DE10323340A1

DE10323340A1 - Verfahren sowie Anlage zum Aufbereiten von veröltem Haufwerk

Info

Publication number: DE10323340A1
Application number: DE2003123340
Authority: DE
Inventors: Georg Von Bormann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-09-30

Abstract

Bei einem Verfahren zum Aufbereiten von bei industriellen Prozessen anfallendem verölten Haufwerk, Walzenzunder o. dgl. Material, insbesondere von Aluminium enthaltenden Abfällen wie Spänen, wird eine Waschlauge mit dem Materialfluss des Haufwerkes, insbesondere im Gegenstrom zu diesem, durch eine Wascheinrichtung geführt sowie nachfolgend das Haufwerk vorentwässert und getrocknet; beim Nachtrocknen des gewaschenen Haufwerkes wird dieses bis zur Oxidation seiner Restanhaftungen aus der Waschlauge durch einen Trocknungsbereich geführt und die aufkonzentrierte Emulsion unter Verwendung eines Kammerabscheiders, vor allem eines Ringkammerabscheiders (33), in Öl und Wasser durch einen Erhitzungsvorgang getrennt. Die Emulsion wird in einer Emulsionsspaltanlage von etwa 3% bis etwa 5% über 25%, bevorzugt bis zu 35%, konzentriert und dann dem Ringkammerabscheider (33) zugeführt, der mehrere konzentrische Ringkammern (40, 40¶a¶, 40¶b¶, 40¶c¶) enthält, durch welche das Strömungsmittel auf einem im Aufriss schlangenförmigen Strömungsweg hindurchgeleitet sowie in eine leichte und eine schwere Fraktion getrennt wird. Zudem wird die Aufbereitung von kontaminierten Ölfiltern durch Zerkleinerung sowie Trennung der dann vorliegenden Haufwerksteile durch eine Waschlauge und durch Mitnehmer in einer Waschtrommel erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zum Aufbereiten von veröltem Haufwerk, Walzenzunder od. dgl. Material – insbesondere von Aluminium enthaltenden Abfällen wie Spänen –, das/der als Haufwerk bei industriellen Prozessen anfällt, bei dem eine Waschlauge, der bevorzugt ein Emulsionsspalter oder Demulgator zugesetzt ist, mit dem Materialfluss des Haufwerkes – bevorzugt im Gegenstrom zu diesem – durch eine Waschtrommel od.gl. Wascheinrichtung geführt wird, wonach das Haufwerk vorentwässert und getrocknet wird. Zudem wird beim Nachtrocknen des gewaschenen Haufwerks dieses bis zur Oxidation seiner Restanhaftungen aus der Waschlauge durch den Trocknungsbereich geführt.
Zum Kühlen von großen, schnellaufenden Walzengerüsten werden deren Walzen mit emulgierten Schmier- und Kühlmitteln überflutet. Das Öl gelangt in den während des Walzenvorganges entstehenden Walzenzunder, der bis zu etwa 20 Gew.-% mit Ölanteil belastet und dann nicht mehr einsetzbar ist. Der Walzenzunder muss deshalb vor seinem Einsatz entölt werden.
Auch Aluminiumspäne, die beispielsweise während eines spanabhebenden Formverfahrens mit Maschinenöl, ölhaltigem Kühlmittel od. dgl. benetzt worden sind, müssen gereinigt werden. Wäscht man nun aber Aluminiumspäne in einer Lauge, wird durch die Reaktion H₂ frei, wobei eine große Menge von Schaum entsteht und sich Knallgas bilden kann.

Abhilfe hat hier ein Verfahren nach EP 0 157 805 B des Anmelders geschaffen, bei dem das verölte Material in eine Waschtrommel eingeleitet und dort in einer bei 10 bis 14 pH eingestellten Waschlauge im Gegenstrom gewaschen sowie dabei dieses Waschgut an der Trommelwandung durch Tragflächen angehoben wird. Eine weitergehende Verbesserung schlägt der Erfinder in seiner DE 199 15 724 A1 vor, bei der das zu reinigende Haufwerk im Gegenstrom zu einer Waschlauge mit Demulgator durch eine Waschtrommel und aus dieser zu einem Trockner geleitet wird.

Die DE 90 02 762 U1 beschreibt einen sog. Ringkammerabscheider mit abnehmbarem Boden. Hier wird das Strömungsmittel durch innenliegende Ringwände so umgeleitet, dass ein serpentinenartiger Strömungsweg entsteht.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder weitergehende Verbesserungen des Verfahrens zur Aufgabe gestellt. Insbesondere soll es möglich werden, aus Ölfiltern entstandenes Haufwerk aufzubereiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruches, die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.

Erfindungsgemäß wird die auf konzentrierte Emulsion unter Verwendung eines Kammerabscheiders in Öl und Wasser getrennt. Dazu soll die Emulsion in einer Emulsionsspaltanlage von etwa 3% bis etwa 5% über 25% – bevorzugt bis zu 30% bzw. 35% – konzentriert und dann dem Kammerabscheider zugeführt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein an sich bekannter Ringkammerabscheider mit mehreren konzentrischen Ringkammern eingesetzt, durch welche das Strömungsmittel auf einem im Aufriss schlangenförmigen Strömungsweg hindurchgeleitet sowie in eine leichte und eine schwere Fraktion getrennt wird; dabei soll vor allem Öl von Wasser durch einen Erhitzungsvorgang getrennt werden.

Als günstig hat es sich erwiesen, die Aluminiumspäne parallel zu einer Flamme in den Trockner mit einer Restfeuchte von etwa 5% einzutragen. Die Flamme muss so heiß sein, dass zuerst das Wasser abgetrocknet wird, bevor die Restanhaftungen entflammen können; sobald die Restanhaftungen entflammen, steigt die Temperatur und überschreitet das vorher eingestellte Wärmeniveau.

Hierbei bekommt der Brenner bei der bisherigen Steuerung den Befehl, seine Flamme zurückzufahren. Infolge dieser Gegebenheiten verdampft das Restwasser erst später, und die Entzündung erfolgt immer später in der Trommel. Dies wiederum führt dazu, dass zum Teil brennendes Abgas aus dem Trockner ausgetragen wird.

Um eine solche Reaktion zu verhindern, wählt man erfindungsgemäß die Temperatur am Brenner höher als die angezeigte Abgastemperatur. Damit werden die Späne wieder schneller abgetrocknet und die Reaktion – d.h. die Zündung der Restanhaftungen – erfolgt im Trockner wieder früher. Somit kann man den Punkt der Entzündung der Restanhaftungen kontrollieren und an einer vorbestimmbaren Stelle im Trockner fixieren.

Vorteilhafterweise wird im übrigen die Temperatur der wässrigen Vorlage bei der Abgasreinigung bei etwa 50°C bis 60°C eingestellt; auch innerhalb dieser Grenzwerte liegende einzelne Temperaturstufen sind Teil dieser Erfindung.

Im Rahmen der Erfindung liegt eine Anlage mit einer Siebeinrichtung nachgeordneten Trenneinrichtung, welch letztere erfindungsgemäß mit einer Emulsions-Spaltanlage verbunden sowie letzterer ein Ringkammerabscheider zugeordnet ist. Zudem soll in den Ölaustrag des Ringkammerabscheiders der Ölaustrag eines Separators münden, der einer Wascheinrichtung zugeordnet ist. Der Wasserverlust der Waschlauge durch den Trockenvorgang wird durch Wasser aus der Emulsionsspaltanlage ergänzt.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Verwendung eines Ringkammerabscheiders zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Aufbereiten von Ölfiltern aus magnetischen und nichtmagnetischen Metallen sowie Papier od.dgl. Elementen. Solche Ölfilter bestehen aus Stahl, Aluminium und Papier. Die meisten Ölfilter sind zudem noch mit Ö1 gefüllt, wenn sie in den Abfall gelangen. Zur Zeit werden kontaminierte Ölfilter als ölverschmutzte Betriebsmittel in Verbrennungsanlagen entsorgt. Diese Art der Entsorgung wird aus Mangel an Aufbereitungsmöglichkeiten geduldet. Zur Beseitigung dieses Problems wird nun folgendes Verfahren vorgeschlagen.

Zuerst werden die Gebinde in einem Shredder zerkleinert. Hierbei wird schon ein Großteil des in den Gebinden befindlichen Altöls freigesetzt und kann in an sich bekannter Weise abgepumpt werden. Danach wird das beölte zerkleinerte Material oder Haufwerk einer Waschtrommel zugeführt; diese wird im Gegenstrom von einer Waschlauge durchflossen. Beim Einfüllen des verölten zerkleinerten Materials schwimmt Papier, welches beim Shreddern ebenfalls freigesetzt wird, zusammen mit dem noch an dem metallischen Material anhaftenden Öl auf und wird ausgetragen. Das entölte metallische Material wird durch Mitnehmer an der Innenwand der rotierenden Trommel gegen die Flussrichtung der Lauge transportiert und über eine entsprechende Einrichtung an der Stirnwand der Trommel ausgetragen. Danach wird das magnetische Material – bevorzugt Stahl –mittels Magnet von dem unmagnetischen Leichtmetall getrennt.

Dieses Verfahren ermöglicht es, die Komponenten Stahl, Aluminium und Öl einer entsprechenden Aufbereitung zuzuführen. Das abgetrennte verölte Filterpapier muss allerdings in einer Verbrennungsanlage entsorgt – also thermisch verwertet – werden. Dies entspricht der Vorgabe des Gesetzgebers.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
1: eine Skizze zu einem Verfahrensstammbaum für die Behandlung von – mit Kühlschmiermittel od. dgl. belasteten – Metallspänen, insbesondere Aluminiumspänen;
2: eine teilweise geschnittene Skizze eines Ringkammerabscheiders in Frontsicht;
3: eine schematische Darstellung einer Aluminiumspäneaufbereitungsanlage.
Die verölten Späne aus einem aluminiumverarbeitenden Betrieb werden über eine Aufgabe 10 einem Sieb 11 – insbesondere einem Trommelsieb od. dgl. Klassiereinrichtung –aufgegeben und dort klassiert, d.h. gesiebt und von Unrat, Aluminiumstücken sowie Bauschen bzw, wolligen Spänen getrennt. Der Siebüberlauf gelangt über eine Leitung 12 zu einem Brecher 14, wird in diesem zerkleinert und über Leitung 13 zur Aufgabe 10 zurückgebracht.
Die gesiebten Späne werden in der durch einen Förderer 15 an das Sieb 11 angeschlossenen Zentrifuge 16 durch einen Vorschleudergang abgeschleudert und von der sie benetzenden Emulsion getrennt – die erreichbare Endnässe liegt bei etwa 4%. Durch die Einführung der Vorabschleuderung kann bewirkt werden, dass ein konstantes Verhältnis entsteht im Einbringen an Fremdflüssigkeit – nämlich anhaftende Kühlschmiermittel – in den Waschprozess. Somit ist die Dosierung des Waschmittels wesentlich exakter vorzunehmen.
Die Emulsion wird über eine Leitung 18 einem Spaltprozess in einer Emulsions-Spaltanlage 30 zugeleitet. Die auf konzentrierte Emulsion wird danach einem Ringkammerabscheider 33 zugeführt. Das im Ringkammerentöler oder -abscheider 33 gewonnene Öl kann einer Wiederverwendung zugeführt werden. Die wässrige Phase aus dem Ringkammerabscheider 33 wird der Emulsionsspaltanlage 30 zugeführt und erneut zusammen mit der Emulsion wieder auf konzentriert.
Die Späne gelangen aus der Zentrifuge 16 in einen Vorbunker bzw. ein Zwischenlager 20, von dem sie kontinuierlich einer Waschtrommel 22 zugeführt werden.
Die Waschtrommel 22 gibt die Späne einer weiteren Zentrifuge 16_a auf, in der sie – je nach Spanform – auf eine Endnässe von etwa 1% bis 5% abgeschleudert werden. Von dort gelangen die Späne über ein Abwurfband 23 od.dgl. Förderorgan in einen direkt befeuerten Trockner 24, in dem sie direkt mit dessen Flamme in Berührung kommen zum Nachtrocknen der gewaschenen Metallspäne. Nach dem Trocknen werden die Späne über eine Magnettrommel 24 od.dgl. Magneteinrichtung geführt, dank deren die magnetisierbaren Eisenteile entfernt werden. Anschließend erfolgt in einem Feinsieb 11_a eine weitere Absiebung. Die Feinanteile < 0,8 mm werden bei 27 ausgetragen. Die entölten sowie eisenfreien Späne sind dann für den Einsatz in einem Schmelzofen 28 vorbereitet.
Die an die Emulsionsleitung 18 angeschlossene Emulsionsspaltanlage 30 konzentriert die Emulsion von 2% bis 5% auf etwa 30% auf. Durch den Einsatz eines bei 33 in 2 skizzierten Ringkammerabscheiders kann die auf konzentrierte Emulsion durch Erhitzen in Öl und Wasser getrennt werden. Der Emulsionsspaltanlage 30 sind Speicherbehälter 31, 32 für die Wasserphase bzw. die Ölemulsion zugeordnet. Der Austrag des Speicherbehälters 31 für die Wasserphase ist mit 54 bezeichnet.
Der Ringkammerabscheider 32 weist ein zylindrisches Gehäuse 34 auf, in welches in etwa halber Höhe jene Emulsionsleitung 18 tangential mündet. Im unteren Gehäuseabschnitt sind um dessen Längsachse A – und eine zentrische Innenkammer 36 – durch Ringwände 38 getrennte koaxiale Ringkammern 40, 40_a , 40_b , 40_c angeordnet. Die der Gehäusewandung benachbarte äußere Ringwand 38 ist nach oben hin an eine teilkalottenartig gekrümmte Haubenwand 42 angeschlossen und ihre Unterkante steht im Abstand zum Gehäuseboden 35, an dem die nach innen folgende Ringwand 38_t festliegt. Dieser folgt achswärts eine an der Haubenwand 42 befestigte Ringwand 38, dieser eine bodenwärts festliegende Ringwand 38_t . So entsteht ein gekrümmter Strömungsweg.
Die leichte Fraktion der zirkulierenden Flüssigkeit steigt beim Eintritt bzw. an den Mündungen von Vertikalrohren 43 in eine Firstkammer 44, die sich über der Haubenwand 42 erstreckt, die schwere Fraktion folgt dem vorgegebenen Strömungsweg.
Von der Firstkammer 44 geht ein längenveränderlich gestaltetes Steigrohr 46 – mit Überlauf – für die leichte Fraktion aus. Mit 48 ist ein Ölaustritt gekennzeichnet. Diesem liegt ein Wasseraustritt 52 eines bodenwärts angeschlossenen Steigrohres 50 für die schwerere Fraktion nahezu gegenüber.
Im Ringkammerabscheider 32 werden – in einer Emulsionsspaltanlage 30 auf konzentrierte – Emulsionen nach dieser Behandlung getrennt; die Emulsionsspaltanlage 30 trennt nicht Öl von Wasser, sondern konzentriert die Emulsionen von etwa 3 bis 5% auf etwa 25 bis 30% auf, Diese Konzentrationen lassen sich mit dem Ringkammerabscheider 32 trennen. Der wirtschaftliche Vorteil liegt auf der Hand, da nur noch maximal 30% des Behandlungsmaterials zu entsorgen bzw. der Wiederverwendung zuzuführen sind.
Die Waschlauge läuft im Gegenstrom zum Materialfluss der Späne durch die Waschtrommel 22 und wird nach dem Verlassen dieser Waschtrommel 22 einem Wärmetauscher 56 zugeführt sowie dort auf eine Temperatur von etwa 90°C gebracht. Anschließend gelangt die Lauge in einen Separator 58, insbesondere einem Tellerseparator, in welchem der Ölanteil und die Feinstanteile an Schlamm abgetrennt werden. Der Ölanteil gelangt in jenen Speicherbehälter 32, der Schlamm wird durch eine Leitung 59 ausgetragen. Die so aufbereitete Lauge wird dann der Waschtrommel 22 durch eine Leitung 60 erneut zugeführt.
Im Staubanteil des Abgases des Trockners 24 befindet sich ein geringer Teil an metallischem Aluminium. Bei einer Abgasreinigung mit wässrigen Lösungen oder reinem Wasser kommt es zu Reaktionen, bei dem Wasserstoff freigesetzt wird (Dissoziation). Dieser freie Wasserstoff hängt sich zum Beispiel an Schwefel (H2S), Stickstoff (NH4); diese Verbindungen riechen. Damit dieser Geruch in der wässrigen Vorlage gebunden bzw. abgebaut wird, muss diese wässrige Vorlage im Verhältnis zum Staubanteil groß genug sein. Dies kann man am einfachsten kontrollieren, indem man die Temperatur der wässerigen Vorlage misst; diese Temperatur sollte 55°C nicht überschreiten.
Die Waschlauge ist eine zweiprozentige Lösung eines Waschmittels, dem zusätzlich ein sog. Emulsionsspalter – "Öl-Break" – zugegeben wird. Dieser Emulsionsspalter bewirkt, dass das in der Waschlauge gebundene Öl von dieser getrennt wird. Obwohl zu erwarten wäre, dass ein Emulsionsspalter auch gleichzeitig die Tenside aus der Waschlösung abtrennt, ist dies in der Praxis – wider Erwarten – nicht eingetreten. Durch das komplette Entölen der Waschlauge – verstärkt durch jenen Emulsionsspalter – hat die Waschlauge eine wesentlich bessere Entölungswirkung.
Eine Verbesserung der Qualität der gewaschenen Späne wird dadurch erreicht, dass die Temperatur im Trockner 24 erhöht wird, so dass hier praktisch ein vollständiges Entfernen der anhaftenden Feuchtigkeit und der restlichen Tenside erzielt wird.
Die Zugabe des Emulsionsspalters erfolgt nach Analyse der Lauge. Es kann davon ausgegangen werden, dass am Anfang höchstens drei Liter je Kubikmeter Lauge zugegeben werden muss. Das Nachschärfen erfolgt dann nach Analyse. Desweiteren hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Temperatur im Trockner soweit zu erhöhen, dass in die Oxidationsschicht des Aluminiumspans eingebundens H₂O einschließlich der Kohlenwasserstoffe ausgedampft wird. Dieser Vorgang liegt je nach Legierung zwischen 240°C und 260°C.
Dadurch, dass man die abgeschleuderten und gewaschenen Späne der Flamme des Trockners 24 direkt aussetzt, kann die Abgasmenge, die dann zu reinigen bzw. in die Luft zu entlassen ist, wesentlich vermindert werden. Beim Kontakttrocknen benötigt man die drei- bis vierfache Luftmenge, um das entstehende Abgas aus dem Trockner 24 herauszuführen. Die Restfeuchte der in jenen Trockner 24 eingebrachten Späne beträgt maximal 4%, von denen wenigstens 95% Wasser sind.
Nicht dargestellt ist eine Waschtrommel mit von ihrer Innenfläche abragenden Mitnehmern. Deren Innenraum wird im Gegenstrom von einer Waschlauge durchströmt, welche Papier und Öl aus einem Haufwerk mitnimmt, das durch Zerkleinerung von verölten Ölfiltern entstanden ist. Deren metallische Bestandteile – mangetischer Stahl und unmagnetisches Leichtmetall – werden von jenen Mitnehmern gegen die Fließrichtung der Waschlauge geführt und über eine entsprechende Einrichtung an der Trommelstirn ausgetragen. Ein Magnet trennt dann die magnetischen Eisenteile von den nichtmagnetischen Leichtmetallanteilen.

Claims

Verfahren zum Aufbereiten von veröltem Haufwerk, Walzenzunder od.dgl. Material, insbesondere von Aluminium enthaltenden Abfällen wie Spänen, das/der bei industriellen Prozessen anfällt, bei dem eine Waschlauge mit dem Materialfluss des Haufwerkes, insbesondere im Gegenstrom zu diesem, durch eine Wascheinrichtung geführt sowie nachfolgend das Haufwerk vorentwässert und getrocknet wird, wobei beim Nachtrocknen des gewaschenen Haufwerkes dieses bis zur Oxidation seiner Restanhaftungen aus der Waschlauge durch einen Trocknungsbereich geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die auf konzentrierte Emulsion unter Verwendung eines Kammerabscheiders (33) in Öl und Wasser getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion in einer Emulsionsspaltanlage (30) von etwa 3% bis etwa 5% über 25%, bevorzugt bis zu 35%, konzentriert und dann dem Kammerabscheider (33) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Ringkammerabscheider (33) mit mehreren konzentrischen Ringkammern (40, 40_a , 40_b , 40_c ), durch welche das Strömungsmittel auf einem im Aufriss schlangenförmigen Strömungsweg hindurchgeleitet sowie in eine leichte und eine schwere Fraktion getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringkammerabscheider (33) Öl von Wasser durch einen Erhitzungsvorgang getrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallspäne parallel zur Flamme in den Trockner (24) mit einer geringen Restfeuchte eingetragen werden, wobei zuerst das Wasser abgetrocknet wird und anschließend die Restanhaftungen entflammt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Restfeuchte des angebrachten Gutes von etwa 1% bis 5 %, insbesondere 4% bis 5%.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an einem Brenner über die Abgastemperatur so eingestellt wird, dass sich bei Erhöhung der Abgastemperatur die Eintrittsenergie erhöht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrmenge nach der Abgastemperatur gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Entzündungspunkt der Restanhaftungen an einer vorbestimmten Stelle im Trockner (24) fixiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der wässrigen Vorlage bei der Abgasreinigung bei 50°C bis 60°C eingestellt wird.
Verfahren zum Aufbereiten von aus magnetischen und nichtmagnetischen Metallen sowie Papier bestehenden verölten Ölfiltern, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölfilter zerkleinert und dieses Haufwerk einer im Gegenstrom von einer Waschlauge durchflossenen Waschtrommel zugeführt wird, wobei Papier und Öl durch die Waschlauge angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Teile des Haufwerks durch Mitnehmer an der Innenfläche der Waschtrommel gegen die Fließrichtung der Waschlauge geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Teile des Haufwerkes durch Magnetkraft von den unmagnetischen Teilen getrennt werden.
Anlage mit einer Siebeinrichtung (11) nachgeschalteter Trenneinrichtung (16) zur Durchführung des Verfahrens zum Aufbereiten von veröltem Haufwerk, Walzenzunder od.dgl. Material, das/der bei industriellen Prozessen anfällt, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (16) mit einer Emulsions-Spaltanlage (30) verbunden und dieser ein Ringkammerabscheider (33) zugeordnet ist.