DE4100540A1 - Verfahren zur brikettierung von schleifschlaemmen u. ae. metallschlaemmen und verwendung der so hergestellten briketts - Google Patents

Description

Bei der Metallverarbeitung fallen in großen Mengen Schleif- und Bohrschlämme an. Dies gilt insbesondere für die Automobilindu­ strie. Die beim Schleifen und Bohren anfallenden Späne werden mit Hilfe einer Spülflüssigkeit vom Werkstück entfernt. Diese wird dann filtriert und zur erneuten Verwendung zurückgeführt. Die auf den verwendeten Filtervliesen zurückbleibenden Metall­ späne werden abgestreift und als Sondermüll deponiert. Diese Verfahrensweise hat nicht nur den Nachteil, daß große Mengen Sondermüll anfallen, sondern auch, daß wertvolle metallische Rohstoffe verloren gehen.

Es besteht deshalb ein großer Bedarf für die Rückgewinnung der Metalle aus Schleif- und Bohrschlämmen sowie ähnlichen Metall­ schlämmen, so daß Sondermüll möglichst weitgehend vermieden wird und die Metalle einer sinnvollen Verwertung zugeführt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Brikettierung von Schleifschlämmen und ähnlichen Metallschlämmen vorgeschla­ gen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

• a) verschiedene Schlammchargen auf ihre Verpreßbarkeit prüft,
• b) nicht oder schlecht verpreßbare Chargen, die erhebliche Anteile feinteiliger Metallspäne ohne Struktur aufweisen, und verpreßbare Chargen, die erhebliche Anteile grobteiliger Metallspäne mit Struktur enthalten, zusammengibt,
• c) gegebenenfalls außerdem Stahlspäne zusetzt,
• d) die in b) und gegebenenfalls c) genannten Materialien in einer geeigneten Flüssigkeit intensiv miteinander vermischt,
• e) die so vermischten Späne weitgehend von Flüssigkeit befreit,
• f) die nur noch geringe Flüssigkeitsmengen enthaltenden Späne in einer Brikettierpresse zu Briketts verpreßt und
• g) die erhaltenen Briketts trocknet.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der erfin­ dungsgemäß hergestellten Briketts bei der Stahlherstellung.

Bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der im wesentlichen auf die in der Automobilindustrie anfallenden Schleifschlämme abgestellt wird, wenngleich das erfindungsgemäße Verfahren auch auf Schleif- und Bohrschlämme anderer Herkunft sowie ähnliche Metallschlämme anwendbar ist.

Bei der Untersuchung von Schleifschlämmen aus der Automobilindu­ strie wurde überraschend gefunden, daß sehr unterschiedliche Chargen anfallen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß je nach Art der Metallbearbeitung Späne unterschiedlicher Struktur ent­ stehen. Zu unterscheiden ist dabei im wesentlichen zwischen länglichen Spänen und kugelförmigen Spänen, wobei der Begriff "kugelförmig" weit auszulegen ist und alle Späne umfassen soll, deren Länge und Dicke in etwa gleich groß sind. Bei der Prüfung auf Verpreßbarkeit hat sich ferner ergeben, daß einige Chargen bereits als solche gut oder zumindest verhältnismäßig gut ver­ preßbar sind, während andere Chargen nicht verpreßt werden kön­ nen und aus der Brikettierpresse herauslaufen. Dabei hat sich gezeigt, daß die mehr oder weniger gut verpreßbaren Schlänme erhebliche Anteile verhältnismäßig grobteiliger Metallspäne mit Struktur enthalten, d. h. im wesentlichen längliche Späne, die miteinander verfilzen und dadurch zu einem ausreichenden Zusam­ menhalt bei der Brikettierung führen. Bei den nicht-verpreßbaren Schlammchargen wurde demgegenüber gefunden, daß diese erhebliche Anteile feinteiliger Metallspäne ohne Struktur aufweisen, d. h. im wesentlichen kugelförmige Späne, die nicht miteinander ver­ filzen und somit bei der Brikettierung nicht zu einem Verbund führen. Darüber hinaus besitzen diese feinteiligen Metallspäne ohne Struktur überwiegend Teilchengrößen von weniger als 0,5 mm, was zu dem beschriebenen Effekt führt, daß der Schleifschlamm beim Verpressen aus der Brikettierpresse herausfließt.

Es wurde weiterhin überraschend gefunden, daß in den meisten Fällen verpreßbare Schleifschlämme erhalten werden, wenn man die anfallenden Schleifschlammchargen nach ihrer Verpreßbarkeit sortiert und dann verpreßbare und nicht-verpreßbare Chargen in geeigneter Weise intensiv miteinander vermischt. Dabei geht man so vor, daß man die angefallenen Schleifschlammchargen in einem solchen Verhältnis miteinander vermischt, daß in der Mischung etwa 50 bis 70 Gew.-% grobteilige und 50 bis 30 Gew.-% feinteilige Späne vorliegen. Wenn nicht genügend bereits als solche verpreß­ bare Schleifschlammchargen zur Verfügung stehen, kann man Stahl­ späne, insbesondere Drehspäne und Hobelspäne zusetzen, die von Haus aus eine ausreichende Struktur besitzen und die Verpreß­ barkeit der Schleifschlämme verbessern. Diese Stahlspäne sind im allgemeinen bis zu 40 mm lang und besitzen eine Breite von ca. 10 mm.

Um die Schleifschlämme und gegebenenfalls die Stahlspäne inten­ siv miteinander vermischen zu können, wird ausreichend Flüssig­ keit (z. B. Wasser) zugesetzt und dann mit geeigneten Vorrichtun­ gen (z. B. Bottich mit kräftigem Rührwerk) gemischt. Vorzugsweise werden als Flüssigkeit in dieser Verfahrensstufe Bohremulsionen verwendet, da diese bei der Metallverarbeitung als Spülflüssig­ keit verwendet werden und dementsprechend bereits in den anfal­ lenden Schleifschlanmchargen enthalten sind, so daß keine Ver­ träglichkeitsprobleme auftreten. Darüber hinaus ist es dadurch praktisch möglich, mit einer am Anfang eingesetzten Flüssig­ keitsmenge über sehr lange Zeiträume auszukommen, da die Flüs­ sigkeit im weiteren Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückgewonnen wird und mögliche Flüssigkeitsverluste durch die in den Schleifschlämmen enthaltenen Bohremulsionsmengen ausge­ glichen werden.

Die für eine gute Durchmischung erforderliche Flüssigkeitsmenge hängt sowohl von der Beschaffenheit der Späne als auch der für das Vermischen verwendeten Vorrichtung ab. Im allgemeinen hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Mischung aus Flüssigkeit und Spänen etwa 2/3 Volumenanteile Flüssigkeit und 1/3 Volumenanteil Späne umfaßt.

Nach der intensiven Vermischung werden die vermischten Späne weitestgehend von der Flüssigkeit befreit. Dies kann in beliebi­ ger Weise erfolgen. Dabei kann der größte Teil der Flüssigkeit (etwa 75%) bereits dadurch entfernt werden, daß man die Späne nach der Durchmischung absetzen läßt, was verhältnismäßig schnell geht, und die überstehende Flüssigkeit abgießt. An­ schließend kann man die vermischten Späne auf einer Rüttelanlage behandeln, was unter Flüssigkeitsaustritt zu einer weiteren Absetzung führt. Auf diese Weise werden etwa 10 bis 15% der ursprunglich vorhandenen Flüssigkeit entfernt.

Die weitgehend von Flüssigkeit befreiten, vermischten Späne werden dann in einer Brikettierpresse zu Briketts verpreßt. Bei diesem Vorgang wird weitere Flüssigkeit freigesetzt, die aus der Presse abfließt. Die erhaltenen Briketts weisen im allgemeinen einen Restflüssigkeitsgehalt von 1 bis 1,5 Gew.-% auf. Die Bri­ ketts können in beliebiger Form hergestellt werden. Als günstig haben sich zylinderförmige Briketts mit einem Durchmesser von 80 mm und einer Länge von 80 mm erwiesen.

Für das Verpressen eignen sich bekannte Brikettierpressen, in denen das Material zunächst in einem Vorverdichterraum und dann in einer Aufnahmekammer verdichtet wird. Derartige Pressen sind im Handel erhältlich und in der Literatur (vgl. z. B. DE-PS 33 33 766; vom Patentinhaber wird eine praktisch baugleiche Presse auch für runde Briketts angeboten) beschrieben. Beim erfindungsgemäßen Verfahren haben sich Preßdrücke im Bereich von 250 bis 350 bar als geeignet erwiesen.

Die erhaltenen Briketts werden nochmals getrocknet, um den Flüs­ sigkeitsgehalt unter 1 Gew.-% abzusenken. Hierfür genügt in der Regel eine Oberflächentrocknung an der Luft, was zu einem Aus­ dunsten führt. Zur Beschleunigung dieses Vorgangs kann selbst­ verständlich auch erwärmte Luft eingesetzt werden. Darüber hin­ aus verflüchtigt sich ein gewisser Teil der in den Briketts enthaltenen Flüssigkeit auch noch bei der späteren Lagerung.

Schleifschlämme bestehen aus den üblichen in der metallbearbei­ tenden Industrie verwendeten Metallen und zwar überwiegend aus Eisen. Dementsprechend eignen sich die erfindungsgemäß herge­ stellten Briketts zur Verwendung bei der Stahlherstellung. Dies erfordert allerdings, daß sie bis zu Temperaturen von 800°C und möglichst sogar 900°C stabil sind und nicht zerfallen. Es hat sich gezeigt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her­ gestellten Briketts diese Bedingungen erfüllen, wenn der Rest­ flüssigkeitsgehalt unter 1 Gew.-% liegt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen auf der Hand. So ermöglicht es eine 100%ige Entsorgung von in der Indu­ strie anfallenden Schleif- und Bohrschlämmen, ohne daß Sonder­ müll deponiert werden muß. Darüber hinaus werden die in den Schleif- und Bohrschlämmen enthaltenen Metalle zurückgewonnen und einer sinnvollen Wiederverwendung (z. B. bei der Stahlher­ stellung) zugeführt. Schließlich ist das erfindungsgemäße Ver­ fahren auch dadurch sehr umweltfreundlich, daß bei der Aufarbei­ tung der Schleif- und Bohrschlämme praktisch keine Abfälle ent­ stehen, da die für die Vermischung der verschiedenen Metall­ schlammchargen verwendete Flüssigkeit im Kreislauf geführt wird.

Beispiel

Aus einem großen Automobilwerk stammende Schleifschlämme wurden auf ihre Verpreßbarkeit geprüft. Danach wurden 20 l Schleif­ schlänme mit Struktur (95 kg), 10 l Schleifschlämme ohne Struk­ tur (49 kg) und 50 l Wasser in einen großen Kunststoffbottich gegeben und 5 Minuten mit einem elektrisch angetriebenen Rühr­ stab durchmischt. Nach einer Wartezeit von 5 Minuten wurden 40 l Flüssigkeit vorsichtig abgegossen. Die restliche Menge wurde innerhalb von 10 Minuten in einer Brikettierpresse des oben beschriebenen Typs bearbeitet, wobei weitere 12,5 l Flüssigkeit anfielen. Geringe Mengen Schleifschlamm mit einem Anteil Rest­ flüssigkeit verblieben als Verunreinigungen in der Presse.

Es wurden 139 kg Briketts mit einem Stückgewicht von etwa 2,5 bis 3 kg erhalten. Diese Briketts wurden im Freien gelagert. Nach 3 bis 4 Wochen war der Feuchtigkeitsgehalt auf 0,8 Gew.-% abgesunken.

Claims (11)

1. Verfahren zur Brikettierung von Schleifschlämmen u. ä. Me­ tallschlämmen, dadurch gekennzeichnet, daß man

• a) verschiedene Schlammchargen auf ihre Verpreßbarkeit prüft,
• b) nicht oder schlecht verpreßbare Chargen, die erhebliche Anteile feinteiliger Metallspäne ohne Struktur aufweisen, und verpreßbare Chargen, die erhebliche Anteile grobtei­ liger Metallspäne mit Struktur enthalten, zusammengibt,
• c) gegebenenfalls außerdem Stahlspäne zusetzt,
• d) die in b) und gegebenenfalls c) genannten Materialien in einer geeigneten Flüssigkeit intensiv miteinander ver­ mischt,
• e) die so vermischten Späne weitgehend von Flüssigkeit be­ freit,
• f) die nur noch geringe Flüssigkeitsmengen enthaltenden Späne in einer Brikettierpresse zu Briketts verpreßt und
• g) die erhaltenen Briketts trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nicht oder schlecht verpreßbare Chargen verwendet, die er­ hebliche Anteile feinteiliger kugelförmiger Metallspäne mit einer Teilchengröße von kleiner 0,5 mm aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Stahlspäne Dreh- oder Hobelspäne verwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als Flüssigkeit in Stufe d) eine Bohremul­ sion verwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man in Stufe d) eine Mischung verwendet, die 1/3 Volumenanteil Späne und 2/3 Volumenanteile Flüssigkeit enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man in Stufe e) 85 bis 90% der Flüssigkeit entfernt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe e) die Flüssigkeit entfernt, indem man die ver­ mischten Späne absetzen läßt, die überstehende Flüssigkeit entfernt und die abgesetzten vermischten Späne auf einer Rüttelanlage behandelt, so daß sich die Späne weiter abset­ zen und restliche Flüssigkeit austritt und abläuft.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man in Stufe g) eine Brikettierpresse verwen­ det, bei der die Späne in einem Vorverdichterraum und an­ schließend in einer Aufnahmekammer verdichtet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die erhaltenen Briketts auf einem Flüssig­ keitgehalt von unter 1 Gew.-% trocknet.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Materialien in den Stufen b) und c) in der Weise einsetzt, daß bezogen auf die Metallspäne 50 bis 70 Gew.-% grobteilige Späne und 50 bis 30 Gew.-% feinteilige Späne vorhanden sind.

11. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprü­ che 1 bis 10 hergestellten Briketts bei der Stahlherstel­ lung.