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Die Erfindung betrifft eine Nickel-Galvanikanlage
enthaltend ein Prozeßbad
zum Vernickeln von Gegenständen
sowie mindestens einen Spülbehälter mit
Spüllösung zum
Reinigen der vernickelten Gegenstände. Ferner betrifft sie ein
Verfahren zum galvanischen Vernickeln von Gegenständen in
einem Prozeßbad,
wobei die Gegenstände
nach dem Vernickeln in mindestens einern Spülbehälter gespült werden.
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Beim galvanischen Vernickeln von
metallischen Werkstücken
werden diese in ein Elektrolytbad mit einer Ni-Salzlösung gehängt und
als Kathode geschaltet. Daraufhin scheidet sich auf dem Gegenstand
durch elektrochemische Vorgänge
eine Nickelschicht ab. Nach dem Austauchen des so vernickelten Gegenstandes
aus dem Prozeßbad
wird dieser in der Regel in mehreren Spülbehältern nacheinander gespült. Dabei
wird durch die am Gegenstand haftende Prozeßlösung Nickel in die Spülbehälter eingeschleppt,
welches sich dort anreichert. Um eine gleichbleibende Qualität des Spülvorganges
sicherzustellen wird daher bei den aus dem Stand der Technik bekannten
Anlagen den Spülbehältern ständig Frischwasser
zugeführt,
was jedoch zu einem hohen Wasserverbrauch und einem hohen Anfall
an behandelndem Abwasser führt.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Nickel-Galvanikanlage sowie ein
Verfahren zum Vernickeln von Gegenständen bereitzustellen, welche
hinsichtlich ihres Wasserverbrauchs und der Abwasserbelastung verbessert
sind. Diese Aufgabe wird durch eine Nickel-Galvanikanlage mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren nach den Merkmalen
des Anspruchs 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die erfindungsgemäße Nickel-Galvanikanlage enthält ein Prozeßbad zum
Vernickeln von Gegenständen
sowie mindestens einen Spülbehälter mit
einer Spüllösung zum
Reinigen der vernickelten Gegenstände. Sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens
einer der Spülbehälter an
einen Spülwasserkreislauf
angekoppelt ist, in welchem sich Einrichtungen zum Entfernen von
Nickel befinden.
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Durch die Kreislaufführung der
Spüllösung mindestens
eines Spülbehälters und
die ständige Entfernung
von Nickel aus der Spüllösung kann
bei gleichbleibender Reinigungsleistung der Spüllösung eine erhebliche Reduzierung
des Verbrauches an Frischwasser erzielt werden. Gleichzeitig beinhaltet die
Entfernung des Nickels aus der Spüllösung dessen Aufkonzentrierung,
so daß es
in nachfolgenden Verarbeitungsschritten in verwertbaren Formen wiedergewonnen
werden kann und daher nicht zu einer Belastung des Abwassers führt.
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Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung
umfassen die Einrichtungen zum Entfernen von Nickel aus der Spüllösung einen
Kationenaustauscher, vorzugsweise einen schwach sauren Typ (Carbonsäureaustauscher)
in der Beladung mit einem einwertigen Kation, z.B. Na+.
Von diesem Austauscher wird in der Spüllösung befindliches Nickel gebunden
und an seiner Stelle wird eine äquivalente
Menge der ein wertigen Kationen freigesetzt. Der Kationenaustauscher
ist von Zeit zu Zeit zu regenerieren, wenn sein Aufnahmevermögen für Nickel
erschöpft
ist. Dabei ist im Regenerat die Konzentration von Nickel um einiges
höher als
in der Spüllösung.
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Der Ablauf des Kationenaustauschers
ist vorzugsweise an einen Zwischenbehälter angeschlossen, aus dem
der Spülbehälter bzw.
mehrere in Reihe geschaltete Spülbehälter mit
Spüllösung versorgt
werden. Weiterhin kann an diesen Zwischenbehälter eine Ionenaustauscheranlage
zur Spülwasserkreislaufführung (IAKA-Anlage)
angeschlossen sein, wobei diese Ionenaustauscheranlage mindestens
einen Kationenaustauscher (stark saurer Typ) und einem Anionenaustauscher (schwach
basischer Typ oder stark basischer Typ) enthält. Dabei können mehrere Behälter, die
mit Kationenaustauscherharz gefüllt
sind, hintereinander in Reihe geschaltet werden. Gleiches trifft
auch für
Behälter
zu, die mit Anionenaustauscherharz gefüllt sind. Die Zugabe von entsalztem
Wasser aus der IAKA-Anlage in den Zwischenbehälter erfolgt über die Leitfähigkeit
der im Kreislauf befindlichen Spüllösung. Durch
diese erfindungsgemäße Anordnung
ist es möglich,
im Spülwasserkreislauf
einen gewünschten
Salzgehalt einzustellen, damit eine ordnungsgemäße Behandlung des Galvanisiergutes
möglich
ist.
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Weiterhin kann die Nickel-Galvanikanlage eine
Kaskade von mindestens zwei Spülbehältern enthalten,
die nicht an einen Spülwasserkreislauf
angeschlossen sind. Diese einfachen Spülbehälter eignen sich insbesondere
für ein
Vorspülen
der vernickelten Gegenstände
unmittelbar nach deren Austauchen aus dem Prozeßbad.
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Mindestens einer der nicht an einen
Spülwasserkreislauf
angeschlossenen Spülbehälter kann dabei
vorteilhafterweise eine Verbindungsleitung zum Prozeßbad aufweisen. Über diese
Leitung kann Spüllösung aus
dem Spülbehälter in
das Prozeßbad überführt werden,
um Verluste der Prozeßlösung durch
Verdunstung, durch Ausschleppen mit vernickelten Gegenständen oder
durch Auskreisen von Prozeßlösung auszugleichen.
Das gezielte Auskreisen von Prozeßlösung erfolgt, um eine ausgeglichene
Nickelbilanz in der Prozeßlösung zu
erhalten.
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An das Prozeßbad kann eine Adsorptionsanlage
zur Entfernung organischer Komponenten angeschlossen werden, wie
dies in der einschlägigen
Literatur beschrieben wird (Fischwasser, K., Lieber, H.-W. und Müller, J.: „Vermeidung
von Abwasser und nicht verwertbarer Abfälle durch Regenerierung galvanischer
Elektrolyte", Galvanotechnik
85 Heft 7 (1994), 2294;
DE
42 41 867 A1 ;
DE
43 18 793 A1 ;
DE 43
28 876 A1 ; D. Mauer, F. Jurak, H. Hoffmann und U. Schnegg: "Entfernen organischer
Inhaltsstoffe", Metalloberfläche 52 (1998),
121–124).
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Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zum galvanischen Vernickeln von Gegenständen in einem
Prozeßbad,
wobei die Gegenstände
nach dem Vernickeln in mindestens einem Spülbehälter gespült werden. Das Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß das
Spülwasser
mindestens eines der Spülbehälter in
einem Kreislauf geführt
wird, in welchem dem Spülwasser
Nickel entzogen wird. Wie bereits oben im Zusammenhang mit der Galvanikanlage
erläutert
wurde, kann durch ein derartiges Verfahren der Verbrauch an Frischwasser
erheblich reduziert werden. Gleichzeitig wird eine Rückgewinnung
des Nickels durch dessen Aufkonzentration möglich.
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Der Entzug des Nickels aus dem Spülwasserkreislauf
erfolgt vorzugsweise durch Ionenaustausch in einem hierfür geeigneten
Ionenaustauscher. Ein solcher Ionenaustauscher läßt sich dann von Zeit zu Zeit
regenerieren und erneut aktivieren, wodurch das angesammelte Nickel
entfernt und durch das gewünschte
Ersatzion (vorzugsweise Na+ ersetzt wird.
Damit keine Aufsalzung der Spüllösung erfolgt,
ist der Spülwasserkreislauf
vorzugsweise an eine Ionenaustauscheranlage angeschlossen, durch die
die Entsalzung eines Teilstroms von Spüllösung erfolgt.
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Das Regenerat des vorstehend genannten Ionenaustauschers
wird vorzugsweise einer Nachbehandlung unterzogen, in welcher durch
Fällung und/oder
durch Gewinnungselektrolyse Nickel abgetrennt wird. Derartige Bearbeitungsschritte
sind mit dem Regenerat gut möglich,
da dieses Nickel in bedeutend höheren
Konzentrationen als die Spüllösung enthält.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens werden
die vernickelten Gegenstände
in mindestens einem Vorspülbecken,
das nicht an einen Spülwasserkreislauf
angeschlossen ist, vorgespült.
Aus dem Vorspülbecken
wird ferner Spülwasser
in das Prozeßbad
geleitet, um dort entstandene Verluste an Prozeßlösung zu ersetzen. Die hierdurch
und durch andere Effekte entstehenden Verluste an Spülwasser werden
wiederum durch Zufuhr von VE-Wasser zum Vorspülbecken ersetzt. Durch die
beschriebene Überleitung
von Spülwasser
in das Prozeßbad
kann die im Vorspülbekken
stattfindende Ansammlung von Nickel ausgeglichen werden, ohne daß das Vorspülbecken
an einen Kreislauf anzuschließen
ist.
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Gemäss einer anderen Weiterbildung
der Erfindung werden aus dem Prozesswasser des Prozessbades organische
Komponenten entfernt. Dies geschieht vorzugsweise, indem das Prozesswasser in
einem Kreislauf über
einen Adsorber geführt
wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit
Hilfe der Figur beispielhaft erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Nickel-Galvanikanlage.
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Die in der dargestellten Anlage zu
vernickelnden Gegenstände
werden entlang des mit punktierten Pfeilen gekennzeichneten Pfades 2 durch
verschiedene Bearbeitungsbäder
geführt.
Als erstes kommen sie dabei in das eigentliche Prozeßbad 1,
in welchem in bekannter Weise das galvanische Abscheiden von Nickel
auf der Oberfläche
der Gegenstände
stattfindet. Anschließend
werden die vernickelten Gegenstände
in ein erstes Vorspülbecken 4,
dann in ein zweites Vorspülbecken 5 und schließlich in
ein drittes Vorspülbecken 6 getaucht, um
sie zu reinigen. Bei den Gegenständen
kann es sich insbesondere um Werkstücke aus Stahl oder Messing
oder mit einer Metallschicht versehenem Kunststoff handeln, die
vor dem Vernickeln typischerweise bereits durch Vorbehandlungsschritte
wie Entfetten, Beizen, chemisch-reduktive Metallisierung etc. und
gegebenenfalls durch eine Glanz-Kupfer Galvanisierung behandelt
wurden. Nach dem Vernickeln werden die Gegenstände vorzugsweise noch mit Glanz-Chrom
beschichtet. Ferner kann auch ein sogenannter Handbereich vorgesehen
werden, in dem zusätzliche
Oberflächenveredlungsver fahren wie
Perlglanz-Nickel, Matt-Nickel oder dergleichen durchgeführt werden
können.
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Durch die Oberflächenbehandlung und die in die
Behandlung integrierten Spülprozesse
werden die Inhaltsstoffe der Prozesslösung des Prozessbads 1 in
das mehrstufige Spülsystem 4, 5, 6 ausgeschleppt.
Beim derzeitigen Stand der Technik werden die Spülwasserinhaltsstoffe, die nicht
mehr nutzbaren Prozeßlösungen sowie
die Eluate der Ionenaustauscher durch eine Neutralisationsfällung mit Ca(OH)2 abwassertechnisch behandelt. Der cyanidhaltige
und der Cr(VI)-haltige Teilstrom werden dabei zuvor mit Chlorbleichlauge
bzw. NaHSO3 behandelt. Die Neutralisationsrückstände werden
durch Filtration abgetrennt und deponiert. Das behandelte Abwasser
wird abgeleitet.
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Die von verschiedenen Einrichtungen
zur galvanischen Vernickelung (automatische Anlage(n), Handbäder etc.)
typischerweise ausgeschleppten Nickelfrachten können aus der Nickelkonzentration
in der Prozeßlösung (zwischen
60 und 80 g/l) und dem Volumenstrom an ausgetragener Prozeßlösung V
EA berechnet werden. Bei einem Volumenstrom
an ausgetragener Prozeßlösung von
5 l/h betragen die Verluste an Nickel in einer Anlage 2.100
kg/a. Der Spülwasserbedarf
beträgt
dabei über
1.500 l/h, wobei in der Prozeßstufe
zur galvanischen Vernickelung in der Regel Brauchwasser zum Spülen eingesetzt wird,
um Störungen
der nachfolgenden Verchromung zu vermeiden.
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Durch die abwassertechnische Behandlung des
bei der Vernickelung nach dem Stand der Technik wie beschrieben
anfallenden Teilstromes mit Ca(OH)2 wird
bei einem Volumenstrom an ausgetragener Prozeßlösung von 5 l/h ein Abfallaufkommen von
ca. 50 t/a Galvanikschlamm (30% Trockensubstanz TS) verursacht.
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Mit der in der Figur dargestellten
Anlage soll der hohe Wasserverbrauch und das hohe Abfallaufkommen
reduziert werden. Um dies zu erreichen wird für die galvanische Nickelabscheidung
ein Stoff- und Wasserkreislauf eingeführt. Ferner wird der Stoffüberhang
an Nickel, der durch die unterschiedliche Stromausbeute von anodischer
Auflösung
und kathodischer Abscheidung im Prozeßbad 1 erzeugt wird, aus
dem Stoffkreislauf abgetrennt und in eine stofflich verwertbare
Form überführt. Die
hierzu erforderliche getrennte Führung
der entsprechenden Teilströme
ist in der Figur schematisch dargestellt und umfaßt folgende
Teilausrüstungen:
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- – Eine
Ionenaustauscheranlage 8, welche vorzugsweise einen schwach
sauren Kationenaustauscher enthält
und welche in einem Kreislauf 7 des Spülwassers aus dem letzten Spülbehälter 6 angeordnet
ist. Dieses Spülwasser
wird über
den Ionenaustauscher 8 und in einen Zwischenbehälter 11 geführt, von
dem es zurück
zum Spülbehälter 6 gelangt.
Der Zwischenbehälter 11 ist
ferner an eine Ionenaustauscheranlage zur Spülwasserkreislaufführung (sogenannte
IAKA-Anlage) 12 angeschlossen. Die Zudosierung von IAKA-Wasser
erfolgt dabei geregelt über
die Leitfähigkeit
der Spüllösung im
Zwischenbehälter 11.
- – Eine
Adsorptionsanlage 20, welche regenerierbare Adsorberharze
zur Abtrennung überschüssiger Organik
aus der Prozeßlösung des
Prozeßbades 1 enthält und welche
zu diesem Zweck in einen Kreislauf der Prozeßlösung eingekoppelt ist. Eine
derartige Absorptionsanlage ist für jedes Prozeßbad getrennt
erforderlich, wobei jedoch die Regeneration der Absorberharze, die über eine Zuleitung 21 vorzugsweise
mittels H2O2/NaOH
erfolgt, über
eine zentrale Anlage erfolgen kann.
- – Eine
Fällungsstufe 13 oder
Membranelektrolyseanlage (nicht dargestellt), um Nickel aus dem Regenerat
des Ionenaustauschers 8 und/oder aus überschüssiger Prozeßlösung 23 aus
dem Prozeßbad 1 in
eine verwertbare Form zu überführen. Das
Filtrat bzw. Elektrolysat 14 der Stufe 13 wird
einem Sammelbehälter 16 für cyanidfreie Konzentrate
zugeführt,
in welchem ebenso ein Wasserüberhang 15 aus
der Galvanik sowie Abwasser 22 aus dem Adsorber 20 gesammelt
werden. Das Konzentrat im Sammelbehälter 16 wird anschließend einer
abwassertechnischen Behandlungsstufe 17 (Fällung/Flockung/Filtration) zugeführt.
- – Eine
Ionenaustauscheranlage mit Selektivionenaustauschern 18,
die mit einem Chelat-bildenden Harz (sog. Iminodiessigsäure-Harz – IDE-Harz)
ausgestattet ist, zur Abtrennung von Nickel und anderen Schwermetallen
aus dem behandelten Abwasser. Die Ionenaustauscheranlage 18 verläßt anschließend über eine
Ableitung 19 gereinigtes Abwasser.
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Mit Ausnahme der Adsorberanlageln) 20 können alle
vorstehend genannten Ausrüstungen
als zentrale Anlagen zur Bedienung mehrerer Prozeßbäder 1 betrieben
werden. Das Eluat der Regeneration der Selektivionenaustauscher 18 wird
der Fällungsstufe 13 bzw.
Membranelektrolyseanlage (nicht dargestellt) zugeführt, um
die abgetrennten Schwermetalle einer stofflichen Verwertung zuzuführen.
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Der Rückführgrad der ausgeschleppten Spülwasserinhaltsstoffe
(Schließungsgrad
des internen Stoffkreislaufes) orientiert sich am Ausgleich der Metallbilanz
in der Prozeßlösung. Dadurch
wird berücksichtigt,
daß bei
der galvanischen Nickelabscheidung die Stromausbeute von anodischer
Auflösung und
kathodischer Abscheidung unterschiedlich ist, so daß bei vollständiger Rückführung der
ausgeschleppten Spülwasserinhaltsstoffe über die
Verbindungsleitung 3 vom ersten Vorspülbehälter 4 zum Prozeßbad 1 eine
Anreicherung von Nickel in der Prozeßlösung erfolgen würde, die
Prozeßstörungen zur
Folge hätte.
Daher muß der
verbleibende Stoffüberhang
an Nickel aus dem Prozeßbad 1 über die
in der Figur dargestellte Ableitung 23 ausgekreist und der
Fällungsstufe 13 bzw.
Membranelektrolyseanlage (nicht dargestellt) zugeführt werden.
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Durch die Aufteilung der Spültechnik
in eine Vorspülkaskade 4, 5 und
in eine Kreislaufspülstufe 6, 7 kann
das Spülwasserkonzentrat
der Vorspülkaskade 4, 5 zum
Ausgleich der Verdunstungsverluste (V
VD)
teilweise über
die Leitung 3 zwischen Vorspülbehälter 4 und Prozeßbad 1 in
die Prozeßlösung zurückgeführt werden
(Einrichtung eines internen Stoffkreislaufes), wobei der erreichbare
Rückführgrad sich
am Ausgleich der Metallbilanz in der Prozeßlösung orientiert. Die für die Prozeßsicherheit
erforderliche Spülqualität wird durch
die Kreislaufspülstufe
sichergestellt. Durch die Rückführung der
Spülwasserinhaltsstoffe
werden auch die Ab bauprodukte der organischen Zusätze in die
Prozeßlösung zurückgeführt, so
daß sich
deren Konzentration ohne Regenerationsmaßnahmen gegebenenfalls auf
einem höheren
Konzentrationsniveau stabilisieren wird. Damit durch die Anreicherung
der Abbauprodukte der organischen Zusätze keine Prozeßstörungen verursacht werden,
wird deren Konzentration bei Bedarf mit Hilfe der Adsorptionsstufe 20 zur
Eliminierung von organischen Stoffen unterhalb der Störgrenze
stabilisiert.
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Bei der galvanischen Glanzvernickelung
mit einem Wasserkreislauf mit entsalztem Wasser (VE-Wasser oder
IAKA-Wasser) ist zu beachten, daß bei der nachfolgenden Prozeßstufe einer „Glanz-Chrom" Galvanisierung Prozeßstörungen (sogenanntes „White-Washing") beobachtet werden können, welche
beim Einsatz von Stadtwasser als Spülwasser nicht auftreten. Aus
diesem Grunde wird erfindungsgemäß Wasser
mit einem definierten Salzgehalt als Spülwasser bei der nachfolgenden
Abscheidung von Glanz-Chrom verwendet, wodurch Prozeßstörungen vermieden
werden.
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Durch die Einführung eines Wasserkreislaufes 7 bei
der Prozeßstufe „Glanz-Nickel" ergeben sich erhebliche
Einsparungen beim Wassereinsatz, welche typischerweise einen Wasserverbrauch
von 1.600 l/h beim Stand der Technik auf 155 l/h (100 l/h Vorspülen, 55
l/h im Kreislauf) reduzieren. Ferner ergeben sich typische Spülwasservolumenströme von ca.
100 l/h in der Vorspülkaskade 4, 5 und
2.900 l/h in der Kreislaufspülung 6, 7.
Der Spülvolumenstrom in
der Vorspülkaskade 4, 5 ergibt
sich dabei im Wesentlichen aus den Verdunstungsverlusten in der Prozeßlösung. Der
Wasserbedarf bei der Kreislaufführung 7 des
Spülwassers
ist im Wesentlichen von der in den Kreislauf eingetragenen Salzfracht
abhängig.
Der Wasserbedarf für
die Kreislaufführung
des Spülwassers
läßt sich
aus dem spezifischen Wasserbedarf beim Regenerieren der Ionenaustauscher
und dem in der Vorspüle
bzw. Vorspülkaskade 4, 5 erreichten
Spülkriterium
berechnen.
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Durch die Einführung des Spülwasserkreislaufes 7 bei
den Prozeßstufen
zur galvanischen Nickelabscheidung lassen sich somit typischerweise beim
Spülen
ca.
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1.400 l/h Wasser einsparen. Nachdem
durch die erforderlichen Teilverwürfe 23 von Prozeßlösung (zum
Ausgleichen der Metallbilanz) ein geringfügiger Mehrbedarf an Wasser
verursacht werden kann, erreicht die in der Figur dargestellte erfindungsgemäße Anlage
eine Einsparung von 80% bis 90% der bisher eingesetzten Wassermenge.
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Durch den Einsatz des Ionenaustauschers
8 in der Kreislaufspülstufe 7 wird
eine deutliche Aufkonzentrierung von Nickel erreicht. Während im Spülwasser
die Nickel-Konzentration typischerweise nicht mehr als 500 mg/l
beträgt,
können
im Regenerat 10 des Kationenaustauschers 8 je
nach Regeneriertechnik Konzentrationen von bis 40 g/l erreicht werden.
Nach der Regeneration des Kationenaustauschers 8 liegt
das aus dem Spülwasser
abgetrennte Nickel in Form einer Nickelsalzlösung (beim Einsatz von H2SO4 als Regeneriersäure als
NiSO4) vor, die bei hohen Ni-Konzentrationen
(cNi > 25
g/l) bereits einer stofflichen Verwertung zugeführt werden könnte. Hierzu
ist es jedoch erforderlich, daß im
Regenerat 10 die Konzentration von organischen Komponenten
niedrig ist (TOC < 1
g/l). Andernfalls ist eine stoffliche Verwertung der NiSO4-Lösung
nicht möglich.
Wenn ein derart niedriger Organikgehalt im Regenerat 10 des
Kationenaustauschers 8 nicht garantiert werden kann, sollte
das abgetrennte Nickel entweder als Nickelhydroxid Ni(OH)2 (Monoschlamm) oder in metallischer Form
(Gewinnungselektrolyse) in der Verarbeitungsstufe 13 gewonnen
und extern verwertet werden, da der Einsatz des zurückgewonnenen
Nickels in metallischer Form als Anodenmaterial (interner Stoffkreislauf)
eine hohe Reinheit erfordert.
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Im Falle einer Behandlung des Stoffüberhanges 23 (Prozeßlösung und/oder
Spülwasserkonzentrat)
sowie des Regenerats 10 mit NaOH oder mit Ca(OH)2 in der Behandlungsstufe 13 werden
die Nickelverbindungen als Nickelhydroxid ausgefällt und mittels Filtration
(separate Filterpresse) abgetrennt, wobei vorzugsweise als Regeneriersäure H2SO4 und als Fällungsmittel
NaOH verwendet wird, um die Bildung von Gips zu vermeiden und die
Chlorid-Belastung des Nickelschlamms zu minimieren. Der Filterkuchen
kann als Monoschlamm stofflich verwertet werden, wobei die Kosten
für die
Verwertung sehr stark vom Nickelgehalt im Schlamm abhängig sind.
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Falls dagegen in der Verarbeitungsstufe 13 eine
Gewinnungselektrolyse durchgeführt
wird, wird die aus dem Spülwasser
abgetrennte Nickelmenge in metallischer Form zurückgewonnen und kann als Nickelschrott
verkauft werden. Nachdem der Stoffüberhang 23 (Prozeßlösung und/oder
Spülwasserkonzentrat)
ohne Umsatzung (Überführung des
chloridhaltigen Stoffüberhanges
mit Hilfe eines schwach sauren Kationenaustauschers in eine NiSO4-Lösung) elektrolysiert
werden soll, muß eine
Membranelektrolysezelle zum Einsatz gelangen, um eine anodische Chlorentwicklung
weitgehend verhindern zu können. Für die Metallabscheidung
mit guter Stromausbeute muß in
der Elektrolysezelle der pH-Wert in ungepufferten Elektrolyten mittels
NaOH-Zugabe auf pH-Werte > 2,5
eingestellt werden. Durch den Einsatz von Anionenaustauschermembranen
(Übergang zu
einer 3-Kammerzelle) kann auf die NaOH-Zugabe zur pH-Einstellung
verzichtet werden, da die anodisch gebildeten Protonen durch die
in den Anolyten transportierten Sulfationen an einem Weitertransport in
den Katholyten gehindert werden, so daß die durch die anodische Wasserzersetzung
gebildete Säure wieder
zur Regeneration des Kationenaustauschers eingesetzt werden kann.
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Bei der Abtrennung von Schwermetallen
aus dem behandelten Abwasser werden zunächst das Filtrat der Fällungsstufe
bzw. das Elektrolysat der Gewinnungselektrolyse 14 zusammen
mit dem restlichen Abwasser 15 der Galvanik in einem Sammelbehälter 16 gesammelt
und in der Stufe 17 abwassertechnisch behandelt. Damit
durch einen eventuellen Metallschlupf keine Überschreitung der behördlich festgesetzten
Grenzwerte verursacht wird, ist zusätzlich die Nachschaltung eines
Selektivionenaustauschers 18 als sogenanntem Polizeifilter
vorgesehen.
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Die Regeneration der Selektivionenaustauscher 18 wird
mit HCl oder H2SO4 durchgeführt, wobei
die Regeneration des Ionenaustauschers gegebenenfalls zweistufig
erfolgt, um in der metallreichen Fraktion des Regenerats den Anteil
der freien Säure zu
minimieren. Die Konditionierung des Kationenaustauschers (Überführung in
die Mono-Na-Form) erfolgt mit NaOH. Das Eluat der Regeneration der
Selektivionen austauscher wird der Fällungsstufe 13 bzw.
Membranelektrolyseanlage (nicht dargestellt) zugeführt, um
die abgetrennten Schwermetalle einer stofflichen Verwertung zuzuführen.
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Durch die in der Figur dargestellten Stoffstromlenkungsmaßnahmen
im Bereich der galvanischen Nickelabscheidung kann die zum Spülen erforderliche
Wassermenge um 80% bis 90% vermindert werden, wobei gleichzeitig
die ausgeschleppte Nickelmenge in eine verwertungsfähige Form überführt wird.
Anhand der Stoffstromdaten wird dabei ersichtlich, daß hierdurch
im Wesentlichen das Abfallaufkommen vermindert werden kann.
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Das „entnickelte" Spülwasser 14 dieses
Teilstroms wird anschließend
dem Stapeltank 16 (Konzentrate cyanidfrei) zugeführt, wobei
die nachfolgende abwassertechnische Behandlung im Wesentlichen der
Entfernung von Restmengen von Nickel sowie der pH-Einstellung dient.
Durch die gemeinsame Behandlung mit den restlichen Abwasserströmen des
gesamten Galvanikwerkes kann auf eine separate Behandlung dieses
Teilstroms sowie auf die dafür notwendigen
Ausrüstungen
verzichtet werden.