann im wesentlichen den Durchsatz, die Trennleistung und die Heizung betreffen und in konventioneller Weise entsprechend den Erfordernissen erfolgen. Die Zulaufmenge aus der Rinne in den Zentrifugensumpf kann in einfacher Weise mit der oben genannten einstellbaren Blende vorgenommen werden.
Der konstruktiv einfache Aufbau und die kleinen Baumasse erlauben es die Einrichtung an beliebigen Stellen im Bereich der Badoberfläche zu installieren, um auf die Art und Weise ein kontinuierlich und weitestgehend homogenes Abreichern der Badoberfläche von Verunreinigungen sicherzustellen, wobei durch die Rückführung des abgetrennten Zinkes die Zinkverluste gering gehalten werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der Zeichnung ist eine für das kontinuierliche Abtrennen von Verunreinigungen und Legierungen sowie Schlacken aus flüssigen Metallbädern geeignete Zentrifuge dargestellt, deren Gehäuse mit 1 bezeichnet ist. Eine Überlaufrinne 2 wird bis unter den mit 3 bezeichneten Badspiegel abgesenkt und erlaubt auf die Art und Weise den Eintritt von oberflächennahen Phasen des Metallbades in die Überlaufrinne. Das auf diese Weise eintretende Material gelangt in einen Pumpensumpf 4, in welchen ein erster Rohrschuss 5 eintaucht, welcher als Wendelförderer ausgebildet ist. An der Innenseite des Rohrschusses 5 sind zu diesem Zwecke wendelförmig bzw. gewindeförmig angeordnete Leitflächen angeordnet, über welches das in den Pumpensumpf eintauchende Material in Richtung des Pfeiles 6 aufwärts gefördert wird.
Das aus mehreren Phasen bestehende Bad gelangt in einen zweiten Rohrschuss 7, welcher koaxial zum ersten Rohrschuss 5 angeordnet ist und als Zentrifuge ausgebildet ist Die Rohrschüsse 5 und 7 werden hiebei über eine Antriebswelle 8 mit einem Motor 9 verbunden und zur Rotation angetrieben. Die Antriebswelle 8 ist ausserhalb des Metallbades in luftgekühlten Lagern 10 gelagert. Das in den Zentrifugenabschnitt bzw. den Rohrschuss 7 eintretende Material wird durch die Rotation der Zentrifuge in voneinander verschiedene Phasen getrennt, wobei eine erste schwerere Phase über radiale Öffnungen 11 in einen Abführstutzen 12 gelangt. Über diesen Abführstutzen 12 kann im Falle eines Zinkbades das spezifisch schwerere Reinzink in flüssiger Form wiederum ausgetragen werden und in das Bad rückgeführt werden.
Spezifisch leichtere Teilchen gelangen in Richtung des Pfeiles 6 aufwärts in eine zweite
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Kammer 13, welche von der Zentrifugenkammer 14 durch eine ringförmige Trennwand 15 getrennt ist, wobei für den Durchtritt in die obere Kammer 13 eine koaxiale Durchtrittsöffnung 16 vorgese- hen ist. Die ringförmige Trennwand weist hiebei abwärts gerichtete zum Mantel der Zentrifuge koaxiale Mantelflächen 17 auf, sodass eine saubere Trennung der Phasen im Bereich der radialen Durchtrittsöffnung 11für das Reinbad gewährleistet ist.
An die Zentrifuge sind aussen Sammelkammern 18 für das Reinmetall bzw. Reinzink und 19 für die jeweils spezifisch leichtere Phase beispielsweise der Dross bzw. Legierungen des Reinmetalls mit anderen leichteren Metallen oder metallische Oxide, wie z.B. AI203 oder AIN angeschlossen, in welche die jeweiligen Abführstutzen münden. Im Bereich des oberen Abschnittes der Zentrifuge sind die radialen Durchbrechungen für den Austrag der leichteren Phase mit 20 bezeichnet, wobei hier Schlacke bzw. Eisen-Aluminium-Legierungen im Fall von Zinkbädern einer Verzinkungsanlage abgezogen werden können.
Das Gehäuse 1 kann von aussen mit Heizeinrichtungen 21 beheizt werden, wobei Isolierungen 22 und 23 vorgesehen sind, um Wärmeverluste gering zu halten.
Im Bereich des Eintrittsquerschnittes 24 für das Metallbad in den Pumpensumpf 4 ist eine höhenverstellbare Blende 25 zur Einstellung des jeweils gewünschten Eintrittsquerschnittes ange- ordnet Da die Zentrifuge unmittelbar oberhalb der Badoberfläche angeordnet ist, sind lediglich geringe Wärmeverluste zu kompensieren, wobei insbesondere im Bereich des Abzuges für die leichtere Phase Zusatzheizungen das Ausbringen des Materiales begünstigen.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum kontinuierlichen Abtrennen von Verunreinigungen und Legierungen aus flüssigen Metallbädern, wie z.B. Eisen-Aluminium-Legierungen, Zinkoxiden oder Mischkri- stallen aus Zinkbädern, bei welchen das Metallbad abgesaugt, durch Zentrifugieren gerei- nigt und das gereinigte Metall in das Metallbad rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nahe der Badoberfläche flüssige Schlacke und Metall abgezogen wird, dass die Tem- peratur von Abschnitten der Zentrifuge, aus welchen vom Metallbad verschiedene Phasen abgezogen werden, höher gewählt wird, als die Temperatur des Zentrifugenabschnittes, aus welchen das Metallbad abgezogen wird und dass das Reinmetall enthaltende Zentn- fugat in das Metallbad rückgeführt wird.