DE2223378A1

DE2223378A1 - Verfahren zum Wegfuehren des Schlamms oder sonstiger Feststoffe in Loesungen fuer die Vorbehandlung von Metallen und Vorrichtung zur Ausuebung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2223378A1
Application number: DE19722223378
Authority: DE
Inventors: Windall Roy Sidney
Original assignee: Haden Drysys International Ltd
Current assignee: Haden Drysys International Ltd
Priority date: 1971-05-12
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1972-11-30
Also published as: FR2137517B1; BE783404A; FR2137517A1; IT960379B; ES402673A1; ZA722768B; US3796372A; GB1361489A

Description

Dr. Ing. Waiter Abitz
Dr. Dieter F. Mο rf
Dr. Hans-A. Brauns

8 München Uu₁ pienz3üauersLr. 28

12. Mai 1Q72 41216

CARRIER ENGINEERING COMPANY LIMITED Carrier House, Warwick Row, London, SW IE 5EL. England

Verfahren zum Wegführen des Schlamms oder sonstiger Feststoffe in Lösungen für die Vorbehandlung von Metallen und Vorrichtung

zur Ausübung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wegführen des Schlamms oder sonstiger Feststoffe, die sich in Lösungen bilden, wie sie zur Vorbehandlung von Metallen verwendet werden.

Wie an sich bekannt, muß ein Metall, das gestrichen oder auf andere Weise einer abschließenden Behandlung unterworfen werden soll, zunächst eine oder auch mehrere Vorbehandlungen durchlaufen, die die Metalloberflächen so vorbereiten sollen, daß der Anstrich oder die anderweitige Abschlußbehandlung erfolgen kann. Ein Beispiel für ein solches Vorgehen stellt die Vorbehandlung von Kraftfahrzeugskarosserien dar, die mit Lösungen besprüht oder in Lösungen getaucht werden, die eine Reinigung oder Oberflächenbehandlung des Metalls bewirken; die Karosserien werden dabei nacheinander durch Sprühstationen bewegt, die der Art der Reinigung oder Behandlung in der jeweiligen Reinigungs-oder Behandlungsstufe angepaßt sind. Zu diesen Behandlungsstufen

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gehört das Zink- oder Eisenphosphatieren, bei dem Schlamm entsteht» der in einen Tank zurückgebrächt wird, in dem sich während des Phosphatierungsvorgangs gebildete unlösliche Salze absetzen und einen Schlamm bilden, der aus dem Tank entfernt . t/erden muß, während die über dem Schlamm stehende Lösung wieder in die Sprühdüsen gepumpt wird. ·

Bisher wurde im allgemeinen eine von drei Methoden angewandt, um den Schlamm aus dem Tank zu entfernen, nämlich "Entschlammen von Hand","kontinuierliches Entschlammen mit Unterdruck- oder Druckfiltern'¹ und "kontinuierliches Entschlammen mit Schlammabsetztrichtern zum Konzentrieren des Schlamms".

"Entschlammen von Hand" wird im allgemeinen nur in Anlagen zum Vorbehandeln kleiner Metallteile angewandt; es bedeutet, daß ein Mann den Tank besteigen und den Schlamm von Hand herausschaufeln muß. Diese Methode hat zur Folge, daß der Betrieb unterbrochen werden muß, ferner ist die Methode unsauber, erfor dert viel Zeit und bietet keine Lösung gleichbleibender Konzentration. Wird diese Methode angewandt, so wird die Lösung periodisch aus dem Phosphattank in einen anderen Tank umgepumpt, bevor ein Mann den Tank betritt und den Schlamm herausschaufelt. Die Zeit zwischen zwei Reinigungsvorgangen kann zwischen einer und vier Wochen betragen, je nach dem Durchsatz von zu behandelnden Gegenständen und bei einem Betrieb mit sehr hohen Herstellungszahlen kann sogar eine Woche zwischen zwei Reinigungsvorgängen zu lang sein. Da der Betrieb während der Tankreinigung unterbrocher werden muß, v/ird die Reinigung im allgemeinen am Wochenende durchgeführt und Lohnkosten am Wochenende sind hoch.

"Kontinuierliches Entschlammen mit Unterdruck- oder Druckf:i 1 lern" stellt ein an sich brauchbares Verfahren dar und dieses Verfahren bedeutet, daß Schlamm geringer Konzentration von Absetztrichtern, die unter dem Phosphattank, angebracht sind, abgepumpt wird und

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ein Unterdruck-oder Druckfilter benutzt wird, damit die dabei anfallenden großen Flussigkeitsmengen verarbeitet verden können. Bei großen Phosphattanks kann man Polgesteuerungen anwenden, so daß der Schlamm der Reihe, nach aus jeweils einem Absetztrichter abgenommen werden kann« Dieses .Verfahren wird nur selten angewandt, da die hierfür erforderliche Ausrüstung sehr kostspielig ist.

"Kontinuierliches Entschlammen mit Hilfe von Schlamm-Absetz trichtern zum Konzentrieren des Schlamms" stellt die bisher am häufigsten ange wandte Methode dir; bei diesem Verfahren muß der Schlamm kontinuierlich von den Absetztrichtern unterhalb des 'Phosphattanks abgepumpt und über eine Abziehvorrichtung geleitet werden, die aus einem Bandfilter aus Filtrierpapier besteht, das von einer Vorratsrolle abgezogen und über ein Sammelgefäß für saubere Flüssigkeit und über eine Walze geführt wird. Lösung und Schlamm werden aus den Trichtern in einer Menge abgepumpt, die etwa der Fähigkeit des Filters angepaßt ist, den Schlamm von der Lösung zu trennen und die filtrierte Lösung fließt durch das Filtrierpapier in das Sammelgefaäß, aus dem sie in den Phosphattank zurückgeleitet wird, während der Schlamm als Filterkuchen auf dem Filtrierpapier zurückbleibt. Die Kapazität des Filters liegt, je nach der Größe des Filters, bei 55 bis 114 l/min. (12 bis 25 gallons per minute). Das Filtrierpapier bildet auf dem Bandfilter einen Trog und wenn die Stärke des Schlamms auf dem Papier so groß ist, daß die Flüssigkeit nicht mehr in der gleichen Snelligkeit durch das Filter laufen kann wie sie zugeführt wird, steigt der Flüssigkeitsspiegel in dem Trog an und löst einen Schwimmerschalter aus, der das Bandfilter veranlaßt, sich in Bewegung zu setzen und einen neuen Abschnitt Filtrierpapier vorzulegen. Das mit dem gesammelten Schlamm be-Iadene Filtrierpapier wird in Kübeln gesammelt, weggebracht und n;jc]i den Umständen behandelt. Zwar ist dieses Verfahren bisher ain häufigsten angewandt worden,· jedoch weist es die folgenden !Jachteile auf:

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(1) Da die Kapazität des Bandfilters auf ungefähr 91 l/min (20 gallons per Minute) beschränkt ist, bleibt das aus jedem Absetztrichter abfließende Volumen von Flüssigkeit und Schlamm.niedrig, was zu höufigen Verstopfungen in den Absetztrichtern und' in den von den Trichtern zu dem Filter führenden Leitungen Veranlassung gibt. Die Anwendung engerer Rohre mit dem Ziel, die Durchflußgeschwindigkeit von Flüssigkeit und Schlamm zu erhöhen, führt wegen der verringerten Durchlaßquerschnitte nur zu umso größerer Verstopfungsneigung.

(2) Die einzige praktisch zu verwirklichende Möglichkeit, Verstopfungen dieser Art festzustellen, besteht darin, daß ein Mann die Temperatur der Schlammrohre unterhalb der Absetztrichter überwacht. Die Phosphatlösung wird heiß verwendet (ca. 60°C), so daß man durch Anlegen der Hand an ein Schlammrohr feststellen kann, ob ein Trichter verstopft ist, denn wenn ein Trichter verstopft ist, bleibt das Rohr kalt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein Arbeiter im allgemeinen nicht bereit ist, die erforderlichen häufigen Kontrollen vorzunehmen, die gewöhnlich zumindest einmal stündlich ausgeführt werden müssen.

(3) Wenn eine Verstopfung nachgewiesen ist, wird sie durch Einblasen von Druckluft in die Rohrleitungen beseitigt. Dieser Vorgang kann im allgemeinen nicht während des Arbeitsstunden ausgeführt werdrin, weil durch das Einblasen von Druckluft der Schlamm in dem Tank heftig aufgewirbelt wird, so daß viel Schlamm in die Sprühleitimg gerät, v/o er sich in den Wärmeaustauscherrohren ablagern, die Sprühdüscm verstopfen und sich auf dem besprühten Gegenstand niederschlagen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die

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bene Methode zu verbessern und insbesondere soll diese bekannte Methode so weit verbessert werden, daß deren Nachteile so weit wie möglich beseitigt werden.

Die Erfindung stellt einerseits ein Verfahren zum Vorbehandeln von Gegenständen aus Metall dar, beispielsweise ein Zink-i Phosphatierungsverfahren, bei dem eine Behandlungslösung aus einem Tank in Sprühdüsen gepumpt wird, die die Lösung auf die Gegenstände sprühen, wobei die Lösung anschließend in den Tank zurückfließt und bei dem ein Schlamm^Lösungs-Gemisch kontinuierlich von dem Boden des Tanks entfernt und einer Abziehvorrichtung zugeleitet wird, die den Schlamm von der Lösung trennt; das Verfahren zum Beseitigen des Schlamms ist dadurch ausgezeichnet, daß Schlamm und Lösung kontinuierlich in einer Menge aus dem Tank entfernt werden, die die Kapazität der Abziehvorrichtung bei der Trennung des Schlamms von der Lösung übersteigt und daß an einer Stelle zwischen Tank und Abziehvorrichtung der Schlamm bis zu einer * Schlammflußmenge konzentriert wird₉ die innerhalb der Kapazität der Abziehvorrichtung liegt»

Die Erfindung stellt andererseits eine Vorrichtung zum Vorbehandeln von Gegenständen aus Metall mit einer Behandlungslösung, beispielsweise mit Zinkphosphat, dar und weist einen <3ie Lösung enthaltenden Tank auf,sowie Sprühdüsen, die Lösung auf die Gegenstände sprühen, ferner eine Lösungspumpte, die Lösung durch von der Pumpe zu den Sprühdüsen führende Lösungsförderleitungen aus dem Tank zu den Düsen pumpen kann, außerdem eine Schlamm von Lösung trennende Abziehvorrichtung, eine Schlammförderleitung, durch die Schlamm und Lösung vom Tankboden %,n der Abziehvorrichtung gelange?' l'örmen, sowie eine Schlammpumpe, die Schlamm und Lösung H'ntj.rmierlich von dem Boden des Tanks durch die Schlammförder» leitung in die Abziehvorrichtung pumpt? die Vorrichtung ist dadurch c.usgei-eichnet, daß eine an die SchlammPö, derleitung anii ■:;-''']!o^sene Vorrichtung zum Konzentrieren des Schlamms den ;U ·,i aji;a biy zu einer· Schlammdurchsatzmenge zu konzentrieren ver-

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mag, die innerhalb der Kapazität der Abziehvorrichtung liegt, und daß die Schlammpumpe so betaslbbar ist, daß die Menge von der Vorrichtung zum Konzentrieren des Schlamms' zugeführtem Schlamm und zugeführter Lösung die Kapazität der Abziehvorrichtung bei der Trennung des Schlamms von der Lösung übersteigt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben, die folgendes darstellen:

Fig. 1: Eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2: Eine schsmatische Ansicht einer Vorrichtung zum Konzentrieren von Schlamm, wie sie in der Vorrichtung nach Fig. 1 eingesetzt ist;

Fig. 3: Eine schematisehe Verdeutlichung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 2;

Fig. 4 und 5⁴, jcheir.atische Ansichten abgewandelter Ausführungsformen der Vorrichtung nach Fig, 1.

Genuin F:-..-^ , 1 ' -.rcien Metsl.kgegi^-ijändi. '! in aii sich bekannter Weise naci"¹:¹!:--;: Γ ν"."¹."' vcj-;. einsY\: FcrasrgarrS'; 2 diir-ca eine Vorbehandlungs-

Lor; π."':.τ c" ■■-'-'"."Λ ~~--ϊ\-ϊ Z::-Ai'czranq^'fO^i?icr.iVTr;j c mid "'". .'J.:-"..'! ~:ΐ:Ρ ':':< rd. 36 dL^ νν. Sprühgerätsn I₁ die die Lösung auf cUe Kar:

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sprühen. Die Lösung läuft von den Karosserien ab und wird, zusammen mit Schlamm, von einer Leitung 8 in den Tank zurückgeführt. Die in dem Tank 4 sich absetzende schlammhaltige Lösung wird durch eine Schlammabsaugpumpe 9» die unmittelbar an den Tanzboden angesetzt ist, aus dem Tank 4 durch Pumpenabsperrventile 10 und eine Sammelleitung 11 hindurch entfernt. Die durch Absetzenlassen des Schlamms praktisch schlammfrei gewordene Lösung läuft über einen Überlauf 12 in den mit der Pumpe 5 verbundenen Abschnitt 13 des Tanks.

Die Pumpe 9 fördert schlammhaltige Lösung aus dem Tank in mindestens eine Vorrichtung zum Konzentrieren des Schlamms, die hier als Zentrifugalreiniger 14 dargestellt ist und die den Schlamm! zu konzentrieren und den konzentrierten Schlamm durch einen Auslaß 15 aus dem Reiniger einer Abziehvorrichtung 16 zuzuführen vermag. Die Abziehvorrichtung an sich bekannter Bauart, weist ein Band 17 aus Filtrierpapier auf, das von einer Vorratsrolle abgezogen und über einen Behälter oder Trog 19 für saubere Flüssigkeit geführt v/ird, aus dem filtrierte Flüssigkeit (Lösung) unter Schwerkraftwirkung durch eine Leitung 20 zurück in den Tank 4 gelangt. Wenn der Schlamm auf dem Band 17 eine solche Dicke erreicht hat, daß die Flüssigkeit nicht mehr so schnell durch das Filter laufen kann, wie sie zugeführt wird, hebt sich der Flüssigkeitspiegel in dem Trog und löst in an sich bekannter Weise einen nicht gezeichneten Schwimmerschalter aus, der das Band 17 zur Weiterbewegung veranlaßt, bis ein unbenutzter Bandabschnitt vorgelegt ist. Das den gesammelten Schlamm enthaltende Band 17 bewegt sich durch eine Rutsche 21 abwärts und wird in einem Kübel 22 aufgefangen, in dem es zur weiteren Verwendung weggebracht \nrd.

Per Auslr'jR 1 5 kann als Öffnung ausgeführt sein, dem Größe derart vorbeir;t:iriwi· ist, daß die Schlammabgabe aus dem Zentrifugalreiniger 14 der Kapazität des Bandes 17 angepaßt ist, den ihm zugeleiteten,

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Schlamm verarbeiten zu können, oder man kann ein verstellbares Ventil vorsehen, mit dem die Menge der Schlammabgabe an das Band 17 geregelt werden kann. Der Auslaß 15 wird durch das Ventil oder durch Vervendung ausvechselbarer Öffnungen bestimmter Größe derart beeinflußt, daß die Menge der Schlammabgabe ais degi Reiniger 14 der Kapazität der Abziehvorrichtung 16 angepaßt ist, damit diese den ihr zugeführten Schlamm verarbeiten kann. Natürlich vird die Größe des Auslasses 15 auch der ervarteten Schlammenge in der dem Reiniger 14 »ugeführten Lösung angepaßt, die Auslaßgröße hängt also unter anderem von der Menge oder der Konzentration an Schlamm ab, der dem Reiniger zugeht, das bedeutet, daß bei hochkonzentriertem Schlamm der Auslaß 15 größer gewählt werden muß, weil anderenfalls ein Verstopfen des Reinigers eintreten könnte, andererseits kann bei schwach konzentriertem Schlamm ein kleinerer Auslaß verwendet werden.

Das Schlamm-Lösungs-Gemisch wird kontinuierlich aus dem Tank 4 abgepumpt und wird dem Zentrifugaüteiniger 14 über eine Schlammförderleitung 23 in einer Menge zugeführt, die die Kapazität des Bandes 17 bei der Trennung des Schlamms von der Lösung übersteigt. Die Schlammhaltige Lösung tritt in den Reiniger 14 an einer nahe dem oberen Ende des Reinigers befindlichen Stelle ein und Lösung, deren Schlammkonzentration niedriger i'st, als die der bei 24 eintretenden Lösung, verläßt den Reiniger bei durch dessen Oberteil; diese Lösung läuft von 25 durch eine Lösungsrücklaufleitung 26 und durch einen Rücklaufanschluß 27 irvden Tank 4 zurück. Bei einer ausgeführten erfindungsgemäßen Konstruktion wurde die schlammhaltige Lösung dem Reiniger 14 in einer Menge von etwa 500 l/min (110 gallons per minute) zugeführt, konzentrierte schlammhaltige Lösung gelangte in einer Menge von ungefähr 45 l/min (10 gallons per minute) in die Abziehvorrichtung und die Lösung wurde aus dem Reiniger in einer Menge von ungefähr 455 l/min (100 gallons per minute) in den

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Tank 4 zurückgeleitet·

Für den Fall, daß ein Zentrifugalreiniger und eine Abziehvorrichtung für die aus dem Tank 4 abgepumpte schlammhaltige Lösung nicht reichen, kann die schlammhaltige Lösung zwei oder mehr Reinigern 14 zugeführt und von dort entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines weiteren Zentrifugalreinigers einer oder mehreren Abziehvorrichtungen 16 (vgl.Fig. 1) zugeführt werden·

Der Reiniger 14 wird oberhalb der Abziehvorrichtung 16 angebracht, und diese befindet sich vorzugsweise auf einer (nicht gezeichneten) erhöhten Plattform mit einem Laufsteg, von dem aus der Reiniger 14 und die Abziehvorrichtung 16 gewartet werden können.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung in Fig. 1 gezeichneten Anordnung; danach erfolgt die Schlammkonzentration zweistufig mit Hilfe zweier Zentrifugalreiniger 14 und 14 a. Teilweise konzentrierter Schlamm wird durch eine Leitung 23 a dem Reiniger 14a zugeführt und der konzentrierte Schlamm gelangt aus dem Reiniger 14 a auf die Abziehvorrichtung 16. Die in den Reinigern 14» 14a abgetrennte Lösung wird durch Rücklaufleitungen 26, 26 a in den Tank 4 zurückgeführt .

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, angewandt bei einer bestehenden Phosphatierungsanlage, bei der der Tank 4 mit Konzentration-(Absetz-) trichtern ausgestattet ist. Bei einer derartigen bestehenden Anlage werden die Trichter 28 und die Pumpe 9 in eine Grube im Boden untergebracht, aber bei einer Konstruktion nach Fig. 1 bracht keine Grube ausgehoben zu v/erden, um irgendeinen Teil der Anlage unterzubringen.

Die Rohrleitungen werden bei allen Ausführungsformen der Vorrichtung vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl hergestellt.

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Claims

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Patentansprüche;

Verfahren zum Vorbehandeln von Gegenständen aus Metall, beispielsweise Zink-Phosphatierungsverfahren, bei'dem eine Behandlungslösung aus einem Tank in Sprühdüsen gepumpt wird, die die Lösung auf die Gegenstände sprühen, wobei die Lösung anschließend in den Tank zurückfließt und bei dem ein Schlamm-Lösungs-Gemisch kontinuierlich von dem Boden" des Tanks entfernt und einer Abziehvorrich tung zugeleitet wird, die den Schlamm von der Lösung trennt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Beseitigen des Schlamms, Schlamm und Lösung kontinuierlich in einer Menge aus dem Tank entfernt werden, die die Kapazität der Abziehvorrichtung bei der Trennung des Schlamms von der Lösung übersteigt und daß an einer Stelle zwischen Tank und Abziehvorrichtung ein Konzentrieren des Schlamms bis zu einer Schlammflußmenge erfolgt, die innerhalb der Kapazität der Abziehvorrichtung liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kenzentrieren des Schlamms in einem Zentrifugalianiger erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 uder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Schlamm infolge des Konzentrieren des Schlamms abgetrennte Lösung in den Tank zurückgeleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchfltißmenge von Schlamm und Lösung von dem Verfahrensschritt des Konzentrierens bis zu der Abziehvorrichtung geregelt v/ird.

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5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Schlamm und Lösung von Tank bis zu dem Konzentrierplatz mit einem Durchsatz von etwa 500 l/min (110 gallons per minute) gefördert wird, daß das Konzentrat in einer Menge von ungefähr 45 l/min (10 gallons per minute) der Abziehvorrichtung zugeführt vird und daß die an dem Konzentrierplatz von dem Schlamm abgetrennte Lösung in einer Menge von ungefähr 450 l/min (100 gallons per minute) zum Tank zurückgeleitet wird.
6. Vorrichtung zum Vorbehandeln von Gegenständen aus Metall

mit einer Behandlungslösung, beispielsweise mit Zinkphosphat, mit einem die Lösung enthaltenden Tank sowie mit Sprüdüsen, die Lösung auf die Gegenstände Sprühen, ferner mit einer Lösungspumpe, die Lösung durch von der Pumpe zu den Sprühdüsen führende Lösungsförderleitungen aus dem Tank zu den Düsen pumpen kann, außerdem mit einer Schlamm von Lösung trennenden Abziehvorrichtung, einer Schlammforderleitung, durch die Schlamm und Lösung vom Tankboden zu der Abziehvorrichtung gelangen können, sowie mit einer Schlammpumpe, die Schlamm und Lösung kontinuierlich von dem Boden des Tanks durch die Schlammförderleitung in die Abziehvorrichtung pumpt, dadurch gekennzeichnet, daß eine an die Schlammförderleitung (23) angeschlossene Vorrichtung (14) zum Konzentrieren des Schlamms den Schlamm bis zu einer Schlammdurchsatzmenge zu konzentrieren vermag, die innerhalb der Kapazität der Abziehvorrichtung (16) liegt und daß die Schlammpumpe (9) so betreibbar ist, daß die Menge von der Vorrichtung (14) zum konzentrieren des Schlamms zugeführtem Schlamm und zugeführter Lösung die Kapazität der Abziehvorrichtung (16) bei der Trennung des Schlamms von der Lösung übersteigt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (14) zum Konzentrieren des Schlamms ein Zentrifu-, galreiniger ist·

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8· Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösungs-Rücklaufleitung (26) den Zentrifugalreiniger (I4)mit dem Tank (4) verbindet, um durch den Zentrifugalreiniger (14) von dem Schlamm getrennte Lösung in den Tank (4) zurückzuführen. ι
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß von Schlamm aus dem Zentrifugalreiniger (14) durch eine Auslaßöffnung vorgegebener Größe regelbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß von Schlamm aus dem Zentrifugalreiniger (14) durch ein einstellbares Ventil regelbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammpumpe (9) unmittelbar an den Boden des Tanks (4) angeschlossen ist.
12. Vorrichtung nach einem der'Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammpumpe (9) an den Boden des Tanks (4) über zumindest einen Absetztrichter (28) für Schlamm angeschlossen ist.

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