DE4141255A1 - Verfahren zur abtrennung von insbesondere eisen- und zinkverunreinigungen aus feuerverzinkungs- vor- und/oder nachbehandlungsbaedern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannt ist ein solches Verfahren aus DE-A-39 37 833. Die dort in dem Verdampfer in einem flüssigen Sumpf anfallenden Eisen- und Zinkverunreinigungen werden jeweils gemeinsam oder grob aufge­ trennt entsorgt. Auch eine Wiederaufbereitung ist dort als Mög­ lichkeit ohne die Angabe eines konkreten Weges hierfür ange­ deutet.

Hierauf aufbauend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Pro­ blem, den Anteil der aus dem Sumpf des Verdampfers rückgewinn­ baren Wertstoffe erheblich über das bisher bekannte Maß hinaus zu erhöhen und den dafür notwendigen Apparate- und Energieauf­ wand möglichst gering zu halten.

Einen grundsätzlichen Lösungsansatz für dieses Problem enthält die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Von besonderer Bedeutung ist dabei die Lehre nach dem Anspruch 3, nach der die zunächst lediglich mechanisch abgetrennten noch beispielsweise mit Zinklösung verunreinigten Eisenkristalle in Wasser gelöst einem Ionenaustauscher zur Nach- bzw. Feinreini­ gung zugeführt werden. Die Arbeitsweise derartiger Ionenaustau­ scher ist an sich bekannt, so daß diese hier nicht weiter er­ läutert werden muß. Wichtig ist lediglich, daß in solchen an sich bekannten Ionenaustauschern wiederverwendbares reines Ei­ sen gewinnbar ist. Ein solches Verfahren ist bei einer vorheri­ gen Grobabtrennung der in dem Verdampfersumpf zunächst noch vorhandenen Zink- und Salzsäure-Anteile auch insgesamt recht wirtschaftlich möglich.

In dem Verdampfer kann die Aufkonzentration des Sumpfes soweit betrieben werden, daß bereits dort kristallines Eisen, das bei­ spielsweise aus den Vorbehandlungsbädern der Feuerverzinkungs­ anlage stammen kann, nahezu vollständig ausfällt.

Das Ausfällen kann auch erst außerhalb des Verdampfers erfol­ gen, was beispielsweise durch Abkühlen der aus dem Verdampfer abgezogenen Sumpf-Flüssigkeit möglich ist.

Abgetrennt können die ausgefällten Eisenkristalle unter anderem durch Sedimentation oder Absieben werden. Dabei eignet sich in recht vorteilhafter Weise auch der Einsatz einer Zentrifuge für das Abtrennen der Eisenkristalle.

In der Zeichnung sind Fließschemata Zweier alternativer Verfah­ rensvarianten dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 eine kontinuierliche Verfahrensführung,

Fig. 2 eine chargenweise Verfahrensführung.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bestehen die Vorbehand­ lungsbäder einer Feuerverzinkungsanlage aus insgesamt vier hintereinandergeschalteten Vorbehandlungsbädern, nämlich der Reihe nach einem ersten und einem zweiten Beizbad B1 bzw. B2, einem Spülbad S und einem Fluxbad F. In den beiden Beizbädern liegen die Anteile von Fe bei ca. 90 g/l und von Zn bei ca. 30 g/l, während der HCL-Säureanteil ca. 7% beträgt. Aus den beiden Beizbädern B1 und B2 wird kontinuierlich Säureflüssigkeit in einem Mengenstrom von mb = 28 l/h zur Aufbereitung abgezogen. Die erste Stufe der Aufbereitung ist ein Verdampfer V, der als Vakuumverdampfer ausgebildet ist. In diesem Verdampfer V wird die Säure auf ein Maß aufkonzentriert, bei dem unter zusätz­ licher Berücksichtigung einer nachfolgenden Temperaturabsenkung in einem Kristallisationsbehälter K Eisen in kristalliner Form ausfällt. Der in den Kristallisationsbehälter gelangende Men­ genstrom mk beträgt 4 l/h. Aus dem Kristallisationsbehälter K wird das auskristallisierte Eisen (FeCl2) mechanisch durch bei­ spielsweise ein Sieb in einem Mengenstrom von etwa 5 kg/h ab­ getrennt, in Wasser oder einer wäßrigen Lösung gelöst und in diesem Zustand einem Ionenaustauscher I zur Nach- bzw. Fein­ reinigung zugeführt. Der Aufbau und die Funktion derartiger Ionenaustauscher ist bekannt, so daß hierauf insoweit nicht weiter eingegangen werden muß. In der auskristallisierten Form besitzt das Eisen vor der Nachreinigung noch eine Zink-Verun­ reinigung von etwa 3-5%. Nach der Feinreinigung in dem Ionenaustauscher I ist diese Verunreinigung praktisch vollstän­ dig entfernt. Das feingereinigte Eisen wird in einem Lagerbe­ hälter L1 zur Wiederverwertung abgelegt. Das in dem Kristalli­ sationsbehälter K verbleibende weitgehend von Eisen befreite Konzentrat wird in einem Mengenstrom von ml2 = 4 l/h einem Lagerbehälter L2 zugeführt. Von dort aus muß es entsorgt oder in zusätzlichen Verfahrensschritten weiter aufgearbeitet wer­ den. Das Restkonzentrat in dem Lagerbehälter L2 setzt sich je Liter zusammen aus einer etwa 20%-igen Salzsäure mit einem Ei­ sengehalt von 55 g und einem Zinkgehalt von 240 g.

Das in dem Verdampfer durch anschließende Kondensation anfal­ lende Destillat wird als Mengenstrom mv mit 24 l/h in der Form einer 10%-igen Salzsäure in die Vorbehandlungsbäder B1, B2 und S zurückgeführt. Es handelt sich bei dem angegebenen Konzen­ trationswert der Salzsäure um einen zeitlich gemittelten Wert, da je nach Betreibungsart des Verdampfers, d. h. insbesondere der Art der Beschickung mit zu verdampfender Salzsäure konti­ nuierlich oder taktweise, zeitweise je nach der in dem zu ver­ dampfenden Sumpf gerade vorliegenden Säurekonzentration entwe­ der nur Wasser oder nur etwa 20%-ige Salzsäure oder eine zwi­ schen diesen Werten liegende Destillat-Lösung entsteht. Die Verdampfung erfolgt dabei in einer an sich aus der in der Be­ schreibungseinleitung genannten DE-A-39 37 833 bekannten Weise. Eine dem Mengenstrom des aus dem Kristallisationsbehälter abgezogenen Konzentrats ml2 entsprechender Mengenstrom mf an frischer wäßriger Säure wird den Vorbehandlungsbädern B1, B2, und S jeweils kontinuierlich zugesetzt.

Die Aufbereitung der Beizbadflüssigkeiten kann nach dem Aus­ führungsbeispiel in Fig. 2 auch chargenweise erfolgen. Zu die­ sem Zweck wird diskontinuierlich verbrauchte Beizbadflüssigkeit mit Anteilen von Fe von ca. 120 g/l und Zn von etwa 40 g/l sowie einem HCL-Säureanteil von etwa 4% einem Vorlagebehälter A zur Speisung eines dem vorgenannten Ausführungsbeispiel entspre­ chenden Verdampfers zugeführt. Aus dem betreffenden Verdampfer V wird wiederum Konzentrat in einem Mengenstrom von mk = 4 l/h einem Kristallisationsbehälter K zugeführt. Wie bei der konti­ nuierlichen Verfahrensführung nach Fig. 1 wird das abgetrennte kristallisierte Eisen (FeCl2) einer Nachreinigung in einem Ionenaustauscher I unterzogen. Der entsprechende Eisenchlorid- Mengenstrom mi beträgt etwa 6,9 kg/h. Das in dem Ionen­ austauscher nachgereinigte Eisen endet mit einem Mengenstrom von ml1 in einem Lagerbehälter L1, von dem aus es einer Wie­ derverwertung zuführbar ist.

Das aus dem Kristallisationsbehälter K wiederum in einen Lager­ behälter L2 abgezogene Restkonzentrat besitzt ca. 55 g/l Fe, ca. 280 g/l Zn sowie einen HCL-Säuregehalt von 20%. Das Destillat fällt in dem gleichen Mengenstrom mv und in gleicher Zusammensetzung wie bei der Verfahrensvariante nach Fig. 1 an.

Im Gegensatz zu jener Variante wird es jedoch einem Lagerbe­ hälter L3 zugeführt, von dem aus es chargenweise wieder in die Behandlungsbäder zurückgeführt werden kann.

Während das in dem Verdampfer gewonnene Destillat in beiden vor stehend beschriebenen Verfahrensvarianten den Vorbehand­ lungsbädern wieder aufgegeben wird bzw. dem Prinzip nach auf­ gebbar ist, wird die Lösung, aus der das Eisen auskristalli­ siert ist, üblicherweise entsorgt. Dabei besteht bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren ein wesentlicher Vorteil darin, daß die zu entsorgende Menge ganz erheblich reduziert ist. Selbstver­ ständlich ist aber auch insoweit noch eine weitere Auftrennung und damit zusätzliche Wertstoffrückgewinnung grundsätzlich mög­ lich.

Claims (5)

1. Verfahren zur Abtrennung von insbesondere Eisen- und Zink­ verunreinigungen aus bei der Feuerverzinkung von Eisen- oder Stahlteilen eingesetzten Wasser und/oder Säure-haltigen Vor- und/oder Nachbehandlungsbädern, bei dem zu reinigende Badflüs­ sigkeiten durch Verdampfen aufkonzentriert und das abgedampfte Wasser zusammen mit Säureanteilen als Destillat in wenigstens eine der Badflüssigkeiten der Behandlungsbäder zurückgeführt oder zwischengelagert wird, während der bei der Verdampfung nicht verdampfte zumindest kristallines Eisen und/oder Zink enthaltende Anteil dem Verfahrensprozeß entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdampfungsgrad eingestellt wird, bei dem nach der Verdampfung ein nicht verdampfter Anteil mit einer Konsistenz verbleibt, bei der wenigstens ein hoher Anteil an Eisen­ kristallen zumindest nach dessen Entfernung aus dem Ver­ dampfungsprozeß und gegebenenfalls erfolgter Abkühlung ausfällt, und daß dieser ausgefällte Anteil danach abgetrennt und zur Wiederverwendung als möglichst reines Eisen noch nachgereinigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung des ausgefällten Eisens von dem übrigen nicht verdampften Anteil mechanisch erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch abgetrennten Eisenkristalle zur Nachreinigung in Wasser gelöst einer Behandlung in einem Ionenaustauscher un­ terzogen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Abtrennung der Eisenkristalle in einer Zen­ trifuge erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den mechanisch abgetrennten Eisenkristallen noch flüssig anhaftende Verunreinigungen durch Vereisung oder durch Lösemit­ telbehandlung als Nachreinigungsverfahren entfernt werden.