DE2524094A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von wertstoffen, wie metallen, aus industriellen spuelwaessern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen, wie Metallen, aus industriellen Spülwässern.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen, wie Metallen, aus industriellen Spülwässern. Hierbei ist insbesondere an die Rückgewinnung von Elektrolyten gedacht, die in erwärmten Bädern zur Behandlung von Metalloberflächen eingesetzt werden. Diesen Behandlungsbädern sind in der Regel Spülbäder nachgeschaltet, in denen die behandelte Ware nacheinander gespült wird. Durch die Ware gelangen nicht un-beträchtliche Anteile des Elektrolyten in die nachgeordneten Spülbäder, wobei die Verschleppungsverluste insbesondere in der Standspüle besonders gross sind und in den nachgeordneten Spülbädern bei jedem Spülvorgang abnehmen.
• Steigende Rohstoffpreise, strenger werdende gesetzliche Auflagen sowie die Schwierigkeiten mit Deponien für Metallschlämme veranlassen, nach Rückgewinnungsmöglichkeiten der verschleppten Elektrolyten aus Galvanisierbädern zu suchen.
• Es sind Verfahren bekannt, aus industriellen Spülwässern die Elektrolyte zurückzugewinnen. So ist es bekannt, die aus den Spülbädern kommende Badlösung mittels Ionenaustauscher zu reinigen oder diese einer umgekehrten Osmose zu unterwerfen, um die Inhaltsstoffe als Konzentrat zu gewinnen und die Störstoffe von den Wertstoffen abzutrennen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus den Behandlungsbädern in die Spülwässer verschleppten Wertstoffe, gegebenenfalls zusammen mit den in der Abluft der Behandlungsbäder befindlichen Wertstoffen, rückzugewinnen und sie dem Behandlungsbad wieder zuzuführen, wobei bevorzugt auch daran gedacht ist, das Behandlungsbad fortlaufend zu regenerieren. Denn auch in dem Behandlungsbad findet eine Anreicherung von unerwünschten Fremdstoffen statt, die den Behandlungs- bzw. Veredlungsprozess der zu behandelnden Metalloberflächen beeinträchtigen.
• Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass man angereichertes Spülwasser verdüst und, gegebenenfalls zusammen mit der Abluft des Behandlungsbads, durch Verdunstung aufkonzentriert, das flüssige Konzentrat durch Abtrennung der Wertstoffe von den Fremdstoffen reinigt und die Wertstoffe in das Behandlungsbad zurückführt.
• Das Kernstück dieses Verfahrens liegt in der Verdüsung und damit erfolgenden Verdunstung der mit den Inhaltsstoffen angereicherten Spülwässer. Mit der Teilverdunstung des Spülwassers ist eine Aufkonzentration verbunden.
• Der grösste Teil des aufgegebenen Spülwasser wird erfindungsgemäss in Form von Erhöhung der Luftfeuchte abgeführt, während die das Konzentrat enthaltene Teilmenge abgeschieden und nach der Reinigung in das Behandlungsbad zurückgeführt wird. Dabei ist es besonders günstig, dass man eine zusätzliche Aufkonzentration dadurch erreicht, dass der Abluftstrom des Behandlungsbads durch das aufgegebene Spülwasser ausgewaschen und die darin enthaltenen Stoffe der das Konzentrat enthaltenen Teilmenge zugemischt und nach einem Reinigungsprozess in das Behandlungsbad zurückgeführt werden.
• Die aus dem Verdunster und Abscheider gelangenden Konzentrate, die sowohl die erwünschten Wertstoffe als auch unerwünschte Fremdstoffe enthalten, können nun nach einem weiteren Schritt der Erfindung dadurch gereinigt und getrennt werden, dass das mit den Konzentraten beladene restliche Spülwasser einem Filterelement, wie einem Ionenaustauschfilter oder einer Umkehrosmose-Vorrichtung, zugeführt werden. So hat es sich als besonders günstig erwiesen, bei der Rückgewinnung von sechswertigem Chrom einen Kationenaustauscher einzusetzen, dessen Austauschermasse so gewählt ist, dass sämtliche unerwünschten Fremdstoffe im Eluat abgeführt werden, während das gewünschte Chrom mit dem Regenerat dem Behandlungsbad wieder zugeführt wird.
• Bei bestimmten Verfahrensprozessen, z.B. bei der Hartverchromung, bei welcher im Gegensatz zur Glanzverchromung die geringe Konzentration der Inhaltsstoffe in der Standspüle eine Zumischung aus dem Behandlungsbad vor Zuführung in das Filterelement ermöglicht, wird durch diese Beimischung der Vorteil erreicht, dass das Behandlungsbad ständig regeneriert wird. Dabei wird die Teilmenge der zugesetzten Behandlungsbadlösung so bemessen, dass das Filterelement optimal belastet ist.
• Neben der Rückgewinnung der gewünschten Wertstoffe hat das erfindungsgemässe Verfahren den Vorteil, dass die bisher üblichen Aufbereitungskosten für Abwasser, die erforderliche Entgiftung und hohe Aufsalzung der Flüsse durch Neutralsalze sowie die Aufwendung von etwaigen Entgiftungschemikalien entfallen kann.
• Zur Veranschaulichung des Gegenstandes der erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel wiedergegeben, welches schematisch eine Anlage zur Wiedergewinnung von Wertstoffen in einem Galvanikbetrieb wiedergibt. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Wiedergewinnung von sechswertigem Chrom, ist in analoger Weise aber auch zur Rückgewinnung von anderen Stoffen geeignet.
• Das verchromte Gut gelangt aus den Behandlungs-Aktivbädern 10 in die Standspüle 11, der weitere Spülen 12 und 13, in denen das Gut nacheinander zum Spülen eingebracht wird, nachgeordnet sind. Das du die Leitung IX eingespeiste, mit Mengenreglern 19 dosierte Spülwasser wird in Kaskadenschaltung, d.h. in Gegenrichtung zum Spülgut, in die Spülbäder eingelassen, und zwar von der Spüle 13 über die Leitung 14 oder 22 zur Spüle 12 und von dort über die Leitung 15 oder 21 zur Standspüle II. Zwischen den Spülen sind Aggregate 17 und 13 angeordnet, die aus Pumpen oder sogenannten Umwalztbpfen bestehen können Aus dem Behandlungsbad 10, bei welchem es sich um ein Konzentratbad handelt, werden von dem behandelten Gut Stoffe mit in die Standspülen ausgetragen,wobei die Verschleppungsverluste der Konzentrate bei jedem Spülgang geringer werden. In der Standspüle 11 findet die grösste Anreicherung der Metallionen statt.
• Da es sich hierbei teilweise um wertvolle Stoffe handelt, ist vorgesehen, diese nach Abtrennung von den Fremdstoffen als Konzentrat in den Behandlungsbehälter zurückzuführen. Zu diesem Zweck wird aus der Standspüle 11 laufend Flüssigkeit über die Leitung 20 mittels einer Pumpe 25 in einen insgesamt mit 24 bezeichneten Verdunster eingeleitet, indem sie über Zuleitungen 26 mittels Düsen in verschiedene Zonen einer Nasskammer eingesprüht wird. Bei dem Verdunster kann es sich um eine Nassreinigungsvorrichtung nach dem deutschen Patent 2 303 479 handeln, bei welchem die eingesprühte Flüssigkeit an in einem rohrförmigen Gehäuse angeordneten Prallkörpern so fein versprüht wird, dass eine starke Zone von feinen Sekundärtropfen gebildet wird, die bewirken, dass der grössere Teil der aufgegebenen Spülwässer durch Erreichen einer hohen Luftfeuchte mit dem Abluftstrom 40 abgeführt wird. Das mit den Inhaltsstoffen beladene Restwasser wird in einem Abscheider 28 abgeschieden. Dieser bewirkt aufgrund seiner Konstruktion durch gravimetrische Trennung, dass Metallionen in gelöster Form abgeschieden werden. Diese abgeschiedene Teilmenge wird über die Leitung 29 einem Misch- und Vorratsbenälter 30 zugeführt.
• In den Misch- und Vorratsbehälter 30 kann auch aus dem Behandlungsbad 10 über die Leitung 36 mittels der Pumpe 37 konzentrierte Badflüssigkeit in einem bestimmten Mischungsverhältnis eingespeist und von dort zusammen mit der aus der Leitung 29 zufliessenden aufkonzentrierten Lösung über die Leitung 31 einemb(ationenaustauscher 32 zugeführt werden. Durch Wahl der Austauschermasse in diesem Ionenaustauschbehälter ist es möglich, die gewünschten Wertstoffe, in diesem Fall sechswertiges Chrom, von den anderen Metallionen, wie dreiwertiges Chrom, Eisenionen oder Zink, zu trennen. Selbstverständlich können anstelle des Ionenaustauschers 32 auch andere selektiv wirkende Vorrichtungen, z.B. Umkehrosmose- Anlagen, zum Einsatz gelangen. Die in konzentrierter Form vorliegenden, im Regenerat befindlichen gewünschten Metallionen (sechswertige Chromionen) werden über die Leitung 33 in das Behandlungsbad 10 zurückgeführt.
• Für das vorliegende Verfahren ist es ausserdem von grosser Wichtigkeit, dass auch die über dem Behandlungsbad im Dampf befindlichen Metallionen, die einen Anteil von ca. 20 z des gesamten Elektrolyts ausmachen können, wiedergewonnen werden.
• Zu diesem Zweck wird die mittels eines Ventilators 39 abgesaugte Luft über die Leitung 38 ebenfalls in den Verdampfer 24 eingelassen und durch die Nasszone geführt. Dabei werden die in der Luft befindlichen Metallionen ausgewaschen, im Abscheider 29 abgeschieden und zusammen mit der Restflüssigkeit über die Leitung 29 in den Mischbehälter geführt. Die gereinigte Luft, nunmehr auf einen hohen Luftfeuchtigkeitsgrad gebracht, wird über die Leitung 40 nach aussen abgeführt.
• Durch das beschriebene Verfahren ist es möglich, den grossen Teil der wertvollen sechswertigen Chromionen dem Behandlungsbad wieder zuzuführen.
• Die zugeführte Frischwasser zufuhr aus der Leitung 16 wird zweckmässig so bemessen, dass das letzte Spülbad 13 die zulässige Konzentration nicht übersteigt. Ist die Frischwassermenge grösser als die Verdampfungs- und Verschleppungsverluste in dem Behandlungsbad, so wird das überschüssige Spülwasser über den Verdampfer mit der Abluft als maximale Luftfeuchte abgeführt. Gegebenenfalls kann bei ungünstigen klimatischen Verhältnissen durch Aufwärmung des Spülwassers die Verdunstung erhöht werden. Ist anlagebedingt eine grössere Spülwassermenge notwendig als die durch die Absaugung gegebene Luftm-enge abführen kann, so kann durch Vergrösserung der Absaugmenge der grössere Anfall an Spülwasser bewältigt werden Mit dem beschriebenen Verfahren ist sichergestellt, dass die gesamten ausgeschleppten Wertstoffe, wie Chromsäure, sowohl aus dem Spülwasser als auch aus der Abluft in gereinigtem Zustand ins Chrombad zurückgeführt werden. Somit sind in idealer Weise die Vorteile erreicht, dass kein Abwasser anfällt, wodurch dessen Behandlung und teilweise Rückführung erforderlich wäre, dass die gewünschten Wertstoffe, wie Chromelektrolyte, kontinuierlich gereinigt werden und dass ferner die Stoffe aus der Abluft beseitigt werden. Das beschriebene Verfahren ist dadurch besonders wirtschaftlich und umweltfreundlich.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen, wie Metallen, aus industriellen Spülbädern, dadurch gekennzeichnet, dass man angereichertes Spülwasser verdüst und, gegebenenfalls mit der Abluft des Behandlungsbads, durch Verdunstung aufkonzentriert, das flüssige Konzentrat durch Abtrennung der Wertstoffe von den Fremdstoffen reinigt und die Wertstoffe in das Behandlungsbad zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass der grössere Teil des dem Verdunster aufgegebenen Spülwassers in Form von Erhöhung der Luftfeuchte abgeführt wird, während die das Konzentrat enthaltene Teilmenge abgeschieden und nach der Reinigung in das Behandlungsbad zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man eine zusätzliche Aufkonzentration dadurch erreicht, dass der Abluftstrom des Behandlungsbads durch das aufgegebene Spülwasser ausgewaschen und die darin enthaltenen Stoffe der das Konzentrat enthaltenen Teilmenge zugemischt und nach einem Reinigungsprozess in das Behandlungsbad zurückgeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man der das Konzentrat enthaltenen Teilmenge vor der Reinigung eine Teilmenge der Behandlungsbadlösung beimischt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab trennung der Wertstoffe von den Fremdstoffen in einem Filterelement, wie Ionenaustauschfilter oder Umkehrosmose-Vorrichtung1 vorgenommen wird

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmenge der zugesetzten Aktivbadlösung so bemessen ist, dass das Filterelement optimal belastet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Erhöhung der Verdunstung das Spülwasser erwärmt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine mit der Standspüle (11) verbundene Nassreinigungsvorrichtung (24) für Gase, die Prallwände zur Verdüsung des Spülwassers, eine Abluftleitung (40) und einen Abscheider (23) aufweist, der mit dcn Behandlungsbad (10) über ein Filterelement (32) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (32) aus einem Kationenaustauscher besteht, dessen Austauschermasse so gewählt ist, dass die Fremdstoffe im luat und die wertstoffe im Regenerat abgeführt werden.

10. Vorriciitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abscheider (28) und dem Filterelement (32) ein Misch- und Vorratsbehälter (30) angeordnet ist, der über eine Leitung (36) Lit dem Behandlungsbad (10), über eine weitere Leitung (29) it e Abscheider (28) sowie mit dem Filterelement (32) verbunden ist.

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