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Eisenbeizverfahren unter Verwendung der Beizlösung im Kreislauf Die
Entfernung des Zunders vom Walzeisen geschieht in allgemein bekannter Weise in verdünnter
Schwefelsäure. Um eine genügende Angriffswirkung zu erzielen, werden' die Bäder
durchschnittlich auf 65 bis 70'C
erwärmt. Nachdem die Bäder eine Zeitlang
benutzt sind; werden sie aufgearbeitet, indem das gebildete Eisenvitriol durch Kristallisation
ausgeschieden und die salzarme Mutterlauge zum Ansetzen frischer Beizbäder wiederverwendet
wird, wobei man vorteilhaft die Beizlösung durch die b;eirn Spülen der gebeizten
Bleche anfallende Waschflüssigkeit wieder auf das erforderliche Volumen ergänzt.
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Die früher gebräuchliche diskontinuierliche Arbeitsweise, bei der
zu dem verbrauchten Beizbade Schwefelsäure zum Ausfällen des im erschöpften Bade
enthaltenen Eisenvitriols zugesetzt, das ausgefallene Vitriol abfiltriert und die
Mutterlauge naeli Zusatz von Wasser und weiterer Schwefelsäure erneut zum Beizen
verwendet wurde oder bei der die Ausfällung des Vitriols aus dem erschöpften Bade
mit Hilfe von Alköhol erfolgte, der dann in einem umständlichen Verfahren wieder
abdestilliert werden mußte, ist in neuerer Zeit durch eine kontinuierliche Arbeitsweise
ersetzt worden, bei der das Beizbad dauernd im Kreislauf regeneriert wird.
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Es liegt in der Natur der ununterbrochenen Arbeitsweise, das Beizbad
dauernd so hoch an Eisenvitriol anzureichern, daß bei der Kristallisation genügende
Mengen an Eisenvitriol anfallen, gleichzeitig muß das Bad natürlich die zum. Beizen
erforderliche Konzentration an freier Schwefelsäure aufweisen.
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Bei der 'indirekten Beheizung solcher an Eisenvitriol und an Säure
gleichermaßen reichen Bäder führen nun die eigenartigen Löslichkeitsverhältnisse
des zweiwertigen Eisensulfats zu Schwierigkeiten. Das Ferrosvlfat bildet neben der
normalen Form Fe S 04 # 7 H2 O auch noch die wasserärmeren Formen Fe S O4 - q. H2
O und Fe S 04 . H2 O. Letztere sind im Gegensatz zu der ersten schwer löslich. Ihre
Bildung bzw. der übergang
von der einen zur anderen Form hängen
von der Konzentration der Lösung an Fe S 01 und H@ S 01 und der Temperatur ab. Für
jede Zusammensetzung einer Beinlösung besteht daher eine Temperaturgrenze, die.nicht
überschritten werden darf, wenn sich nicht schwer lösliches, wasserarmes Ferrosulfat
auf dem Beingut abscheiden soll, was zur Bildung von Beinflecken usw. führen würde.
So darf z. B. eine Lösung, welche q.o 0;o Fe S 04 # 7 H. O und ioo`o H,S01 enthält,
nicht über 88'C erwärmt werden. Für eine Lösung mit 400110 Fe S 01 # 7 H. O und
i z (,'o Hs S 01 liegt diese Temperaturgrenze bereits bei 79°C. Die bei der Aufarbeitung
entstehenden Mutterlaugen, die etwa 2490 Fe S 01 # 7 H- O mit etwa i o bis 120j16
H. ,S 0, enthalten, können dagegen ohne weiteres bis zu ihrem Siedepunkt
erhitzt werden, ohne wasserarmes Ferrosulfat auszuscheiden. Wenn auch die angegebenen
Grenzwerte etwas über den Arbeitstemperaturen der Beinbäder liegen, so sind doch
bei der indirekten Beheizung der Beinlösungen durch Dampfschlangen örtliche Überhitzungen
nicht zu vermeiden. Diese bewirken unweigerlich Ausscheidungen wasserarmen Ferrosulfats,
das sich teils auf dem Beingut, teils auf den Heizschlangen ablagert und hier mit
dem sonst noch vorhandenen Schlamm harte Krusten von zunehmender Stärke bilden,
die zu grof.,en Betriebsstörungen Anlaß geben. Wählt man jedoch eine Beheizung durch
direkten Dampf, so kann man wieder die M'asch- und Spülwässer nicht verwerten.
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Es ist weiter eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung gleichmäßiger
Zusammensetzung und Temperatur in Beinbädern der eisenverarbeitenden Industrie bekannt,
-wobei die Beinbäder über einen großen Sammelbottich im Kreislauf geführt werden,
in dem der Zusatz des verbrauchten Wassers und der Schwefelsäure sowie auch. die
Wiederaufheizung des Bades vorgenommen wird. Das Auskristallisieren des anfallenden
Vitriols geschieht hierbei in einem zweiten Kreislauf, in -welchem die Lösung, ohne
die Beinbottiche zu berühren, zwischen dem Kristallisationsapparat und dem Zwischenbottich
umläuft. Der Kristallisierapparat wird also mit der verdünnten Lösung gespeist,
die im Sammelbottich durch Zusatz von Wasser und Säure zur Beinlösung entsteht und
welche überlies noch in dem Sammelbottich aufs neue aufgeheizt ist. Da der Sammelbottich,
um eine gleichmäßige Durchmisch ung der Beinlösung, des Wassers und der Schwefelsäure
zu erreichen, sehr groß sein muß, kann die Strömungsgeschwindigkeit im Bottich immer
nur verhältnismäßig gering sein, so daß örtliche Überhitzungen und die dadurch bedingte
Ausscheidung wasserfreien Eisenvitriols aus der an Eisensulfat reichen Beize am
Ort der Heizung nicht mit Sicherheit vermieden werden können. Zur Vermeidung solcher
Störungen zwingt diese Arbeitsweise also dazu, die Anreicherung der Beize an Eisenvitriol
zu beschränken.
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Es ist schließlich ein Verfahren bekannt, bei dem ein gewisser Anteil
der Beinlösung in kontinuierlichem Strom aus dem Beinbottich zu einem Kühler und
einem Kristallisationsgefäß geführt, das auskristallisierte Vitriol abgeschieden
und die Mutterlauge -wieder zum Beinbottich zurückgeführt wird, nachdem ihr nach
dem Abscheiden des Eisenvitriols die erforderliche Schwefelsäure wieder zugesetzt
worden ist. Die Temperatur Soli hierbei in der Weise aufrechterhalten werden, daß
der Beinbottich ununterbrochen hclicizt -%-ird. Ob dies direkt durch Einblasen von
Dampf oder' indirekt mit Heizschlangen geschehen soll, wird nicht gesagt. In jedem
Fall ist aber diese Lösung keinesfalls als günstig zu bezeichnen. Erfolgt nämlich
die Beheizung indirekt, so ist die Bildung von Krusten aus wasserarmen Sulfaten
am Heizaggregat nicht zu vermeiden, wodurch die Heizung sehr bald unwirtschaftlich
wird. Erfolgt jedoch die Erhitzung durch unmittelbares Einblasen von Dampf in den
Beinbottich, so ist die Mitverwendung der Spülwässer, welche erhebliche Mengen von
Schwefelsäure und Vitriol enthalten, zur Auffrischung des Bades nicht möglich.
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Die Erfindung beseitigt alle diese Schwierigkeiten dadurch, daß bei
einem Eisenbeizverfahren unter Führung der Beinbäder im Kreislauf, wobei eine Teilmenge
der Beinlösung in kontinuierlichem Strom aus dem Beinbottich zum Kristallisationsgefäß
und wieder zurückgeführt, die zum Auffrischen erforderliche Schwefelsäuremenge nach
Abscheiden des Eisenvitriols zugesetzt und der Wasserverlust ständig ausgeglichen
wird, die Erhitzung der erwähnten Teilstrommenge vor dem Zusetzen der zum Auffrischen
erforderlichen Schwefelsäure außerhalb des Beinbottichs erfolgt, wobei der notwendige
Ersatz des verlorengegangenen Wassers zweckmäßig vor dem Aufheizen stattfindet.
Die Heiztemperatur liegt zweckmäßig etwas oberhalb der bei welcher das Beinbad angewendet
wird, um auf diese Weise Wärmeverluste beim Strömen der Flüssigkeit durch 'die Leitung
auszugleichen.
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Gemäß der Erfindung gelingt mit Sicher. heit die Vermeidung der Bildung
wasserarmer Sulfate bei der Aufheizung der Bäder. Trotzdem ermöglicht sie die Mitverwendung
der anfallenden Waschwässer, deren Schwefelsäure- und Vitriolgehalt für das Verfahren
nutzbar gemacht wird; was gleichzeitig eine
erhebliche Vereinfachung
der Abwvässerbeseitigungsfrage bedeutet. Dabei. ist es keineswegs erforderlich,
mit besonders vitriolarmen Bädern zu arbeiten, vielmehr kann durch die höhere Anreicherung
an Eisenvitriol die Beizkraft der Bäder voll ausgenutzt werden, wodurch 'wiederum
die Auskristallisation des überschüssigen Vitriols erheblich erleichtert wird. Aus
diesem Grunde läßt sich die Flüssigkeitsmenge, die zum Kristallisationsbottich geschickt
werden muß, erheblich vermindern, wodurch die Kristallisationsanlage selbst entsprechend
kleiner gehalten werden kann. Diese Erfolge werden unter erheblicher Vereinfachung
der bisher erforderlichen Einrichtungen erreicht, da erfindungsgemäß keine zwei
Kreisläufe für die Beizhäder erforderlich sind. Gegenüber dem Bekannten bedeutet
also die Erfindung in mehrfacher Hinsicht einen technischen Fortschritt.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens wird vorteilhaft in den Kreislauf
der Lösung, und zwar in den Rücklauf der eisenvitriolarmen Mutterlauge zwischen
Kristaller und Beizbottich, eine Durchflußheizung eingebaut, z. B. in Form einer
doppelwandigen Sehlange. Es gelingt so ohne weiteres, die Mutterlauge bis nahezu
auf ihren Siedepunkt zu erhitzen, ohne daß irgendwelche Ausscheidungen von wasserarmem
Salz zu befürchten sind. Alle Wärmeverluste lassen sich so in einfacher, betriebssicherer
Weise ausgleichen, und: man erreicht nicht nur eine restlose Aufarbeitung der Abfallbeizen,
sondern auch die Mitverwertung der Wasch- und Spülwässer. Erst hierdurch wird es
möglich, das Fluß- und Grundwasser rein zu halten und auch die aus der Neutralisation
der Abwässer mit Kalk entstehenden Schlammhalden zu beseitigen.
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In der nachstehenden Skizze ist die Anordnung dargestellt.
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Aus dem Beizbottich i wird die Beize mittels der Pumpe 2 über das
Meßgerät 3 in den Kristaller q. geschickt. Das aus ihm austretende Gemisch von Mutterlauge
-und kristallisiertem Eisenvitriol wird im Abtropfkasten 5 getrennt. Die Mutterlauge
fließt in den Beizbottich zurück. Auf dem Wege dorthin gelangt sie in den Mischer
6, in welchem: ihr aus dem Spülbottich 7 über die Pumpe 8 so viel. Wasser zugemischt
wird', als ihr durch die Bindung in Form von Kristallwasser an das Eisenvitriol
und durch sonstige Verluste vorher entzogen worden war. Anschließend wird die durch
die Kristallisation abgekühlte Lösung in der Durchflußheizvorrichtung 9 wieder angeheizt,
und zwar wird ihr hier so viel Wärme zugefügt, als für die AufrQchterhaltung der
Temperatur im Beizbottich erforderlich ist. Die heiße Mutterlauge gelangt dann in
die Mischrinne i o, wo ihr noch die dem Verbrauch entsprechende Menge an frischer
Schwefelsäure zugefügt wird. Zur genauen Messung . der Säure dienen das Schwefelsäuremeßgefäß
i i und das Durchflußmeßgerät 12.
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Das Eisenvitriol wird im Transportwagen 13 gesammelt und zum
Lager gebracht.