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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im Rahmen der Erfindung liegt auch
die Verwendung eines Ringkammerabscheiders zur Durchführung des
beschriebenen Verfahrens.
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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.
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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.
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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.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
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1:
eine Skizze zu einem Verfahrensstammbaum für die Behandlung von – mit Kühlschmiermittel
od. dgl. belasteten – Metallspänen, insbesondere
Aluminiumspänen;
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2:
eine teilweise geschnittene Skizze eines Ringkammerabscheiders in
Frontsicht;
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3:
eine schematische Darstellung einer Aluminiumspäneaufbereitungsanlage.
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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.
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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.
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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.
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Die Späne gelangen aus der Zentrifuge 16 in einen
Vorbunker bzw. ein Zwischenlager 20, von dem sie kontinuierlich
einer Waschtrommel 22 zugeführt werden.
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Die Waschtrommel 22 gibt
die Späne
einer weiteren Zentrifuge 16a 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 11a 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.
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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.
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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, 40a , 40b , 40c 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 38t festliegt.
Dieser folgt achswärts
eine an der Haubenwand 42 befestigte Ringwand 38,
dieser eine bodenwärts
festliegende Ringwand 38t . So entsteht
ein gekrümmter
Strömungsweg.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.