Verfahren und Vorrichtung zum Entkrusten von Metallgegenständen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkrusten von Metallgegenständen mit einem flüssigen Entkru- stungsmittel, insbesondere zum Beseitigen von Bc(on- rückständen an Baumaschinen und Baugeräten sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Betonrückstände an Baumaschinen und Baugeräten, zum Beispiel an Schalungsteilen, werden in der Regel auf mechanischem Wege durch Klopfen, Kratzen, Bürsten, Fräsen, Sand- oder Nadelstrahlen beseitigt. Dabei sind Beschädigungen und vorzeitige Abnutzungen der Teile unvermeidlich.
Es ist auch bekannt, chemische Mittel, zum Beispiel Säuren und Säuregemische, speziell für die Entkrustung von Baumaschinen und Baugeräten auf kaltem Wege zu verwenden. Das erfordert eine manuelle Bedienung durch Sprühen, Bürsten, Fluten usw., bei langen Reaktionszei ten, namentlich wenn an die Behandlung noch metall schonende Bedingungen geknüpft werden. An Grenz schichten zwischen Agglomeraten und sauren Medien bilden sich Neutralzonen und diffusionshemmende Salz konzentrate, teils auch intermediäre Keimböden für schwerlösliche Verbindungen, zum Beispiel Gips- und Phosphatabscheidungen, wodurch ein freier Reaktionsab lauf behindert und der Lösevorgang verzögert wird.
Ausserdem ist der offene Umgang mit solchen Mit teln oft von Gesundheits- und Kleiderschäden der damit Beschäftigten sowie von gesetzwidriger Untergrund- und Kanalverunreinigungen begleitet. Ferner können beim manuellen Gebrauch chemische Entkrustungsmittel nicht bis zu ihrer Erschöpfung ausgenützt werden, so dass sie einem unwirtschaftlichen Verschleiss verfallen. Diese Nachteile der an sich brauchbaren chemischen Entkru- stungsmittel trugen ihnen allgemeine Missachtung und Ablehnung mindestens bei Anwendung an Grossmaschi- nen und nicht tauchfähigen Gegenständen ein.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren sollen die Arbeitsvorgänge zum Entkrusten solcher Gegenstände bei wenig Handarbeit, geringem Chemikalienaufwand und auf metallschonende Weise rasch verlaufen, Unter brechungen zur Instandsetzung der Geräte auf eine Mindestzeit beschränkt und der Arbeitsfluss beschleunigt werden.
Dabei kann von bekannten und bewährten chemischen Entkrustungsmittcln in Verbindung mit einer Umwälzvorrichtung in einer Weise Gebrauch gemacht werden, die mit wenig Manipulationen einen raschen Erfolg unter nahezu völliger Ausnutzung der chemischen Wirkstoffe bei geringster Gefährdung der damit Beschäf tigten verbürgt und ausserdem eine vorschriftsmässige Kontrolle und Aufbereitung der verbrauchten Umsatz mittel zulässt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das eine Säure oder ein Säuregemisch enthaltende Ent- krustungsmittel mit Zusatz von Indikatorfarbstoffen, bei Temperaturen von 40 bis 80 C und unter einem Druck von etwa 8 atü kontinuierlich oder unter Stössen auf verkrustete Flächen von Gegenständen verspritzt, gesam melt, von Feststoffen geschieden und zur Wiederverwen dung bis zur Erschöpfung der lösewirksamen Stoffe im Kreislauf gefiirdert wird.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete, in allen Teilen säure- und wärmebeständige Vorrichtung ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe aus einem Vorratsbecken für die Entkrustungs- mittel, einer Beheizungseinrichtung, einer Förderpumpe, einem Druckunterbrecher, einem Einstellgehäuse für die zu entkrustenden Gegenstände mit einem Riesel- oder Düsensystem, einem Gitterboden, einer Auffangwanne für angebrauchte Entkrustungsmittel, einem auswechsel baren Einsatz für abgesetzte Feststoffe und einem Fein filter besteht.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung sind allen falls Fahrzeugwaschanlagen und im Kleinformat Ge- schirrspülvorrichtungen vergleichbar. Mit solchen Vor richtungen werden die Gegenstände jedoch nur unter Dauerberieselung und Aufheizung des Reinigungsmittels behandelt. Das dabei verwendete billige und praktisch neutrale Reinigungsmittel erfordert aber keine Aufberei tung zur Wiederverwendung. Infolgedessen sind auch die bei diesen Vorrichtungen auftretenden Probleme im Hinblick auf die Konstruktionsmittel weit einfacher als bei einer Vorrichtung zum Entkrusten von Metallgegen- ständen mittels aggressiver, abwasserschädlicher Säurege mische.
Der Erfindungsgedanke des Verfahrens zur Entkru- stung von Metallgegenständen entspringt itn wesentlichen dem Ziel der Wärme- und Prallnutzung scharf verspreng ter Flüssigkeitsteilchen, und deren chemische Reaktoren auf hauptsächlich oxydische und carbonatische Agglome rate ztt beschleunigen und mit Erosions- und Kavitations- effekten zu überlagern.
In der Regel werden für diese Zwecke Säuren, speziell Mineralsäuren mit Zusätzen von Netzmitteln verwendet. Phosphorsäure hat den Vorzug, auf Stahl eine dichte Schutzschicht aus Eisen-III-Pliosphat auszubilden. Andere Säuren, beispielsweise Schwefelsäure oder Sulf- aminsäure werden zusätzlich mit Passivierungsmitteln wie Chromaten, Fluoriden, Kupfer- oder Molybdänsalzen u.a., teils auch mit organischen Schutzschichtbildnern ausgerüstet.
Alle brauchbaren Mittel dieser Art bringen unter konstanter Wähne- und Prallwirkung ein Mehrfaches der Löseleistung an oxydischen und carbonatischen Agglo meraten, zum Beispiel Betonrückständen, Wasserstein und d-1, gegenüber Anwendungen im Ruhezustand, in mässiger Tauchbewegung oder auch bei sonstigen ma nuellen Behandlungsarten hervor. Darin liegt die wirt schaftliche Bedeutung dieser physikalisch chemischen Verfahrensweise.
Das Verfahren wird ergänzt durch Auffangen der angebrauchten Reaktionsflüssigkeit, Klären und Filtern, Wicdererwärmen und Rückfördcrn zum erneuten Einsatz im Kreislauf bis zum Verbrauch der lösewirksamen Bestandteile.
Zur optischen Erkennung einer eintreten den Erschöpfung der Reaktionsflüssigkeit wird ihr zweckmässig ein Indikatorfarbstoff zugesetzt, zum Bei spiel Kongorot ntit Umschlag von blau nach rot bei pH- Werten zwischen 3,0 und 5,2, gegebenenfalls eine Indika- tormischung. Erschöpfte Reaktionsflüssigkeit und sämtli che Abgänge mit Entkrustungsbehandlungen können zum Beispiel mit Kalkbrühe aufbereitet werden,
so dass sie nach wasserrechtlichen Bestimmungen abgeleitet bzw. abgelagert werden dürfen. Unkontrolliertes Abfliessen oder Versickern schädlicher Flotten ist dabei vermeid- ba r.
Die Auswahl des Entkrustungsmittels spielt somit eine untergeordnete Rolle, da das erfindungsgemässe Verfahren weniger auf dem Stoffcharakter als auf einer vorteilhaften tlbertragung physikalisch chemischer Er fahrungsätze auf ein bisher vernachlässigtes, beschränk tes Anwendungsgebiet beruht. Dazu gehrt, dass eine Temperaturerhöhung um l0 C in der Regel die Reak tionsgeschwindigkeit annähernd verdoppelt.
Ferner sind es Erfahrungen aus der Hydrodynamik und aus dem Energiegesetz, die - im Sinne des Sprichworts: eSteter Tropfen höhlt den Stein -zur Reaktionsbeschleunigung beim Gebrauch chemischer Entkrustungsmittel in Dauer strömung oder in Druckstössen beitragen.
Diese neue Anwendungsweise schliesst jedoch eine Auffindung und den Einsatz völlig neuartiger Entkru- stungsmittel nicht aus, die zusätzlich zu den physikalisch chemischen Beschleunigungsfaktoren in sich schon eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit gewährleisten und zu gleich eine zuverlässige Passivierung auf Stahlflächen. In dieser Hinsicht leisten bekanntlich oxydierende Beigaben zu mineralsauren Entkrustungsmitteln gute Dienste, de ren Einbeziehung in das vorliegende Verfahren vorteil haft ist.
Im Falle einer Verwendung von Phosphorsäure für verkrustete Stahlgegenstände, deren Flächen im Zuge der Behandlung gleichzeitig gegen Rost durch Eisen-III-Phos- phatschichten geschützt werden sollen, unterbinden ge wisse oxydierende Beimengungen die heftige Entwick lung von Wasserstoffbläsclicn im Heissverfahren. Ausser dem wird das intermediär entstehende, lösliche Eisen-Il- Phosphat unverzüglich in das unlösliche Eisen-III-Phos- phat umgewandelt. Es entsteht damit ein porenfreier Schutzfilm.
Unter den vielen Möglichkeiten oxydierender Zusätze haben sich Peroxydiphosphorsäure bzw. ihr Kaliumsalz sowie Pcrschwefelsäurc bzw. ihre Aninioniuni- oder Kaliumsalze als besonders förderlich für diese Zwischen reaktion erwiesen, insbesondere auch in Gemeinschaft mit Zink- oder Mangansalzen.
Als Ausführungsbeispiele für Fntkrustungsmittel mit gutem Rostschutzeffekt seien folgende Zusamnienset- zungcn genannt: 1. 30prozentige Phosphorsäure mit 3 bis 5 Prozent Netzmittel, 5 Prozent Kaliumperoxydiphosphat und <B>0,005</B> Prozent Kongorot; 2. 25prozentige Phosphorsäure mit 3 bis 5 Prozent Netzmittel, 5 Prozent Perschwefelsäurc und 0,005 Pro zent Kongorot;
3. 30prozentige Phosphorsäure mit 3 bis 5 Prozent Netzmittel, 2 Prozent Zinknitrat, 3 Prozent Kaliumper- sulfat und 0,005 Prozent Kongorot; 4. 30prozentige Phosporsäure mit 3 bis 5 Prozent Netzmittel, 2 Prozent Mangansulfat, 3 Prozent Aninio- nittmpersulfat und 0,005 Prozent Kongorot.
Auf diese Verfahrensweise ist erfindungsgcniäss eine die Einzelaufgabe des Verfahrens zusammenfassende Vorrichtung abgestimmt. Dem Zweck der Datterbesprü- hUng der zu entkrustenden Gegenstände mit heissen aggressiven Flüssigkeiten vorbeschriebcncr Art haben sich wärnic- und säurebeständige Baustoffe aller Teile der Vorrichtung anzupassen.
Der Kreislaufbetrieb erfor dert restloses Auffangen angebrauchter Entkrustungsmit- tcl, Abscheidung unlöslicher Krustenbestandteile, Wie dererwärmung und Rückförderung.
Die wesentlichen Teile einer zur Durchführung des crfindungsgeniässen Verfahrens geeigneter Vorrichtung sind auf der Zeichnung schematisch an einem Ausfüh rungsbeispiel veranschaulicht. In dieser Darstellung sind das Vorratsbecken für Entkrustungsmittel mit 1, das Heizaggregat mit 2, die Hochdruckförderpumpe mit 3, die Verbindungsleitung mit 4, der Druckunterbrecher mit 5, die Riesel- oder Düsenanlage mit 6, das Einstellgehäu se für zu entkrustende Gegenstände mit 7, der Gitterbo den mit 8, die Auffangwanne mit 9, der Einsatz für absetzbare Feststoffe mit 10 und der Feinfilter mit 11 bezeichnet.
Das Vorratsbecken 1 nimmt die chemischen Mittel zur Entkrustung auf, die vom Heizaggregat 2 auf kon stanter Temperatur von beispielsweise 80'C gehalten werden. Dieses Vorratsbecken hat eine Verbindung mit dem Feinfilterabfluss und schliesst den Kreislaufbe trieb.
Dem Vorratsbecken 1 entzieht die Hochdruck-För- derpumpe 3 die vorgelegte Flüssigkeit, drückt sie durch die Verbindungsleitung 4 über den Druckunterbrecher 5 zur Riesel- oder Düsenanlage 6 im Einstellgehäuse 7. Von dort gelangt die von den eingestellten Gegenständen und den Gehäusewänden ablaufende, nunmehr ange brauchte Flüssigkeit samt abgeschweniniten Feststoffen durch den Gitterboden 8 in die Auffangwanne 9, wo absetzbare Feststoffe in einem auswechselbaren Einsatz <B>10</B> gesammelt werden.
Die von Grobverunreinigungen befreite, noch mit Schwebstoffen behaftete Flüssigkeit durchwandert das Feinfilter 1 1 und fliesst schliesslich zum Vorratsbecken 1 zurück zur erneuten Verwendung im Kreislauf.
Der im beschriebenen Verfahren und in der zugehöri gen Vorrichtung gegebene technische Fortschritt ist ein leuchtend. Ausserdem kommt die Erfindung den arbeits hygienischen Belangen und denen des Boden- und Ge wässerschutzes entgegen. Verfahren und Vorrichtung eignen sich nicht nur zur Beseitigung von Betonrückstän den an Baumaschinen oder Baugeräten, sondern auch zur Beseitigung von Wassersteinablagerungen an Kühl-, Heiz- und Wasseraufbereitungsanlagen, zum Entzundern von Walz- und Ziehprödukten sowie zum Entrosten, Phosphatieren, Bondern und dgl. fertigmontierter Ma schinen und grosser Maschinenteile.
Method and device for encrusting metal objects The invention relates to a method for de-encrusting metal objects with a liquid de-encrusting agent, in particular for removing Bc (on residues on construction machinery and construction equipment) and a device for carrying out the method.
Concrete residues on construction machines and construction equipment, for example on formwork parts, are usually removed mechanically by knocking, scratching, brushing, milling, sandblasting or needle blasting. Damage and premature wear of the parts are inevitable.
It is also known to use chemical agents, for example acids and acid mixtures, specifically for descaling construction machines and construction equipment by cold means. This requires manual operation by spraying, brushing, flooding, etc., with long reaction times, especially when conditions that are gentle on the metal are attached to the treatment. At the boundary layers between agglomerates and acidic media, neutral zones and diffusion-inhibiting salt concentrates form, and in some cases also intermediate seedbeds for poorly soluble compounds such as gypsum and phosphate deposits, which hinders the free reaction process and delays the dissolution process.
In addition, the open handling of such means is often accompanied by damage to health and clothing for those who work with them, as well as illegal underground and sewer contamination. Furthermore, with manual use, chemical descaling agents cannot be used until they are exhausted, so that they are subject to uneconomical wear. These disadvantages of the chemical de-icing agents, which can be used per se, earned them general disregard and rejection at least when used on large machines and objects that cannot be submerged.
With the method according to the invention, the work processes for de-encrusting such objects should proceed quickly with little manual work, little chemical expenditure and in a metal-friendly manner, interruptions for repairing the devices should be limited to a minimum time and the work flow should be accelerated.
Known and proven chemical encrusting agents in connection with a circulation device can be used in a way that guarantees rapid success with little manipulation, almost complete utilization of the chemical active ingredients with the least risk to those working with them, and also a regulation-compliant control and processing of the consumed sales medium allows.
According to the invention, this is achieved by spraying the encrusting agent containing an acid or a mixture of acids with the addition of indicator dyes, at temperatures of 40 to 80 C and under a pressure of about 8 atmospheres, continuously or with bumps onto encrusted surfaces of objects , separated from solids and recycled for reuse until the dissolving substances are exhausted.
A device suitable for carrying out the process and which is acid and heat resistant in all parts is characterized according to the invention in that it consists of a storage basin for the encrusting agent, a heating device, a feed pump, a pressure interrupter, an adjustment housing for the objects to be encrusted a trickle or nozzle system, a grid floor, a collecting tray for used descaling agents, an exchangeable insert for settled solids and a fine filter.
With the device according to the invention, vehicle washing systems and small-format dishwashing devices are comparable. With such devices before the objects are treated only with continuous sprinkling and heating of the detergent. The cheap and practically neutral cleaning agent used does not require any processing for reuse. As a result, the problems that arise with these devices with regard to the construction means are far simpler than with a device for decrusting metal objects by means of aggressive acid mixtures which are harmful to waste water.
The idea of the invention of the process for de-icing metal objects arises essentially from the aim of utilizing heat and impact from sharply dispersed liquid particles and accelerating their chemical reactors to mainly oxidic and carbonatic agglomerates and superimposing them with erosion and cavitation effects.
As a rule, acids, especially mineral acids with the addition of wetting agents, are used for this purpose. Phosphoric acid has the advantage of forming a dense protective layer of iron (III) phosphate on steel. Other acids, for example sulfuric acid or sulfamic acid, are additionally equipped with passivating agents such as chromates, fluorides, copper or molybdenum salts, etc., and sometimes also with organic protective layer formers.
All usable agents of this type, with constant rippling and impact effects, produce a multiple of the dissolving power of oxidic and carbonatic agglomerates, for example concrete residues, water stone and d-1, compared to applications in the resting state, in moderate immersion movement or also with other manual types of treatment. This is where the economic importance of this physico-chemical procedure lies.
The process is supplemented by collecting the used reaction liquid, clarifying and filtering, reheating and returning it for re-use in the circuit until the dissolving components are used up.
In order to visually detect when the reaction liquid is exhausted, an indicator dye is expediently added to it, for example Congo red with a change from blue to red at pH values between 3.0 and 5.2, if necessary an indicator mixture. Exhausted reaction liquid and all outflows with descaling treatments can be prepared with lime broth, for example.
so that they may be diverted or deposited in accordance with water law regulations. The uncontrolled runoff or seepage of harmful fleets can be avoided.
The selection of the descaling agent thus plays a subordinate role, since the method according to the invention is based less on the character of the substance than on an advantageous transfer of physico-chemical experiences to a previously neglected, restricted area of application. This includes that a temperature increase of 10 C usually almost doubles the reaction speed.
Furthermore, it is experience from hydrodynamics and the law of energy that - in the sense of the saying: constant dripping wears away the stone - contributes to accelerating the reaction when using chemical encrusting agents in continuous flow or in pressure surges.
However, this new application does not rule out the discovery and use of completely new decarburizing agents which, in addition to the physico-chemical acceleration factors, already guarantee a high reaction speed and at the same time reliable passivation on steel surfaces. In this respect, as is known, oxidizing additives to mineral acid descaling agents are useful, and their inclusion in the present process is advantageous.
If phosphoric acid is used for encrusted steel objects, the surfaces of which are to be protected against rust by iron-III-phosphate layers during the treatment, certain oxidizing additions prevent the violent development of hydrogen bubbles in the hot process. In addition, the intermediately formed, soluble iron (II) phosphate is immediately converted into the insoluble iron (III) phosphate. This creates a pore-free protective film.
Among the many possibilities of oxidizing additives, peroxydiphosphoric acid or its potassium salt and sulfuric acid or its anionic or potassium salts have proven to be particularly beneficial for this intermediate reaction, especially in combination with zinc or manganese salts.
The following compositions may be mentioned as exemplary embodiments for encrusting agents with a good rust protection effect: 1. 30 percent phosphoric acid with 3 to 5 percent wetting agent, 5 percent potassium peroxydiphosphate and 0.005 percent Congo red; 2. 25 percent phosphoric acid with 3 to 5 percent wetting agent, 5 percent persulfuric acid and 0.005 percent Congo red;
3. 30 percent phosphoric acid with 3 to 5 percent wetting agent, 2 percent zinc nitrate, 3 percent potassium persulfate and 0.005 percent Congo red; 4. 30 percent phosphoric acid with 3 to 5 percent wetting agent, 2 percent manganese sulfate, 3 percent anionic persulfate and 0.005 percent Congo red.
According to the invention, a device summarizing the individual task of the method is adapted to this procedure. The purpose of spraying the objects to be encrusted with hot, aggressive liquids of the type described above must be adapted to heat and acid-resistant building materials of all parts of the device.
Circulation operation requires complete collection of used descaling agents, separation of insoluble crust components, reheating and return.
The essential parts of a device suitable for carrying out the crfindungsgeniässen method are illustrated schematically in the drawing using an exemplary embodiment. In this illustration, the storage tank for encrusting agent with 1, the heating unit with 2, the high pressure pump with 3, the connecting line with 4, the pressure interrupter with 5, the trickle or nozzle system with 6, the setting housing for objects to be encrusted with 7, the Grid floor with 8, the drip pan with 9, the insert for settable solids with 10 and the fine filter with 11.
The storage basin 1 takes on the chemical means for de-encrusting, which are kept by the heating unit 2 at a constant temperature of 80'C, for example. This storage basin is connected to the fine filter drain and closes the circuit.
The high-pressure delivery pump 3 removes the initially introduced liquid from the storage basin 1, presses it through the connecting line 4 via the pressure interrupter 5 to the trickle or nozzle system 6 in the setting housing 7. From there, the liquid that runs off the objects and the housing walls is now attached Required liquid including swept-away solids through the grid floor 8 into the collecting trough 9, where settling solids are collected in an exchangeable insert <B> 10 </B>.
The liquid, freed from coarse impurities and still contaminated with suspended matter, passes through the fine filter 11 and finally flows back to the storage basin 1 for reuse in the circuit.
The technical progress given in the method described and in the associated device is a luminous one. In addition, the invention meets the work hygiene concerns and those of soil and Ge water protection. The method and device are not only suitable for removing concrete residues on construction machinery or construction equipment, but also for removing scale deposits on cooling, heating and water treatment systems, for descaling rolling and drawing products and for derusting, phosphating, bonders and the like Machines and large machine parts.