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Verfahren zum Unschädlichmachen verbrauchter Metallbehandlungsf lüssigkeiten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unschädlichmachen verbrauchter, z.B. zum
mechanischen Bearbeiten, Härten oder Waschen von Metallteilen verwendeter Metallbehandlungsflüssigkeiten
oder anderer giftiger Flüssigkeiten. Line mechanische Bearbeitung von Metallteilen,
bei der Schmierflüssigkeit verwendet wird, erfolgt z.B. beim Bohren, Drehen, Fräsen
oder Schleifen von Metallteilen. Verbrauchte Metallbehandlungsflüssigkeiten fallen
weiterhin in Härtereien und nach Waschvorgängen an, bei denen Ölfilme auf den Metallteilen
beseitigt werden sollen und die Waschflüssigkeit als Rostschutz Nitrit enthält.
Hierbei stehen die Betriebe vor der Notwendigkeit, die verbrauchten Metallbearbeitungsflüssigkeiten,
die aus wässrigen Lösungen und/oder Emulsionen bestehen, die Salze, Öle, Glykole
und andere organische und/oder anorganische Stoffe enthalten, als Abfall zu beseitigen.
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Es ist bekannt, verbrauchte Metallbehandlungsflüssigkeiten dadurch
unschädlich zu machen, indem man sie unter Trennen, Ausflocken und Ausfiltern der
im Wasser enthaltenen Gifte und organischen Verunreinigungen und/oder chemisch entgiftet.
Das führt jedoch häufig zu einer sehr unerwünschten
Belastung des
Abwassers durch Salze. Es ist weiterhin bekannt, die Metallbehandlungsflüssigkeiten
durch Verbrennen unschädlich zu machen, indem man sie über die festen Brennstoffe
von großen Feuerungsanlagen z.B. in Kraftwerken, schüttet und mitverbrennt. Dieses
Verfahren ist jedoch nur mit einer geringen Menge der insgesamt anfallenden verbrauchten
Metallbehandlungsflüssigkeiten anwendbar, da diese meistens einen Anteil von nur
1 bis 2 % brennbarer Stoffe enthalten, während die festen Brennstoffe nur geringe
Mengen wässriger Substanz aufnehmen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Unschädlichmachen
verbrauchter Metallbehandlungsflüssigkeiten zu schaffen, das mit beliebigen Mengen
von Metallbehandlungsflüssigkeiten ohne Belästigung der Umwelt auf einfachem und
billigem Wege durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem eingangs genannten
Verfahren die Flüssigkeit in einer Brennkanmer 0 bei einer Temperatur oberhalb etwa
800 unter Druck vernebelt wird. Die Vernebelung muß derart fein sein, daß bei Vernebelung
in der Umluft keine Wassertropfen niederfallen würden, sondern die Flüssigkeit von
der Umluft getragen wird. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit bei einem Druck von
etwa 10 bis 30 atü in die Brennkammer eingeführt. Die Flüssigkeit kann hierbei im
Gegenstrom oder im Gleichstrom zu einem unter Druck aus einem Brenner in die Brennkammer
einströmenden Brennmittel in diese eingeführt werden.
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Die Menge während der Zeiteinheit unter Vernebelung in die Brennkammer
eingeführten Flüssiqkeit und die Wärmeleistung des Brenners müssen einander angepaßt
sein. Hierzu wird zweckmäßig die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer durch
gesteuertes Wirksam- und Unwirksammachen der Flüssigkeitszufuhr in Abhängigkeit
von der überwachten Abgastemperatur in den erwünschten Grenzen gehalten. Zur Erzielung
der
geeigneten Verbrennungstemperatur oberhalb 8000 hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
die Abgastemperatur auf einem Wert über 4000 zu halten.
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Zweckmäßig werden die Metallbehandlungsflüssigkeiten chargenweise
verbrannt, wobei für jede Charge in Abhängigkeit von der Art der Flüssigkeit die
Flüssigkeitszufuhr und die Verbrennungsluft eingestellt wird. hierbei wird die Verbrennungsluft
jeweils so dosiert, daß die in der Flüssigkeit enthaltenen öle und sonstigen brennbaren
Substanzen vollständig verbrannt werden. Die Chargen werden zweckmäßig jeweils aus
einem Vorratsbehälter von mindestens 2.000 Ltr. Inhalt entnommen, damit sie eine
größere Flüssigkeitsmenge von gleichbleibender Beschaffenheit bilden.
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Die hohe Verbrennungstemperatur gewährleistet eine vollständige, geruchfreie
Verbrennung aller organischen Stoffe, die insbesondere aus ölen und Glykolen bestehen.
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Ausführungsbeispiel: In einem schamotteausgekleideten Doppel-Muffelofen
(Abmessungen 1000 x 2000 x 1300 mm, Muffel 2 x 200 x 600 x 1300 mm) wird nach Gleichstromprinzip
verbrauchte Bohröl- und Schleifemulsion in einer ölfeuerung mit Luftüberschuß verbrannt.
Der Ofen erreicht bei einer Wärmeleistung von 80.000 bis 100.000 kcal/h und einem
Verbrauch von 9 Ltr. Heizöl EL/h eine Verbrennungstemperatur von 800 bis 9000C in
der Muff. Damit lassen sich 30 bis 60 Ltr. Emulsionen/h verbrennen. Die Abgastemperatur
beträgt 1 m nach Muffelaustritt im Abgasstutzen 6500C.
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Klassische Bohröle bestehen aus ca. 70 % Spindelöl, 25 % Natrium -
naphthensulfonat und/oder Fettsäurealkanolaminkondensat
3 % Glykol
Rest Wasser Bakterizide, mitunter bis 2 % Natriumnitrit.
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In synthetischen Bohrölen ist das Mineralöl durch Glykol, Ester und
Seifen ersetzt.
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Die noch nicht verdünnten Schleifkonzentrate enthalten ca. 30 % Natriumnitrit
10 - 15 % Triäthanolamin 5 - 10 % Diäthylenglykol Rest Wasser.
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Sie werden vom Verbraucher etwa 100-fach mit Wasser verdünnt.
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Der Ofen verbrennt bei der hohen Temperatur von über 8000C und der
relativen langen Verweilzeit in der Doppelmuffel alle organischen Bestandteile der
Emulsionen.
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Die vorhandenen Anteile an Alkali oder Natriumnitrit werden in der
Feuerung unter Beteiligung der Abgase zu Alkalikarbonat und Alkalisulfat umgesetzt
und emittiert. Beide Salze sind nicht mit Grenzwerten einer Gefahrenklasse nach
der TA Luft belegt.
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Der Salzgehalt im Abgas der Anlage hängt von der Alkalikonzentration
der Emulsion, Verbrennungs- und Abgasrate ab.
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Bei höchster Leistung (3 % Na-nitrit, 60 kg/Ii und ca.
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150 m 3/h) wurden n etwa 1,8 g Salz/mn3 resp. 0,5 g Salz/Betriebs-m3
oder 270 g wasserlöslicher Inertsalze/h ausgestossen.
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Mit Sonde und Waschsatz wurden im Abgasstutzen der Anlage Abgasproben
ausgewaschen und auf ihren Salzgehalt geprüft. Die Anlage wurde während der Meßzeit
von 90 Minuten mit einer Na-cyanid- und nitrithaltigen Abfallemulsion (30 L/h, 40
g/L, weiter stark ölhaltig) beschickt.
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3 Die erste Probe ergab 2,0 g Salz/m die zweite Probe 0,3 (die Differenz
war durch unterschiedliche Alkalität der Waschlösung bedingt). Cyanid war im Abgas
nicht mehr nachweisbar. Besondere Gerüche konnten in der Umgebung des Ofens nicht
wahrgenommen werden.
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Der Verbrennungsofen gestattet die einwandfreie Verbrennung verbrauchter
Bohröl- und Schleifemulsionen. Außer einem kaum sichtbaren Ausstoß von Alkalisalz
werden nur Abgase einer Ölheizung dieser Größenordnung emittiert. Wasserschädliche
Stoffe, wie Cyanide und Nitrite, werden zu unschädlichen Alkalisalzen umgewandelt,
Öle und organische Giftstoffe schadstoffrei verbrannt. Abwasser oder Abfall entsteht
nicht.
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Der Ausstoß von max. 270 g Natriumkarbonat/Natriumsulfat pro Betriebsstunde
ist unerheblich und nach der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA
Luft) vom 28. August 1974 zulässig.
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Ein Verbrennungsofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht zweckmäßig aus einer ein hitzebeständiges, gegen Alkali widerstandsfähiges,
Mauerwerk aufweisenden, engen und langen Muffel, in deren Brennkammer ein Ol- oder
Gasbrenner und eine die zu verbrennende Flüssigkeit vernebelnde Düse mit einer Kühlluftdiise
mündet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsofens
der vorgenannten Art dargestellt.
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Sie zeigt einen solchen Ofen im Querschnitt in schematischer Darstellung.
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Der Verbrennungsofen besteht aus einer Muffel 1 aus hitzebestänuigem,
gegen Alkali widerstandsfähigem Mauerwerk, deren Brennkammer 2 eine enge und lange
Gestalt besitzt. In die Brennkammer 2 reicht ein Ölbrenner 3 hinein, während auf
der Gegenseite der Urennkammer 2 eine Düse 4 angeordnet ist, durch welche die zu
verbrennende verbrauchte Metallbehandlungsflüssigkeit in der Brennkammer 2 vernebelt
wird. Die Flüssigkeit wird der Düse 4 über eine Speiseleitung 5 zugeführt. Gleichachsig
mit der Düse 4 und um diese herum ist eine Ringdüse 6 angeordnet, deren Mündung
gegenüber derjenigen der Flüssigkeitsdüse 4 zurückgesetzt ist und über welche die
Düse 4 kühlende Druckluft zugeführt wird wenn die Flüssigkeitszufuhr unterbrochen
ist. Die Druckluft wird der Ringdüse 6 durch die Verbindungsleitung 7 zugeführt.
Demgemäß begegnen sich die vernebelte Metallbehandlungsflüssigkeit und die Flamme
des ölbrenners 3 in der Brennkammer 2 im Gegenstrom, und es kommt zu einer vollständigen
Verbrennung der für die Umwelt unerwünschten Bestandteile der Flüssigkeit. Anstatt
auf der gegenüberliegenden Seite des Ölbrenners 3 können die Flüssigkeitsdüse 4
und die Druckluftdüse 6 auch auf der gleichen Seite wie der Ö1-brenner 3 angeordnet
sein. Das ist in der Zeichnung ebenfalls dargestellt, wobei die Flüssigkeitsdüse
mit 4a, ihre Zuführungsleitung mit 5a, die Druckluftdüse rnit 6a und ihre Verbindungsleitung
mit 7a bezeichnet sind. In diesem Fall werden das die Flamme erzeugende Ö1 und die
vernebelte Flüssigkeit etwa im Gleichstrom in die Brennkammer 2 eingeführt.
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Die Vorgänge in der Brennkammer 2 können von außen durch das Schauloch
9 beobachtet und kontrolliert werden.
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In der Abgasleitung 10 der Muffel 1 ist ein die Abgastemperatur überwachendes
und das Ein- und Ausschalten der Flüssigkeits- und der Druckluftzufuhr sowie des
Brenners 3 steuerndes Thermoelement 11 angeordnet. Dieses beeinflußt den Betrieb
des Verbrennungsofens über eine elektrische Schaltung derart, daß es bei einer Abgastemperatur
ober-0 halb 400 den Brenner 3 in Betrieb hält und die Flüssigkeitszufuhr über die
Düsen 4 bzw. 4a sowie aie Kühlluftzufuhr über die Düsen 6 bzw. 6a steuert. Sowie
jedoch die Abgastemperatur in der Abgasleitung 10 beispielsweise 0 über 500 steigt,
werden der Brenner 3 und die Flüssigkeitszufuhr durch die Düse 4 bzw. 4a abgeschaltet,
während die Kühlluftzufuhr über die Düse 6 bzw. 6a eingeschaltet wird. Wenn dagegen
die Temperatur in der Brennkammer 2 unter einen solchen Wert sinkt, daß die Abgastemperatur
un-0 ter 400 beträgt, schaltet das Thermoelement 11 die Flüssigkeitszufuhr über
die Düse 4 bzw. 4a ab und erhält nur den Betrieb des Brenners 3 aufrecht, wie auch
die Kühlluftdüse 6 bzw. 6a eingeschaltet wird, um die Kühlung der Flüssigkeitsdüse
4 bzw. 4a zu bewirken.
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In den Brenner 3 führt eine Leitung 12 durch die zusätzliche Verbrennungsluft
oder andere Gase in Abhängigkeit von den zu behandelnden Flüssigkeiten unter Druck
zugeführt werden können. Solche Gase sind beispielsweise oxydierende oder reduzierende
Gase oder Gase mit katalytischer Wirkung bzw. Gase, die chemische Reaktionen hervorrufen.
Auch entsprechende Flüssigkeiten können nach Verdüsung zugegeben werden.
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Die vorgenannte Anordnung wird praktisch zweckmäßig derart gestaltet,
daß zur Regelung der Flüssigkeitszufuhr durch das Thermoelement 11 eine die Flüssigkeit
fördernde Hochdruckpumpe beeinflußt wird, während die unter Druck erfolgende Kühlluftzufuhr
durch Verstellung eines Luftventils gesteuert wird.
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-Patentansprüche-