DE1962249B2

DE1962249B2 - Verfahren zum Kühlen von Behandlungsbädern

Info

Publication number: DE1962249B2
Application number: DE1962249A
Authority: DE
Inventors: Harry Axel Hermann Goeteborg Ericson; Gustav Bertil Kungsoer Norstedt
Original assignee: NORDNERO KUNGAELV (SCHWEDEN) AB
Current assignee: NORDNERO KUNGAELV (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1969-12-11
Filing date: 1969-12-11
Publication date: 1978-08-17
Also published as: DE1962249A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Behandlungsbädern, insbesondere von solchen zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung, gemäß dem die Badflüssigkeit in einem Kühlkreislauf umgewälzt wird.

Bei den meisten Oberflächenbehandlungsverfahren ist ein Wascheffekt von 99 bis 99,9% normalerweise erforderlich, d. h. die Verdünnung der Rückstände oder Reste aus dem Behandlungsbad durch Wasser soll das 100- bis lOOOfache in dem letzten Waschbad betragen. In einem einstufigen Waschverfahren bedeutet dies, daß Mengen an Wasser erforderlich sind, die das 100- bis lOOOfache des Volumens der Behandlungsbadflüssigkeit darstellen, die mit den behandelten Gegenständen bei deren Entfernung aus dem Behandlungsbad mitgeführt wird.

Durch die Schaffung eines mehrstufigen Waschens nach dem Gegenstromprinzip sind beträchtliche Einsparungen von Waschwasser möglich und jede gewünschte Entfernung von giftigen oder toxischen Substanzen kann vereinfacht werden. Beispielsweise führt bei einem 3stufigen Waschverfahren eine Menge an Waschwasser, die das 1Ofache der Menge an Behandlungsbadflüssigkeit, die von den Gegenständen mitgeschleppt wird, zu einer nahezu 99,9%igen Waschwirkung.

Bei heißen Behandlungsbädern, die bei Temperaturen von 6O⁰C oder darüber in Betrieb genommen werden, ist die Verdampfung in der Regel so groß, daß sie dem Volumen an Waschwasser, das in einem 2- oder 3stufigen Waschverfahren verwendet werden soll, äquivalent ist Es ist möglich, die Verdampfung in dem Behandlungsbad mittels Wasser, das aus dem ersten Waschbad entnommen wurde, zu kompensieren. Dies führt zu einer vollständigen Rückgewinnung von Chemikalien in dem Behandlungsbad, beispielsweise von Metallsalzen in elektrolytischen Plattierverfahren, wie z.B. Nickelplattier-, Kupferplattier- und Glanzchromplattierverfahren, wobei gleichzeitig die Abgabe von toxischem Abwasser vermieden wird. Unter diesen Umständen ist eine vollständig abfallfreie Oberflächenbehandlungseinrichtung erforderlich.

Einige Oberflächenbehandlungsverfahren werden jedoch bei niedrigeren Temperaturen von nicht oberhalb 30° C unter einer sehr geringen Verdampfung ausgeführt. Beispiele für derartige Arbeitsweisen sind elektrolytische Zinkplattierung, elektrolytische saure Kupferplattierung, anodische Oxydation von Aluminium.

In diesen Fällen kann unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise eine zufriedenstellende Rückgewinnung von Chemikalien in dem Behandlungsbad nicht erreicht werden. Dies ist

besonders nachteilig bei Plattierarbeitsweisen unter Verwendung von Cyanid enthaltenden Bädern, bei welchen die Kosten für die Entfernung von toxischen Substanzen aus dem Abwasser sich auf einen beträchtlichen Anteil der Gesamtproduktionskosten belaufen.

Bei den elektrolytischen Arbeitsweisen wird elektrische Energie zur Abscheidung von Metallüberzügen zugeführt Ein Hauptanteil dieser Energie geht als Wärme auf Grund des Spannungsabfalls in dem Elektrolyten verloren. Für die elektrolytische Abschei-

dung von Zink werden 500 Ampere-Minuten je Mikron der Abscheidungsdicke und je m² von einem Oberflächenbereich des Gegenstandes verbraucht Eine normale Spannungsabgabe in dem Elektrolyten beträgt 10 Volt, was für eine normale Überzugsdicke von 10 Mikron zu einem Energieverbrauch von etwa 1 kW je m² behandeltem Oberflächenbereich führt Um die Arbeitstemperatur bei optimalen Werten während einer kontinuierlichen Arbeitsweise zu halten, muß der Elektrolyt gekühlt werden, was normalerweise mit Hilfe

von Kühlwasser in einem Wärmeaustauscher erreicht wird. Dies umfaßt die Verwendung von beträchtlichen Mengen an Kühlwasser.

Selbst bei Arbeitsweisen, die bei erhöhten Temperaturen ausgeführt werden, ist es möglich, daß das Energiezuführungsausmaß größer ist als das Wärmeverlustausmaß an die Umgebung, so daß eine zwangsweise Kühlung herangezogen werden muß. Beispiele hierfür sind u. a. eine Hartchromplattierung, die bei etwa 50⁰C ausgeführt wird und die gebräuchlichen Arbeitsweisen für eine Halbglanznickelplattierung, wobei die maximale Arbeitstemperatur bei 55° C liegt

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zum Kühlen von Behandlungsbädern, bei welchem die den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile vermieden werden und bei welchem unter Einsparung an beträchtlichen Mengen an Waschwasser eine zufriedenstellende Entfernung von toxischen Substanzen in vereinfachter und wirksamer Weise möglich ist

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Kühlen von Behandlungsbädern, das dadurch gekennzeichnet ist daß die Badflüssigkeit im Kreislauf durch einen mit Füllkörpern besetzten Verdampfer im Gegenstrom zu aufsteigender Luft geführt wird.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird das in dem Verdampfer verdampfte Wasser durch aus den Waschbädern entnommenes Wasser ersetzt.
Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens

gemäß der Erfindung wird das Behandlungsbad durch direkte Verdampfung in einem sogenannten Kühlturm gekühlt Die Badflüssigkeit wird in einem geschlossenen Kreislauf durch den Kühlturm gepumpt, worin die Flüssigkeitsoberfläche durch Füllkörper vergrößert

wird und die Verdampfung mit Hilfe eines Aufwärtsstromes von Luft erreicht wird.

Das Ausmaß der Verdampfung hängt von der Menge an zugeführter Energie und von dem Taupunkt der Luft ab. Normalerweise werden etwa 1,5 bis 2 1 Wasser je zugeführter Kilowattstunde verdampft

Beim elektrolytischen Zinkplattieren bedeutet dies, daß etwa 1,21 Wasser je m² behandelte Oberfläche des Gegenstandes verdampft werden. Da die Menge an

Behandlungsbadflüssigkeit, die mit den Gegenständen entfernt wird, etwa 0,05 bis 0,1 l/m² Oberflächenbereich des Gegenstandes beträgt, wird ein Verhältnis zwischen dem Ausmaß der Verdampfung und dem Ausmaß der Entfernung von Behandlungsbadflüssigkeit erreicht, das angemessen und geeignet ist, um einen zufriedenstellenden Wascheffekt zu ergeben, wenn das verdampfte Wasser durch Waschwasser, das aus einem 2-Stufen- oder 3-Stufen-Wascharbeitsgang entnommen wurde, kompensiert wird.

Bei Arbeitsweisen, die bei erhöhter Temperatur ausgeführt werden, ist die Kühltechnik gemäß der Erfindung besonders gut geeignet und es ist möglich, ablauffreie Installationen oder Einrichtungen bei einer vollständigen Rückgewinnung von Behandlungschemikalien zu bauen.

Die Kühlkapazität wird hauptsächlich durch den Verdampfungsoberflächenbereich des kühlenden Verdampfers bestimmt Sie kann jedoch innerhalb weiter Grenzen durch Änderung der Menge an Luft und der Pumpkapazität variieren. Die letzteren Faktoren können bei der praktischen Betriebsweise zweckmäßig durch in den Behandlungsbädern angeordnete Thermostaten geregelt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die in schematischer Darstellung die Oberflächenbehandlungs- und Waschstufen einer Einrichtung, die gemäß der Erfindung betrieben wird, veranschaulicht

In der Zeichnung ist ein Verfahrens- oder Behandlungsbad 11 gezeigt, aus welchem die behandelten Gegenstände nach einer ausreichenden Zeitdauer für die Erzielung der gewünschten Oberflächenbehandlung entfernt werden, um durch die Waschbäder 12, 13 und

14 in der angegebenen Reihenfolge geführt zu werden. Frisches Wasser wird dem Waschbad 14 durch die Leitung 22 zugeführt und das Waschwasser wird dann im Gegenstrom zu den Gegenständen durch die Bäder 14,13 und 12 gs leitet, wie dies durch die Leitungen 19 und 20 angezeigt ist Aus dem Bad 12 wird Wasser durch eine Leitung 21 dem Behandlungsbad 11 zugeführt, um die durch Verdampfung entfernte Flüssigkeit, wie nachstehend erläutert, zu ersetzen und um auch die von den Gegenständen entfernten Chemikalien in den Waschbädern 12, 13 und 14 dem Behandlungsbad 11 zurückzuführen.

Das Behandlungsbad U kann z. B. ein elektrolytisches Zinkplattierbad sein, das beispielsweise bei 25° C arbeitet und gekühlt werden muß, um die Temperatur bei diesem Wert zu halten, wie vorstehend erläutert wurde. Zu diesem Zweck wird die Behandlungsbadflüssigkeit durch einen kühlenden Verdampfer, der schematisch bei 15 angezeigt ist, mittels einer Pumpe 16 und den Leitungen 17 und 18 im Kreislauf geführt.

Der kühlende Verdampfer 15 besteht aus einem gepackten Ton, in welchen die Flüssigkeit am oberen Ende eingeführt und über die Packung oder die Füllkörper zu dem Boden im Gegenstrom zu einem Aufwärtsstrom von Luft fließt.

Die Einrichtung wird vorzugsweise so betrieben, daß die Menge an verdampftem Wasser in dem Verdampfer

15 im wesentlichen gleich der Menge an durch die Leitung 22 zugeführtem Wasser ist, so daß kein Abwasser aus der Einrichtung abfließt

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Dieses Beispiel betrifft eine elektrolytische Zinkplattierung, und eine Einrichtung für die Ausführung dieser Behandlung kann zweckmäßig die folgenden Bäder umfassen, durch welche die behandelten Gegenstände nacheinander in der angegebenen Reihenfolge geführt werden:

a) Alkalische Entfettung

b) Waschen

c) Elektrolytische Entfettung

d) Waschen

e) Waschen

f) Elektrolytische Zinkplattierung

g) Waschen 1

h) Waschen > Dreistufenwaschen im Gegenstrom

i) Waschen J

j) Saures Abbeizen
k) Chromatbehandlung

1) Waschen
m) Waschen mit heißem Wasser

Die Bäder f bis i entsprechen den Bädern 11 bis 14 in der Zeichnung und die Arbeitsbedingungen im Bad f (oder 11) sind z. B. die nachstehend angegebenen:

Elektrolyt	Beispiel 2	30 g/l
Zn		80 g/l
NaCN (gesamt)	75 g/!
NaOH	25° C
Temperatur	5 A/dm*
Stromdichte (Kathode)	10 Volt
Spannung	2m2
Gesamtfläche des Gegenstandes	lOOOA
Gesamtstrom	12-15μπι
Überzugsdicke
Entfernung aus	500 ml/h
Behandlungsbad (D)	10 kW
Gesamtenergie	15 l/h
Verdampfung im Kühler (V)	30
Verhältnis V/D

Dieses Beispiel bezieht sich auf eine Hartchromplattierung, und die Einrichtung hierfür umfaßt ein Chromplattierbad, 2 Waschbäder mit kaltem Wasser und 1 Waschbad mit heißem Wasser, wobei die genannten Bäder den Bädern U bis 14 der Zeichnung entsprechen. Die Arbeitsbedingungen der Chromplattierungsbäder können wie folgt sein:

Elektrolyt

Die Verdünnung in dem letzten Waschbad beträgt dabei 10~⁵, was etwa 2 mg/1 CrO3 entspricht.

CrO₃	200 g/l
H₂SO₄	2 g/l
Temperatur	55° C
Stromdichte	35 A/dm*
Spannung	12VoIt
Überzugsdicke	30μΐυ
Behandlungsdauer	60 min
Gesamtfläche des Gegenstandes	Im*
Gesamtstrom	3500A
Gesamtenergie	4OkW
Verdampfung im Kühler (V)	60 l/h
Entfernung von
Behandlungsflüssigkeit (D)	200 ml/h
Verhältnis V/D	300

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Verfahren zum Kühlen von Behandlungsbädern, insbesondere solchen zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung, gemäß dem die Badflüssigkeit in einem Kühlkreislauf umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Badflüssigkeit im Kreislauf durch einen mit Füllkörpern besetzten Verdampfer im Gegenstrom zu aufsteigender Luft geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Verdampfer verdampfte Wasser durch aus den Waschbädern entnommenes Wasser ersetzt wird.