DE2613878C2

DE2613878C2 - Verfahren zum Reinigen von Walzölen

Info

Publication number: DE2613878C2
Application number: DE2613878A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr.Phil. Baur; Hanspeter Kreuzlingen Krähenbühl; Emil Merki
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1976-03-31
Publication date: 1986-04-03
Also published as: DE2613878A1; CH595435A5; FR2307035A1; US4293424A; FR2307035B1; CA1094495A; SE7604150L; IT1059059B; JPS51123202A; GB1498337A; SE418196B; BE840515A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Walzölen, die als Schmutzöl Abriebpartikel von zu bandförmigem Halbzeug verarbeitbaren, mit alkalischen Lösungen reagierenden Metallen, insbesondere Leichtmetallen, enthalten, unter Verwendung einer wäßrigen, stark alkalischen Lösung ;ines anorganischen Salzes.

Es sind mehrere Verfahren zur Entfernung der Metallpartikel aus Walzölen üblich. Die kleinen Partikeldimensionen erfordern jedoch einen unverhältnismäßig großen Investitions- und Arbeitsaufwand und sind deshalb unwirtschaftlich.

Durch die DE-AS 1101671 ist es bekannt geworden, mit Metallabrieb verschmutztem Walzöl in einem diskontinuierlichen Verfahren einen konzentrierte Ammoniaklösung zuzugeben und anschließend Kohlendioxyd in die Ammoniaklösung einzuleiten. Der ausflockende Abrieb wird nach dem Absitzen gemeinsam mit der Ammoniakphase entfernt.

Nach dieser Vorveröffentlichung ist eine zu starke Alkalität der wäßrigen Reinigungslösung unerwünscht, da diese auf das zu reinigende Walzöl übertragen wird. Vor Wiederingebrauchnahme des gereinigten Walzöles müßte die Alkalität desselben in einer weiteren Verfahrensstufe aufgehoben werden.

Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, daß verunreinigte Walzöle mit Aktivlonerdc oder Kieselgur filtriert werden. Dieses Verfahren ist nicht nur wegen des geringen Durchsatzes, sondern auch wegen des großen Materialaufwandes sehr kostspielig. So werden z. B. zur Entfernung von ungefähr 11 Metallabrieb 401 Filtersand, die mit 401 Petrol getränkt sind, verbraucht. Die heutigen Umweltschutzbestimmungen erlauben es nicht mehr, solch stark ölhaltigen verbrauchten Filtersand abzulagern; er muß in einem schwierigen Verfahren mit entsprechenden Kosten vom anhaftenden Öl befreit werden, z. B. durch Röstverfahren.

Schließlich bictet die DR-OS 1545 299 ein Verfahren zum kontinuierlichen Entfernen von Zersetzungsprodukten und Verunreinigungen aus Schmieröl an, wobei die Abtrennung des Öls von der Behandlungslösung in einer Zentrifuge erfolgen kann.

Mit diesem Verfahren werden aber nur Partikel bis zu einem bestimmten Durchmesser ausgeschieden, während feinerer Metallabrieb im Ol bleibt

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von — Abrieb^artikel von zu bandförmigem Halbzeug verarbeitbaren, mti alkalisehen Lösungen reagierenden Metallen, insbesondere Leichtmetallen, enthaltendem — Walzöl zu schaffen, bei welchem der Metallabrieb mit einer Partikelgröße bis hinunter zur Größenordnung von 0,1 μπι in eine derartige Form gebracht werden, daß eine leichtere und wirtschaftlichere Trennung vom Walzöl gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erwärmte Schmutzöl kontinuierlich durch einen Koagulator geleitet und dem den Koagulator durchfließenden Schmutzöl bei einem Durchsatz von 400 bis 1200 Litern pro Stunde während der gleichen Zeiteinheit 0,5 bis 1,5 Liter einer wäßrigen Lösung mit 150 bis 250 g Na₂COj pro Liter Lösung zudosiert wird, wonach die gebildeten Koagulate abzentrifugiert werden. Als günstig hat es sich dabei erwiesen, daß das Schmutzöl vor der Zugabe der wäßrigen, alkalischen Lösung auf 60 bis 9$? C, vorzugsweise auf 80 bis 95° C, erwärmt wird.

Durch die kontinuierliche Zudosierung der wäßrigen alkalischen Lösung zum den Koagulator durchfließenden Schmutzöl werden gegenüber diskontinuierlichen Verfahren wesentliche Vorteile erzielt; die nicht verbrauchte alkalische Lösung wird von den koagulierenden Partikeln vollständig absorbiert, der zur Reinigung benötigte Chemikalienverbrauch auf ein Minimum reduziert und zudem fällt das Koagulat als weitgehend trockenes Produkt an, so daß es problemlos einer Verbrennungsanlage zugeführt werden kann. Eine Sodalösung mit 150 bis 250 g Na₂QVt pro Liter Lösung hat sich als besonders vorteilhaftes Koagulationsmittel herausgestellt.

Die verwendete stark alkalische Lösung ist nicht giftig, und es können selbst bei groben Manipulationsfehlern keine Materialschäden entstehen. Die Zugabe dieser stark alkalischen Lösung zum mit Metall-Partikeln verunreinigten Öl bewirkt überraschend eine schnelle, vollständige Koagulation, ohne daß die beiden flüssigen Phasen innig durchgemischt werden müssen. Es steht fest, da& die stark alkalische Lösung durch Entladung der polarisierten Grenzschichten unter schwacher Wasserstoffentwicklung eine chemische Veränderung an der Oberfläche der Abriebpartikel bewirkt, und daß sich dieser Effekt sofort lawinenartig ausbreitet, worauf sich die feinverteilten, entladenen Abriebpartikel zu Koagulaten zusammenballen. Es ist jedoch bisher noch nicht gelungen, eine theoretische Erklärung für diesen überraschenden Koagulationseffekt zu finden.
Das beschriebene kontinuierliche Zudosieren von Natriumcarbonat zum Schmutzöl im beanspruchten Mengenverhältnis führt zu einer Veränderung der elektrostatischen Oberflächenladungen der Abriebteilchen und bewirkt dadurch eine rasche Koagulation der Partikel, so daß diese problemlos abzentrifugiert werden können. Somit tritt die bei der Reaktion mit starken alkalischen Lösungen zu erwartende schnelle und vollständige Oxidation der Abricbspartikcl zu [einteiligen und schwer abtrennbaren Hydroxiden nicht ein.

Ein in der DE-AS 1101671 erwähnter negativer Einnuß stark alkalischer Lösungen im Hinblick auf Übertragung der Alkalität aufdas zu reinigende Walzöl entsteht beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht, da mit jenem Zudosieren von Natriumcarbonat die Zugabe der stark alkalischen Lösung nicht im Überschuß sondern nur in dem Maße erfolgt, wie dies zur Auslösung der Koagulation der Abriebteilchen erforderlich ist.

Die zudosierte, bei der oberflächenchemischen Reaktion nicht verbrauchte alkalische Lösung wird von der ausgetragenen Abriebschicht vollständig absorbiert.

Da«; kontinuierlich gebildete Koagulat wird in einer Zentrifuge bzw. in einer Filtriervorrichtung — vorzugsweise jedoch in einer Kammerzentrifuge—ausgetragen, das stationär gebildete in einem Behälter sedimentiert, Das abgeschiedene Koagulat fällt als weitgehend trockene, spachtelbare Schicht an, die leicht und sauber aus der Vorrichtung entfernt werden kann. Der Niederschlag hat einen sehr geringen Ölgehalt von ca. 5 bis 10%, was eine problemlose Weitergabe dieses Abfalls an eine öffentliche Kehrichtdeponie oder -Verbrennungsanstalt erlaubt.

Dank der kompakten Bauweise der Vorrichtung zur Durchführung des dynamischen Verfahrens können von einer Einheit mit verhältnismäßig kleinem Aufwand große Schmutzöl-Durchsätze erzielt werden, dies auf einem kleinen Bruchteil des Raumes, der von Vorrichtungen zur Durchführung bekannter Filtrieroder Zentrifugierverfahren beansprucht wird.

Der zur Reinigung des Walzöls notwendige Materialfluß kann mit der Erfingung bei erhöhter Reinigungsqualität und begreiflicherweise enorm gesteigerte Wirtschaftlichkeit bis zu einem Faktor 100 gesenkt werden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Schemas zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert.

Das Schmutzöl wird von einer Pumpe I durch eine Zufuhrleitung 3 aus dem nicht dargestellten Walzölbehälter angesaugt und dann über einen Rückflußkühler 4 in einen Durchlauferhitzer 5 gepumpt. Pumpe 1 und der Rückflußkühler 4 sind durch ein Verbindungsrohr 6, Rückflußkühler 4 und Durchlauferhitzer 5 mit einem Verbindungsrohr 7 für das Schmutzöl verbunden. Im Durchlauferhitzer 5 wird das verunreinigte Walzöl auf 60 bis 95, vorzugsweise auf 80 bis 95° C, erhitzt. Anschließend wird das warme Schmutzöl, immer noch von der über den ganzen Kreislauf wirksamen Pumpe 1 durch ein Verbindungsrohr 8 in eine Mischstufe 9 eines mit einem Verbindungsstutzen 10 angeschlossenen KoagtUators U (ca. 100 1 Inhalt) ge- so leitet. An der Mischstufe 9 wird mittels einer Dosierpumpe 1? die stark alkalische wäßrige Lösung aus einem Fällungsmittelbehälter 12 durch eine nicht dargestellte Düse in jene Mischstufe 9 eingespritzt.

Die Dosierung beträgt je nach Verschmutzungsgrad (Oxidaschegehalt) und Durchsatz des Schmutiöls (ca. 400 bis 12001 pro Stunde) ungefähr 0,5 bis 1,51 stark alkalische Lösung pro Stunde. Nach kurzer Durchlaufzeit durch den Koagulator IL, der das eigentliche Reaktionsgefäß ist, wird das Walzöl mit dem koagulierten Metallabrieb durch ein Verbindungsrohr 14 in eine Kammerzentrifuge 15 gepumpt, in der die Koagulate niedergeschlagen werden.

Das Filtrat — reines Walzöl ohne jede Spur von Bestandteilen der stark alkalischen Lösung — wird durch eine Rückflußleitung 17 wieder an den Einsatzori zuiückgepumpt. Dabei durchfließt das Öl den Rückflußkühler 4 und kann so vor dem Verlassen des Kreislaufs durch ein Abflußrohr 18 das neu in den Kreislauf eintretende Schmutzöl vorwärmen.

Am Koagulator 11 und an der Kammerzentrifuge 15 sind aus Sicherheitsgründen Wasserstoff-Überdruckventile 19, 20 angebracht.

Die folgenden Beispiele 1 bis 3 beziehen sich auf die dynamische Walzölreinigung mit Hilfe eines Koagulators und einer handelsüblichen Kammerzentrifuge (westfalia HG 10006, 4700 rpm). Ein weiteres Beispiel 4 betrifft die statische Walzölreinigung mittels Koagulation.

In diesen Beispielen wird eine Sodalösung mit 250 g Na₂COj pro Liter Lösung zudosiert oder hinzugegeben.

Beispiel 1

Stark verschmutztes Folienwalzöl mit einem Oxidaschegehalt von 0,36% (Gewichtspiozente) wird durch Bypas-Resnigung mit Koagulator gereinigt Der Durchsatz des auf 85° C erwärmten Walzöls beträgt 400 l/h, es werden 1,5 l/h Sodalösung zudcf>«rt Das gereinigte Folienwalzöl hat einen Oxidaschegehr-jt von 0,002%

Beispiel 2

Getauchtes Folienwalzöl (Vorstich) mit einem Oxidaschegehalt von 0,12% wird wie in Beispiel 1 gereinigt. Der Durchsatz des auf 85° C erwärmten Walzöls beträgt 600 I/h, es werden 0,8 l/h Sodalösung zudosiert. Das gereinigte Folienwalzöl bat eine Oxidaschegehalt von 0,001%.

Beispiel 3

Gebrauchtes Folienwalzöl (Doppelstich) mit einem Oxidaschegehalt von 0,08% wird wie in Beispiel 1 gereinigt. Der Durchsatz des auf 85° C gereinigten Walzöls beträgt 800 l/h, es werden 0,5 l/h Sodalösung zudosiert. Das gereinigte Walzöl hat einen OxüJaschegehalt von 0,0007%.

Beispiel 4

In einem Behälter werden 10001 stark verschmutztes Folienwalzöl mit einem Oxidaschegshalt von 0,3% mit 251 Sodalösung versetzt. Die Walzöltemperatur beträgt 95° C, die Sedimentierzeit 24 h. Das gereinigte Folienwalzöl hat eine Oxidaschegehalt von 0,001%

Nachfolgend sind zudem Vergleichsversuche beschrieben, welche das erfindungsgemäße Verfahren einigen Lehren aus dem Stande der Technik gegenüberstellt.

I. Vergleichsversuch zu DE-OS 1545299:

Die Zugabe von Alkalihydroxidlösung (MeOH, Me = Li, Na, K) führt beim gebrauchten Walzöl zur Bildung von unlöslichem Aluminiumhydroxid oder wassersölichem Alkalialuminat. Im Koagulat erscheint kein zusammengeballter metallischer Aluminiumabrieb. Die Alkalihydroxidlösung bevrir&t iine unerwünschte, chemische Veränderung der Druckadditivs im zu reinigenden Walzöl. Koagulationshilfsmittel, wie Phenole oder org Monocarbonsäuren sind im Falle von Walzöl nicht verwendbar, da sich diese Stoffe im Walzöl teilweise auflösen und dieses gebrauchsunrahig machen.

II. Vergleichsversuch zu DE-AS 1470599,

entsprechend CH-PS 444999:

Die Angaben gemäß Vergleichsversuch I gelten auch hier. Zudem ist die Dosierung des Koagulationsmittels nach der Erfindung nicht abhängig von einer Säurezahl des zu reinigenden Öles, sondern nur vom Gehalt an dispers verteiltem Aluminiumabrieb im Walzöl.

III. Vergleichsversuch zu DE-AS 1101671:

Zur Koagulation wird in situ Ammoniumkarbonat erzeugt. Dabei kann das Verfahren nicht im Durchflußbetrieb (dynamische Reinigungssystem) verwendet werden. Das derart statisch koagulierte Walzöl riecht unerträglich nach Ammoniakgas. Für eine praktische Anwendung dieses Verfahrens müßte eine zusätzliche, aufwendige Wäsche des Walzöls vorgenommen werden. Die empfohlene Einleitung von IG m³ PreSiuii in 10 0001 Walzöl während 6 Stunden zur Austreibung des überschüssigen Ammoniakgases ist kaum praktikabel. Bei dieser Prozedur erfolgt ein dort nicht erkannter Effekt, nämlich die Flotation des Aluminiumabriebes, der nicht absinkt, sondern aufschwimmt.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von Walzölen, die als Schmutzöl Abriebpartikel von zu bandförmigen Halbzeug verarbeitbaren, mit alkalischen Lösungen reagierenden Metallen, insbesondere Leichtmetallen, enthalten, unter Verwendung einer wäßrigen, stark alkalischen Lösung eines anorganischen Salzes, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Schmutzöl kontinuierlich durch einen Koagulator geleitet und dem den Koagulator durchfließenden Schmutzöl bei einem Durchsatz von 400 bis 1200 Litern pro Stunde während der gleichen Zeiteinheit 0,5 bis 1,5 Liter einer wäßrigen Lösung mit 150 bis 250 g Na₂COp pro Liter Lösung zudosiert wird, wonach die gebildeten Kogulate abzentrifugiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ikß die Koagulate mit einer Kammerzentrifuge entfernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmutzöl vor der Zugabe der wäßrigen, alkalischen Lösung auf 60 bis 95° C, vorzugsweise auf 80 bis 95° C erwärmt wird.