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Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung einer Abfallbeize Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung einer Schwefelsäure und Sisensulfate
enthaltenden Abfallbeize, die einem Beizbehälter entnommen, in einem Kühlsystem
auf eine Trenntemperatur gekühlt und in einer tXrennanlage in die Schwefelsäure
und die-Eisensulfate getrennt wid, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens.
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Unter einer Abfallbeize soll eine Schwelfelsäure-Beize verstanden
werden, die eine Zeit lang von einem Beizgut den von einer Warmbehandlung anhaftenden
Walz- oder Gluhzunder beseitigt hat und daher mit Eisensulfat angereichert ist.
Abfallbeizen werden aufbereitet - regeneriert -, da eine Beize einen bestimmten
Eisensulfatgehalt nicht übersteigen darf. Bei zu hohen Eisensulfatgehalten - über
120 g Fe/l - scheiden sich nämlich beim Aussetzen tstus dem heißen Beizbad in den
Poren des Beizguts leicht Sisensulfat-Kristalle ab, wenn beim Übergang vom Beiz-
zum Spülbad ein Trocknen des Beizgutes auftritt.
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Beim Aufbereiten von Abfallbeizen wird von der Eigenschaft des eisensulfat
Gebrauch gemacht, bei niedriger Temperatur und in Gegenwart von Schwefelsäure seine
größte Ausscheidung zu besitzen.
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reines der Probleme bei Vorrichtungen zur Aufbereitung von Abfallbeizen
ist
daher das abkühlen der Abfallbeize von einer Betriebstemperatur von 75 - 00 U au
eine Temperatur von 15 - 200 rl das ist die Temperatur, bei der die zchwefelsäure
und die Eisensulfate - überwiegend Heptahydrat = Ferrosulfat ii'e,0+.7ilO - in Trennanlagen
getrennt, das heißt das Eisensulfat festgehalten und die Schwefelsäure wieder der
Beize zugefü.lrt werden können.
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Bekannt ist zum Abkühlen von Abiallbeizen der sogenannte ctilaucrikristaller
- vergl. Hütte, Taschenbuch für zisenhüttenleute 1961 S. 987/983 -. Bei ihm wird
die aufzubereitende Abfallbeize mit Hilfe einer Säurepumpe über eine Steigleitung
dem Einlaßtrichter eines Gummisacks zugeführt, in dem treppenartig angeordnet je
ein trichterförmiger und ein dachartiger Gummivorsprung abwechseln. Innerhalb des
Gummisacks läuft die Abfallbeize kaskadenförmig ab. Der Einlaßtrichter des Gummisacks
ist mit einem Abzug versehen, an dessen Ende ein Lüfter angeordnet ist. Der Lüfter
saugt vom Auslaßtrichter des Gummisacks durch den gesamten Gummi~ sack luft an,
die dadurch im Gegenstromverfahren die Abfallbeize abkühlt. Die am Einlaßtrichter
des Gummisacks eine Temperatur von ca. 80° C aufweisende Abfallbeize ist am Auslaßtrichter
auf ca. 200 C abgekühlt. Die Abfallbeize wird dann der Trennanlage zum Trennen der
Schwefelsäure von dem Eisensulfat zugeführt. Der Schlauchkristaller hat wesentliche
Nachteile: Er ist einmal nicht wartungsfrei. Zwischen den einzelnen treppenförmigen
Absätzen setzen sich wegen der örtlich überhöhten Abkühlung von den durch den Gegen-Luftstrom
zeitweise in Schwebe gehaltenen Abfallbeize-Partikeln Eisensulfat-Kristalle in den
Ecken der Gummivorsprünge ab. Diese Eisensulfat-Kristalle lagern weitere Kristalle
so an, daß der Schlauchkristaller sich zusetzen würde. wenn er nicht von Zeit zu
Zeit geschüttelt würde, um das Abfallen der Kristalle herbeizuführen. Zum anderen
besteht über den mit dem Lüfter versehenen Abzug eine Verbindung von dem Schlauchkristaller
nach außen. Teile der Abfallbeize gelangen in Form von Tröpfchen aus dem Schlauchkristaller
nach außen und lagern sich in der Umgebung des Schlauchkristallers ab. Die abgelagerten
Eisensulfate führen dann zur Rostbildung; die Schwefelsäure greift die Umgebung
des
Schlauchkristallers an.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, mit deren Hilfe ohne Verbindung nach außen wartungsfrei und unter Verwendung
nur weniger Anlagenelemente Äbfallbeizen aufbereitet werden können. Das Verfahren
zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß eine vorbestimmte 1enge
der hbtiallbeize in einem das Kühlsystem enthaltenden Zwangsumlauf gehalten wird,
daß eine nach Durchlaufen des Kühlsystems die Trenntemperatur aufweisende -Teilmenge
der Abf allbeize an die Trennanlage abgegeben wird und daß von dem Beisbehalter
eine der abgegebenen Teilmenge gleiche Menge aufzubereitender Abfallbeize dem Zwangsumlauf
zugeführt wird; die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei der ein
Rohrnetz, welches die Verbindung zwischen Beizbehålter, Kühlsystem und Trennanlage
herstellt, sowie eine in dem Rohrnetz angeordnete Säurepumpe vorgesehen ist, ist
dadurch gekennzeichnet, daß der Säurepumpe ein Vorgefaß, in das ein von dem Beizbehälter
kommendes und ein' Ventil aufweisendes Rohr mündet, vorgeordnet und ein Koaxialrohr,
das im Innenzylinder die Abfallbeize und im Außenring ein Eühlmedium führt, sowie
ein mit dem Ende des Koaxialrohr-Innenzylinders verbundenes Rohr nachgeordnet ist,
das im Vorgefäß mündet und ein mit der Trennanlage verbundenes Umschaltventil aufweist,
und daß das Umschaltventil von einem zwischen dem Ende des Koaxialrohres und dem
Umschaltventil im Rohr angeordneten Temperaturfühler gesteuert ist. Bei der Erfindung
bewirkt der Zwangsumlaufder abíallbeize, daß keine Eisensullat-Kristalle sich absetzen
können. Die Säurepumpe drückt nämlich die Abfallbeize mit einer bestimmten Geschwindigkeit
durch den völlig glatten Innenzylinder, so daß etwa im Bereich der direkt gekühlten
Wandungen des Innenzylinders gebildete isensulfat-Xristalle keine Möglichkeit haben,
sich abzusetzen, sondern mit der hbfallbeize weiter befördert werden. Da andererseits
dann, wenn eine Teilmenge der Abfallbeize die Trenntemperatur erreicht hat, diese
Teilmenge abgezogen und eine dieser rl'eilmenge gleiche Menge aufzubereitender Beize
selbsttätig zugeführt wlrd, bedarf die Vorrichtung keiner Wartung. Die Vorrichtung
hat auch innerhalb des Zwangsumlaufs
keine Verbindung nach außen,
so daß Schwefelsäure und Sisensulfate den Bereich um die Vorrichtung herum nicht
angreifen können.
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Ein Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Zwangsumlauf für
die abkühlung einer Abfallbeize von ihrer Betriebstemperatur auf eine Trenntemperatur;
Fig. 2 teilweise in Seitenansicht, teilweise im Axialschnitt die schematische Darstellung
eines in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verwendeten Umschaltventils.
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Aus einem nicht dargestellten Beizbehälter gelangt Abfallbeize über
ein Rohr 1 in ein Vorgefäß 2. Die zugeführte Menge an Abiallbeize ist über ein im
Rohr 1 engeordnetes Ventil 7 steuerbar.
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Das Vorgefäß 2 weist einen dberlauf 4 auf, der in einem nicht dargestellten
Auffangbehälter mündet. über ein am Boden des Vorgefäßes 2 angeordnetes Ablaufrohr
5 wird mittels einer Säuretreiselpumpe 6 Abfallbeize aus dem Vorgefäß 2 abgezogen
und einem Kühlsystem 7 zugeführt.
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Das Kühlsystem besteht im wesentlichen aus einem Innenzylinder 8 und
einem koaxial den Innenzylinder 8 umgebenden außenrohr 9.
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Der Innenzylinder 8 besteht aus V4A-Stahl und führt die Abfallbeize.
Das Außenrohr 9 besteht aus Kunststoff. Ihm wird über einen Einlaßstutzen 11 ein
Kühlmedium, z.B. Wasser oder Kühlsole, zugeführt, das in dem Außenring zwischen
Innenzylinder 8 und Außenrohr 9 geführt wird. Über einen am Ende des Kühlsystems
7 im Außenrohr 9 vorgesehenen Auslaßstutzen 12 wird das Kühlmedium wieder entnommen,
erneut gekühlt und dem Einlaßstutzen 11 wieder zugeführt. Mit Hilfe der Säure-Kreiselpumpe
6 wird die Abfallbeize unter Druck durch den Innenzylinder 8 gedrückt, wodurch sie
eine Geschwindigkeit erhält, die es unmöglich macht, daß sich an den glatten Wänden
des gekühlten Innenzylinders d Fisensulfat-
Kristalle absetzen.
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Am Ende des Kühlsystems 7 geht der Innenzylinder 8 über in ein Rohr
13. Am Ende des Rohres 13 ist eine Düse 14 vorgesehen, die in das Vorgefäß 2 hinein
ragt. Das Rohr 13 weist in Umlaufrichtung der abfallbeize zunächst einen Temperaturfühler
15, sodann ein Umschaltventil 16 auf. Über den Temperaturfühler 15 wird die Temperatur
der Abfallbeize nach Durchlaufen des Cühlsystems 7 festgestellt. Hat die Abfallbeize,
die beim Einlauf in das Vorgefäß 2 eine Temperatur von ca. 800 a aufweist, die Trenntemperatur,
das ist eine Temperatur zwischen 15 und 200 C erreicht, wird das Umschaltventil
16 umgeschaltet, so daß die Abfallbeize einer nicht dargestellten Trennanlage zur
Trennung der Eisensulfate von der Schwefelsäure und zur Rückführung der Schwefelsäure
in den Beizbehälter zugeführt wird. Hat die Abfallbeize nach Durchlaufen des Kühlsystems
7 diese Trenntemperatur noch nicht erreicht, bleibt das Umschaltventil 16 in einer
Stellung, in der die Abfallbeize wieder dem Vorgefäß 2 zugeführt wird und noch einmal
den Zwangsumlauf durchläuft. Über den Temperaturfühler 15 kann beim Umschalten des
Umschaltventils 16 zugleich das Ventil 3 für die Steuerung neuer Abfallbeize gesteuert
werden. Die Steuerung dieses Ventils 3 kann jedoch auch in Abhängigkeit vom Pegel
der Abfallbeize in dem Vorgefäß 2 vorgenommen werden.
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Eine wesentliche Voraussetzung dafür, daß sich Eisensulfat-Jfristalle
nicht innerhalb des Zwangsumlaufs selbst absetzen, ist die Verwendung möglichst
glatter Flächen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, ein Umschaltventil 16 zu verwenden,
welches aus einem zwischen zwei Rohrenden des Rohres 13 angeordneten Rohrstück 17
gleichen Durchmessers wie das Rohr 13 besteht.
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An das Rohrstück 17 ist ein mit einem flexiblen Schlauch 19 versehener
Stutzen 18 senkrecht zur Achse des Rohrstücks 17 befestigt.
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Das Rohrstück 17 kann aus einer unteren Endlage mit vertikal nach
untern zeigendem Stutzen 18 um 1800 in eine obere Endlage geschwenkt werden. In
der unteren Endlage wird über den flexiblen Schlauch 19 auf Irenntemperatur gebrachte
Abfallbeize
abgegeben. In der oberen Endlage durchfließt die Abfallbeize
das Umschaltventil und gelangt über die Düse 14 wieder in das Vorgefäß 2. Zwischen
Rohrstück 17 und den Enden des Rohrs 13 ist äe ein 0-Ring 21 vorgesehen. Der Stutzen
18 des Rohrstücks 17 wird in einer mit einem Schlitz versehenen Muffe 22 geführt.
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Ein so ausgestaltertes Umschaltventil weist keine Ecken auf, in denen
sich Eisensulfat-Kristalle absetzen können.
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Das Ende des Rohres 13 ist offen und als Düse 14 ausgebildet, damit
einmal der Zwangsumlauf der Abfallbeize ständig gewährleistet ist, zum anderen in
dem ohr 13 vor der Düse 14 ein Staudruck auftritt, damit bei Umschaltung des Umschaltventils
16 auf Trenntemperatur befindliche Abfallbeize unter Druck und damit schnell durch
den flexiblen Schlauch in die Trennanlage abfließt. Durch die Verwendung der Düse
14 wird ein Ventil eingespart.