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"Verfahren und Vorríchtung zum Behandeln von feststoffhaltigen Säuren"
Die Brfindung betrifft ein Verfahren und Vorriehtungen zum Behandeln von feststo.-ffhaltigen
Säuren, insbesondere Polierbädern für Bleikristallglas oder andere Gläser.
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Bleikristallglas oder andere Gläser müssen zus Erzeugen des Glanzes
einer Säurepolitur bzw. in Polierbädern behandelt werden. Dabei werden die Glaserzeugnisse
in die Blüssigkeiten der Bäder eingetaucht und bewegt oder die Säuren werden auf
andere Weise mit den Gläsern in Berührung gebracht.
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Zum Polieren werden als Badflüssigkeiten starke Säuren, meistens Mischungen
aus Flußsäure und Schwefelsäure, verwendet Durch chemische Reaktionen dieser Säuren
mit der Oberflächen des zu behandelnden Glases entstehen schwe-r-oder unlösbare
chemische Verbindungen d.h. Feststoffe,
welche die Säuren der Polierbäder
verunreinigen. Diese Feststofferbndungen sind chemisch inaktiv. Die Feststoffe bfinden
sich im Schwebezustand in den Polierbädern und kommen demzufolge mit den Oberflächen
der zu polierenden Gläser in Berührung, wobei an den Kontaktstellen eine Einwirkung
der Säure nicht erfolgen kann. Dies führt dazu, daß mit zunehmendem Gehalt an Feststoffen
die Polierzeiten sich um ein Vielfaches gegenüber bei Verwendung von frischen und
reinen Säuren verlängern und daß die Qualität des polierten Glases sich vermindert,
Die sich bei jedem Poliervorgang an den Gläsern anset&enden Feststoffteilchen
und die sich neu als Reaktionsprodukt bildenden Feststoffteilchen werden durch wechselweise
Behandlung zwischen dem Polierbad und einem weiteren Bad, welches Wasser oder Säurdnenthalten
kann, beseitigt. Nach dem Eintauchen in das Wasserbad werden die Gläser erneut in
das Polierbad getaucht. Das an den Gläsern dabei anhaftende Wasser verunreinigt,
d.h. verdünnt die Poliersäure, so daß auch dadurch die Säurekonzentration vermindert
wird und die Polierzeiten ebenfalls eine Verlängerung erfahren.
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Bisher wird in der Weise vorgegangen, daß der Polierbetriebvon Zeit
zu Zeit - in der Praxis am Ende der Arbeitsschicht -unterbrochen wird, damit die
Säure im Behälter, der das Polierbad aufnimmt, zur Ruhe kommen kann. Dabei setzen
sich die Feststoffe nach Verlauf einiger Stunden am Boden ab.
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Die abgesetzten Feststoffe werden vor Beginn der nächsten Arbeitsschicht
von Hand mittels Kratzen aus dem Behälter ausgeschöpft.
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Durch gelegentliche Zugabe von Frisch säuren in das Polierbad versucht
man die Verdünnung der Poliersäure durch das mitgeschleppte Wasser zu kompensieren,
wobei die Zugabemenge nur aufgrund von Erfahrungswerten erfolgt, weil es nicht möglich
ist, eine genaue Säuredichte eines Polierbades festzustellen, wenn in demselben
sich die Feststoffteilchen befinden.
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Durch die Unmöglichkeit, die Säuredichte genau den Vorschriften entsprechend
einzuhalten, verlängern sich die Saurepolierzeiten um das Mehrfache von Beginn bis
zum Ende einer Schicht und die Qualität der Säurepolitur verschlechtert sich. Durch
die unkontrollierbare Zugabe von Säuren und manuelle Beseitigung der anfallenden
Feststoffteilchen entsteht ferner ein hoher Verbrauch an Poliersäuren.
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Die Feststoffe als Schlamm aus den Säurebädern von Hand auszuschöpfen,
stellt eine körperlich schwere und gesundheltsschädliche Arbeit dar. Die Feststoffteilchen
sind mit einem Film von Flußsäure und Schwefelsäure umgeben, die einen Schlamm bilden.
Da Flußsäure leicht bei ca. 19,7 0C verdampft, sind bei diesen Arbeiten außer normalen
Schutzma3nahmen, die vor Säurespritzern schützen, weitere umfangreiche Schutzvorkehrungen
erforderlich,
die nicht nur die Handarbeit beträchtlich erschweren, sondern auch mit erheblichen
Kosten verbunden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
eu schaffen, um die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, d.h. die Säure von Polierbädern
so zu behandeln, daß die Arbeitsbedingungen ohne Inanspruchnahme von Handarbeit
zumindest in engen Grenzen konstant gehalten werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das einleitend genannte
Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß die feststoffhaltige Säure zur Konstanthaltung
der Arbeitsbedingungen im Bad während des Arbeits- bzw. Poliervorganges aus dem
Bad abgezogen und zunächst durch Strömungswirkung mechanisch in Säure und Dickstoff
getrennt und der anfallende Dick stoff alsdann zum Absetzen des Feststoffes gesammelt
wird, und daß die beim Trennen sowie beim Absetzen anfallende feststofffreie Säure
in das Polierbad zurückgeleitet wird.
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Bei dem neuen Verfahren verlangt die Behandlung der Säure zur Konstanthaltung
der Arbeitsbedingungen im Gegensatz zum bisherigen keine Betriebsruhe, sondern den
Polierbetrieb, damit sich durch die Bewegung der Badsäure möglichst wenig Feststoff
absetzt.
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Durch das neu Verfahren kann die Säure sta'ndig weitgehend feststofffrei
gehalten werden. Daher kennen zur Bestimmung der Sourekonzentration Messungen des
spezifischen Gewichtes vorgenommen werden, so daß auch die Säurekonzentration, z.B.
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durch bedarfsgerecbtes Nachfüllen hochkonzentrierter Säure, ständig
korrigiert, d,b, konstant gehalten werden kann.
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Es sind damit eratmalig auf diesem Gebiet die Voraussetzungen für
einen automatischen Betrieb erfüllt. Dadurch steigert sich die Arbeitsleistung eines
Polierbades gegenüber dem Bekannten sehr erheblich und es wird eine gleichbleibende,
von manueller Arbeit weitgehend unabhängige Qualität erzielt.
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Zur Durchführung des neuen Verfahrens dient erfindungsgemäß eine Vorrichtung,
bei der ein Hydrozyklon vorgesehen ist, das zum Abziehen feststoffhaltiger und zum
Rückführen feststofffreier Säure in einem geschlossenen kreislauf über je ein Rohr
mit einem zur Aufnahme des Polierbades dienenden Behälter verbunden und mit seiner
Dickstoffaustrittsöffnung an ein Absetzgefäß angeschlossen ist, das über ein weiteres
Rohr zur Rückleitung der beim Absetzen anfallenden festatofffreien Säure mit dem
Polierbadbebälter in Verbindung steht.
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Die neue Vorrichtung zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß die
Trennbehandlung der feststoffhaltigen Säure ohne Verwendung bewegter Bauteile durchgeführt
werden kann, Das
gewährt vor allem bei der hohen Aggressivität der
Säure einen störungsfreien Betrieb und eine lange Lebensdauer der Bauteile. Unbewegte
Bauteile können aug relativ einfache Weise durch Beschichtung mit entsprechenden
Kunststoffen, z.B. Polypropylen, vor der aggressiven Säure g schützt werden.
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Die neue Vorrichtung kann wahlweise stationär als auch beweglich ausgebildet
werden. Bei stationärer Ausbildung empfiehlt es sich, dafür zu sorgen, daß ihre
volle Trennkapazität entweder durch ein entsprechend großes oder Hinzusehalten entsprechend
vieler kleinerer Polierbäder voll ausgenutzt wird. Bei beweglicher Ausbildung der
neuen Vorrichtung kann von Polierbadbehälter zu Polierbadbehälter verfahren werden
und eine turnusmäßige Behandlung der Polierbäder vorgenommen werden. In beiden Fällen
besteht jedoch grundsätzlich die Móglachkeit, die Vorrichtung innerhalb des geschlossenen
Raumes unterzubringen bzw, zu verfahren, in welchem die Polierbadbehälter aufgestellt
sind.
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Eine Verunreinigung der umgebenden Atmosphäre außerhalb dieses geschlossenen
Raumes durch Säuredämpfe wird daher vermieten Dadurch daß bei der neuen Vorrichtung
geschlossene greîst läufe für die in Behandlung befindliche Säure geschaffen werden,
wird auch innerhalb des geschlossenen Raumes, in
welchem die Polierbadbehälter
aufgestellt sind, dafür gesorgt, daß durch die Behandlung der Säure keine zusätzlichen
Säuredämpfe erzeugt werden. Dies geschieht dadurch, daß vor allem die feststofffreie
Säure zurückführenden Rohrleitungen in das Polierbad so eingetaucht werden, daß
die Austrittsöffnungen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels stehen. Das zum Abziehen
feststoffhaltiger Säure dienende, zum Zyklon führende Rohr und das vom Zyklon zum
Polierbadbehälter zurückführende feststofffreie führende Rohr bilden gemeinsam mit
dem Zyklon und dem diesem nachgeschalteten Absetzgefäß ein geschlossenes System,
aus dem keinerlei Säuredämpfe entweichen können.
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Für den Polierprozeßist es vorteilhaft, daß am Boden des Behälters
ständig Säure abgezogen unc?t an einer anderen Stelle von Feststoffen befreit wieder
zurückgefuhrt wird, weil aadurch im Behälter eine Strömung der Poliersäure erzeugt
wird.
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Eine Strömung der Säure über die Oberflächen der Glaserzeugnisse fördert
nämlich nicht nur den Säureaustausch in der Polierzone, sondern wirkt auch der Anlagerung
von Feststoff entgegen.
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Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung ist zur Erzeugung der zum
Betriebe des Hydrozyklones förderlichen Strömung in die feststoffhaltige Säure vom
Polierbadbehälter zum hydrozyklon führende Rohrleitung eine Förderpumpe eingeschaltet.
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Zweckmäßig ist es, wenn zwei abwechselnd arbeitende hbsetzgefäße vorgesehen
sind. Dadurch ist es möglich, kontinuierlich zu arbeiten.
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Die Absetzgefäße werden zweckmäßigerweise mit einer Anzeigeeinrichtung
für die Füllhöhe ausgerüstet. Durch eine solche Anzeigeeinrichtung ist es möglich,
die Umschaltung des Dickstoffaustrages aus dem Hydrozyklon rechtzeitig bel, Füllung
eines Absetzgefäßes vorzunehmen.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der neuen Vorrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung der feststofffreien Säure aus dem Absetzgefäß
ein flexibler Schlauch vorgesehen ist, der an einem Ende über ein Absperrventil
mit dem zum Polierbadbehälter führenden Rohr verbunden ist und am anderen Ende mit
seiner Eintrittsöffnung an einem im Absetzgefäß angeordneten Schwimmer aufgehängt
ist.
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Bei dieser Ausgestaltung wird mit Sicherheit und auf relativ einfache
Weise dafür gesorgt, daß ausschließlich feststofffreie Säure aus dem Absetzgefäß
in den Polierbadbehälter zurückfließen kann. Es braucht nämlich das Ventil am Austrittsende
des Schlauches während des Befüllens des Absetzgefäßes lediglich geschlossen gehalten
zu werden, um ein Austreten von Dickstoff zu vermeiden. Sobald der Dickstoff
jedoch
im Absetzgefäß in festsetofffreie Saure und hochkonzentrierten Feststoff getrennt
ist, wird das Ventil am Austrittsende des Schlauches geöffnet. Danach ist keine
weitere Überwachung mehr erforderlich, weil das Eintrittsende des Schlauches durch
den Schwimmer stets im Bereich der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels im Absetzgefäß
gehalten wird und mit absinkender Füllhöhe ebenfalls absinkt. Sobald der Schwimmer
jedoch auf die vergleichsweise feste, im Gefäß angesammelte Feststoffschicht aufstößt,
kann er sich nicht mehr weiter absenken. Es kann daher auch keine weitere Flüssigkeit
ausfließen.
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Da der im Absetzgefäß anfallende Feststoff hochkonzentriert und relativ
fest bzw. steif ist, empfiehlt es sich, das Absetzgefäß mit einer Ausräum- oder
Spüleinrichtung zum Austragen des-Beststoffes auszurüsten. Geeignete Einrichtungen
bilden beispielsweise Förderschnecken.
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Ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung ist in den Zeichnungen
- gezeigt.
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Fig. 1 zeigt eine teils geschnittene Seitenansicht der neuen Vorrichtung
Fig. 2 gibt eine Einzelheit der neuen Vorrichtung im Schnitt und im vergrößerten
Maßstabe wieder.
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Big. 3 zeig't'eine Einzelheit des Hydrozyklons der Vorrichtung
nach
Fig. 1.
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Die Fig. 1 zeigt einen geschlossenen Raum 1, in dem ein Polierbadgefäß
2 aufgestellt ist Der Raum 1 ist mit nicht gezeigten Schleusen oder ähnlichen Einrichtungen
ausgerüstet, um zu vermeiden, daß Säuredämpfe, die aus dem Polierbad-< behälter
2 aufsteigen, entweichen.
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Im Polierbadbehälter 2 befindet sich ein aus Flußsäure und Schwefelsäure
bestehendes Gemisch, mit welchem Gegenstände aus Bleikristallglas geätzt werden.
Bei dem Poliervorgag entstehen durch chemische Reaktionen der Säure des Polier bades
mit dem Bleikristallglas schwer- bzw. unlösliche chemische Verbindungen (Salze),
welche als Feststoffe eine Verunreinigung der Säure darstellen. Durch die beim Polier
-vorgang erzeugte Bewegung der Säure im Polierbadbehälter 2 werden die anfallenden
Feststoffe in der Schwebe gehalten.
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Zum Entfernen der Feststoffe wird die Säure des Polierbades' einer
Behandlung unterzogen, die mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung durchgeidhrt
wird. Eine im Bereich des Bodens des Polierbadbehälters 2 ausmündende Rohrleitung
3 zieht mittels einer geeigneten Förderpumpe 4 feststoffhaltige Säure aus dem Polierbadbehälter
2 ab und führt sie einem Bydrozyklon- 5- zu. Dort wird durch Strömungswirkung eine
Trennungin feststofffreie Säure und in Dickstoff vorgenommen.
Die
feststofffreie Säure wird über eine Rohrleitung 6 in den Polierbadbehälter 2 zurückgeleitet.
Das feststoffhaltige Säure führende Rohr 3 mit der Pumpe 4, das Hydrozyklon 5 und
die Rohrleitung 6 bilden gemeinsam mit dem Polierbadbehälter 2 einen geschlossenen
Kreislauf. Aus der Fig. 1 ist zu erkennen, daß auch die Rohrleitung 6 unterhalb
des Flüssigkeitsspiegels im Polierbadbehälter 2 ausmündet.
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In die Rohrleitung 6 ist in dem Beispiel, das die Fig. 1 zeigt, ein
Zwischenbehälter 7 eingeschaltet, in dem ggfs.
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noch eine Nachreinigung der feststofffreien Säure durchgeführt werden
kann.
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Die aus dem Hydrozyklon 5 anfallenden Dickstoffe werden über geeignete
Armaturen k3 abwechselnd nacheinander zwei Absetzgefäßen 9 zugeführt. Aucn diese
Absetzgefäße 9 sind über eine Rohrleitung 10 mit dem Polierbadbehälter 2 verbunden,
um feststofffreie Säure abzuleiten, die anfällt, wenn sich der Dickstoff aus dem
Hydrozyklon 5 unter Schwerkrafteinfluß in Feststoff und feststofffreie Säure betrennt
hat.
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Jedes Absetzgefäß 9 ist mit einer Füllanzeigeeinrichtung 11 ausgerüstet,
damit die Möglichkeit besteht, den anfallenden Dickstoff dem nächsten Absetzgefäß
zuzuleiten, sobald das eine gefüllt ist. Um die Gewähr zu haben, daß ausschlieBlich+
feststofffreie Säure aus den Absetzgefäßen 9 abgeleitet wir, 4:,
dienen
zum Austragen der feststofffreien Säure flexible Schläuche 12, die mit einem, nämlich
dem Austrittsende, über ein Ventil 13 mit dem Rohr 10 in Verbindung stehen, während
das andere, bzw. Eintrittsende, an einem Schwimmer 14 aufgehängt ist, der im Inneren
des Absetzgefäßes aufschwimmt.
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Fig. 2 zeigt den Schwimmer 14 im Schnitt und läßt erkennen, daß der
flexible Schlauch 12 so mit dem Schwimmer 14 verbunden ist, daß die feststofffreie
Säure ausschließlich im Bereich des Flüssigkeitsspiegels in den Schlauch 12 einströmen
kann. Sobald der Schwimmer 14 mit sinkender Flü8-sigkeitsspiegel auf die Oberfläche
des abgesetzten Feststoffes auftrifft, ist ein weiteres Absinken nicht möglich und
es kann daher auch keine Flüssigkeit mehr durch den Schlauch 12 abgeleitet werden.
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Der in den Absetzgefäßen 9 anfallende Feststoff besitzt eine relativ
feste Konsistenz und muß von Zeit zu Zeit, beispielsweise in einen Sammelbehälter
16, ausgetragen werden. Hierzu dienen zweckmäßigerweise mechanisch angetriebene
Ausräumeinrichtungen 17, die beispielsweStse-in Form einer Schnecke ausgebildet
sein können.
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Bei der neuen-Vorrichtung führen die Rohrleitungen 10 und 6 feststofffreie
Säure. Diese feststofffreie Säure kann
beispielsweise im Behälter
7 oder in anderen nicht gezeigten Einrichtungen einer Konzentrationsinessung unterzogen
werden, ohne daß die Anwesenheit von Feststoff die Meßergebnisse verfälscht. Es
besteht daher die Möglichkeit, die während des Polierens sich verändernde Konzentration
der Säure zu überwachen. Aus geeigneten Vorratsgefäßen 18,19 kann dann hochkonzentrierte
Säure bedarfsgerecht gesteuert in den Polierbadbehälter 2 eingefüllt werden, um
die für den Poliervorgang günstigste Säurekonzentration aufrechtzuerhalten. In der
Fig. 1 sind zwei Vorratsgefäße 1S,19 gezeigt, von denen das eine beispielsweise
für Schwefelsäure und das andere für Flußsäure dient. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
die beiden Säuren bereits in der erforderlichen Mischung in einem einzigen Gefäß
vorrätig zu halten.
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Das Hydrozyklon 5 ist gemäß Fig. 3 mit einer einstellbaren Austrittsdüse
für den Feststoffanteil ausgebildet. Zu diesem Zweck läßt sich ein in Richtung des
Doppelpfeiles 22 von außen verschiebbarer Drosselkörper 23 unterhalb des Konusabschnittes
24 der Austri-ttsöffnung in verschiedene Stellungen itberfür''-en. Die Stellung
des Drosselkörpers kann dabei über eine Membran in Abhängigkeit von dem Druck an
der Flüssigkeitsaustrittsseite des Hydrozyklons automatisch verändert werden.
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Die im vorstehenden beschriebene Vorrichtung zum Behandeln von feststoffhaltigen
Säuren kann wahlweise sowohl ortsfest als auch beweglich ausgebildet werden. Wenn
die Vorrichtung beweglich ausgebildet wird, dann empfiehlt es sich, Schnellverschlußrohrkupplungen
zu verwenden, um beispielsweise die Förderpumpe 4 an die Polierbadbehälter 2 anzuschließen
bzw.
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zu lösen. In diesem Falle ist, um ein Auslaufen der Säure aus dem
Polierbadbehälter 2 zu vermeiden, ein Absperrventil 20 erforderlich. Es empfiehlt
sich auch, die Rohrleitung 6 beispielsweise im Bereich des Zwischenbehälters 7 trennbar
auszubilden, so daß der aufsteigende Rohrstrang bis zum Zwischenbehälter 7 am jeweiligen
Polierbadbehälter 2 verbleibt, während der vom Hydrozyklon 5 bis zum Zwischenbehälter
7 verlaufende Teil der Rohrleitung 6 mit der Vorrichtung mitbewegt wird. Die feststofffreie
Säure rückführende Rohrleitung 10, die von den Absetzgefäßen 9 ausgeht, kann evtl.
durch Gelenke oder flexible Ausbildung entnehmbar ausgebildet werden und ebenfalls
mit der beweglichen Vorrichtung mitgenommen werden.
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Die zum Betreiben der neuen Vorrichtung bzw. Behandeln von feststoffhaltiger
Säure erforderlichen Überwachungseinrichtungen, Ventile, Pumpen oder dgl., können
über geeignete, beispielsweise elektrische oder auch hydraulische oder pneumatische
Antriebs- und Überwachungseinrichtungen betätigbar und steuerbar ausgebildet sein,
so daß ein ggfs. vollautomatischer Betrieb möglich ist.
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Die im vorstehenden als Beispiel für die Behandlung von Polierbädern
für Bleikristallglas beschriebene Vorrichtung bzw. das Verfahren zum Behandeln der
Säure eines solchen Polierbades ist sinngemäß auch für andere Zwecke anwendbar.
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Der Vorteil der neuen Vorrichtung und des neuen Verfahrens besteht
darin, daß ohne menschliche Arbeit aus hochaggressiven chemischen Flüssigkeiten
Feststoffe abgezogen werden können.