EP1277849A1 - Flux composition, which removes iron from flux baths - Google Patents
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- EP1277849A1 EP1277849A1 EP02008060A EP02008060A EP1277849A1 EP 1277849 A1 EP1277849 A1 EP 1277849A1 EP 02008060 A EP02008060 A EP 02008060A EP 02008060 A EP02008060 A EP 02008060A EP 1277849 A1 EP1277849 A1 EP 1277849A1
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/30—Fluxes or coverings on molten baths
Definitions
- the invention relates to a flux salt composition for Flux baths, a particularly simple reprocessing and Fermentation is accessible.
- Fluxstoff solutions are aqueous salt solutions with a salt content of 300 to 500 g / l.
- Main components of these flux salts are zinc chloride and ammonium chloride.
- various alkali and alkaline earth metal chlorides for example KCl, NaCl, MgCl 2 , CaCl 2
- KCl, NaCl, MgCl 2 , CaCl 2 may be present to a limited extent.
- the proportion of ammonium chloride is largely replaced by KCl.
- the flux salt is removed by immersing the Workpiece in the fluxing agent solution applied to the galvanizing. Even when drying occurs through the formation of Hydroxozic acids have a certain pickling effect.
- the pickling effect is based on the release of hydrochloric acid, which is preferred in the temperature range from 250 to 320 ° C of ammonium chloride. This hydrochloric acid causes the dissolution of oxidic impurities.
- hydrochloric acid contained in different proportions, whereby iron and alloying elements removed in small quantities from the galvanizing become.
- Iron which with the flux salt in the galvanizing boiler Hot dip galvanizing is introduced, reacts with the elemental Zinc and forms hard zinc (iron-zinc mixed crystals), which in the Zinc kettle precipitates as a solid. From 1 g of iron arise about 25 g of hard zinc (Böhm, 1974 "Wastewater technology in hot-dip galvanizing plants” 12 (1974) No. 11, 235-239). The zinc losses are so considerably, so that the iron content in the flux bath is not 10 g / l should exceed (Maangled, P formulateker manual "hot-dip galvanizing", 2. Aufl. German publishing house for basic industry, Leipzig 1993, p. 72).
- the concentration of entrained organic matter Degreasing and pickling in the flux bath is generally low and does not lead to quality degradation in galvanizing.
- the organic substances are in the zinc kettle with the existing Reactants (for example, zinc, chlorine, ammonium) implemented in an uncontrolled manner so that pollutant-containing reaction products (partly dioxin-containing) may arise in the larger quantities to malfunction in the exhaust air purification lead (blockage of the filter) and recovery of the deposited Make filter dusts difficult or impossible.
- Contaminated flux baths must therefore be replaced regularly with the iron content leading to replacement in the factories the galvanizing industry in many areas varies (40 to over 80 g / l). Only a small part of the ingredients could in the past in the recovery of such Altfluxe be recovered while the vast majority Share had to be disposed of as hazardous waste.
- This procedure The prior art is generally based on the fact that in In a multi-step process, first the pH value is set to one value between 3.5 and 4, then by hydrogen peroxide addition, the bivalent iron present in the flux bath Iron (III) hydroxide is precipitated, and then in a due the tricky consistency of these iron hydroxide flakes consuming and lengthy process from the fluxing agent solution Filtration is separated.
- the object of the present invention is to perform to provide flux salt composition which a simple reprocessing of the fluxing agent solution in one Step and not to external central reprocessing facilities instructed. This allows the flux also in Markets are used for conventional recycling for transport costs are not achievable, for example Overseas countries.
- a Deicing fluxing salt composition for flux baths containing Zinc chloride and alkali metal chloride characterized that they contain at least one or more alkalizing ingredients and one or more in aqueous solution iron (II) to Contains iron (III) oxidizing constituents.
- Flux salt composition 10 to 80 wt .-% preferably From 25 to 70% by weight, more preferably from 50 to 70% by weight Zinc chloride based on the salt content of the flux salt.
- the flux salt composition should be 20 to 90% by weight, in particular 30 to 75 wt .-%, more preferably 30 to 50 wt .-% of alkali metal chloride based on the salt content of the fluxing salt.
- ammonium chloride is particularly preferred here.
- the alkalizing the flux salt composition of the invention especially zinc oxide, alkali metal hydroxides, especially lithium, sodium and / or potassium hydroxide, Metal carbonates, in particular zinc carbonate or a Combination thereof included, in a preferred embodiment 1 to 20 wt .-%, preferably 2 to 10 wt .-%, particularly preferably 3 to 7 wt .-% zinc oxide based on the flux salt.
- the oxidizing component is alkali metal permanganate
- Potassium permanganate is beneficial because it contains both iron and also can oxidize organic contaminants and resulting Manganese (II) as manganese dioxide by methods known per se removable, but it can also metal peroxides and / or metal chlorates such as zinc peroxide or zinc chlorate as oxidizing ingredients are used.
- the amount of permanganate contained ideally results from the stoichiometric need for oxidation everything contained Iron (II) to iron (III). That is why a salary of 0.1 to 15 wt .-%, preferably 0.5 to 10 wt .-%, particularly preferably From 1 to 5% by weight of alkali metal, in particular potassium permanganate, based on the fluxing salt in the fluxing salt composition of great advantage.
- Another preferred embodiment of the present invention relates to a fluxing agent used to treat ferrous metal surfaces used before galvanizing and containing a fluxing salt of the above composition.
- this fluxing agent solution should have a concentration of less than 40 g / l, preferably less than 30 g / l and especially preferably less than 25 g / l iron, since a high Iron content, as stated above, to hard zinc formation and reduced Quality of galvanizing leads.
- reaction temperature exceeds in the reprocessing of the Altfluxes due to the exothermic oxidation of Iron (II) to iron (III) the optimum range when the iron (II) content of the Altfluxes is above 35 to 40 g / l and it must be used coolers.
- This is the reprocessing sensibly at temperatures below 60 to 70 ° C carried out because above this temperature by evaporation of water Problems in the galvanizing plants occur.
- a preparation of from the normal operation by Eiseneinschleppung iron-containing Fluxbädern includes, is inventively the Zinc chloride alkali metal chloride ratio and the pH to Iron precipitation and the oxidation of iron (II) to iron (III) by continuous or discontinuous addition of a Flux salt composition as described in one step. This simplifies the procedure compared to the The method described in the prior art considerably and can also decentralized in galvanizing plants also by untrained Staff are made.
- the flux salt composition can be used to operate the flux bath in solid form and also dissolved in water before being added become.
- An optimal effect is achieved when going to operation the flux bath with the addition of the flux salt the pH of the flux bath in a range of 3.0 to 4.5 preferably from 3.3 to 4.0, more preferably at 3.8, in the solution galvanized iron (II) to iron (III) oxidized and fails. It is for the reasons described above this is advantageous for an iron content of the Altfluxes of 5 to 40, preferably 10 to 30, particularly preferably 15 to 25 g / l.
- permanganate can lead to manganese over time in the Altflux accumulate. This manganese should be used from time to time Example by Komproportionierung with potassium permanganate or by oxidation with hydrogen peroxide or otherwise be precipitated and removed.
- a standard flux was selected, which is sufficient in practice is proven, has good buffering effect and a pH guaranteed from 3 to 3.8. This flux is at the galvanizing plants well introduced and recognized.
- the flux salt had the following composition (% by weight): 54% Zinc chloride (crystalline) 5% Zinc oxide solid 40% ammonium chloride 2% potassium permanganate
- This flux bath turned out to be the experimental procedure ideal, because in particular the ratio of zinc chloride to Ammonium chloride deviated strongly from the optimum.
- the 25 ml removed were again supplemented by 25 ml of a fluxing agent solution according to the invention according to Example 1 with a concentration of 400 g flux / l or 400 kg / m 3 , a usual working concentration in a galvanizing plant, and stirred for about 1 hour.
- the pH increased from about 3.0 with each addition of flux to about 3.8. This is an optimal value for ferric hydroxide precipitation.
- the zinc chloride ammonium chloride composition did not changed significantly.
- the bath would be with consistent application of the de-icing Fluxes iron free in 5 months.
- the iron and manganese-free bath may then be e.g. with for a year Conventional flux salt operated. From an iron content, preferably 20 g / l, the de-ironing step can be repeated be recorded.
- Measurement protocol of the flux bath analyzes.
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Abstract
Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Fluxsalz-Zusammensetzung für Fluxbäder, die einer besonders einfachen Wiederaufarbeitung und Enteisenung zugänglich ist.The invention relates to a flux salt composition for Flux baths, a particularly simple reprocessing and Fermentation is accessible.
Zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen Zinküberzugs durchlaufen die zu verzinkenden Werkstücke vor dem Feuerverzinken mehrere Prozess-Schritte. Nach einer Entfettungsstufe zur Entfernung von organischen Verunreinigungen und einer anschließenden Beizstufe zur sauren Entfernung oxidischer Verunreinigungen, durchlaufen die Werkstücke nach Spülung eine Vorbehandlungsstufe in einem Fluxbad, das die Fluxmittel-Lösung enthält. Zweck dieses Bades ist es, die Werkstücke auf dem Weg zum Zinkbad und beim Trocknen vor Korrosion zu schützen.To achieve a high quality zinc coating go through the workpieces to be galvanized before hot-dip galvanizing several process steps. After a degreasing stage for removal of organic impurities and a subsequent Pickling step for the acidic removal of oxidic impurities, After rinsing, the workpieces pass through a pretreatment stage in a flux bath containing the fluxing agent solution. The purpose of this bath is to set the workpieces on the way to Zinc bath and to protect against corrosion during drying.
Fluxmittel-Lösungen sind wässrige Salzlösungen mit einem Salzgehalt von 300 bis 500 g/l. Hauptbestandteile dieser Fluxsalze sind Zinkchlorid und Ammoniumchlorid. Zusätzlich können in geringem Umfang verschiedene Alkali- und Erdalkalimetallchloride (beispielsweise KCl, NaCl, MgCl2, CaCl2) enthalten sein. Bei raucharmen Fluxsalzen, insbesondere Salzmischungen, die jedoch aufgrund der geringeren Beizwirkung nur selten Anwendung finden, ist der Ammoniumchloridanteil zum größten Teil durch KCl ersetzt.Fluxmittel solutions are aqueous salt solutions with a salt content of 300 to 500 g / l. Main components of these flux salts are zinc chloride and ammonium chloride. In addition, various alkali and alkaline earth metal chlorides (for example KCl, NaCl, MgCl 2 , CaCl 2 ) may be present to a limited extent. In the case of low-smoke flux salts, in particular salt mixtures, which however are rarely used because of the lower pickling effect, the proportion of ammonium chloride is largely replaced by KCl.
Beim Trockenverzinken wird das Fluxsalz durch Eintauchen des Werkstücks in die Fluxmittel-Lösung auf das Verzinkungsgut aufgebracht. Schon beim Trocknen tritt durch die Bildung von Hydroxozinksäuren eine gewisse Beizwirkung auf. Beim Eintauchen in den Zinkkessel wird das aufgetrocknete Fluxsalz zum Schmelzen gebracht. Für die Wirksamkeit von Fluxsalzen ist von Bedeutung, dass ihr Schmelzpunkt deutlich unter der Temperatur des Zinkbades (etwa 450 °C) liegt, damit sie schnell ihre Beizwirkung entfalten können. Die Beizwirkung beruht auf der Freisetzung von Salzsäure, die sich bevorzugt im Temperaturbereich von 250 bis 320 °C aus Ammoniumchlorid bildet. Diese Salzsäure bewirkt die Auflösung von oxidischen Verunreinigungen.During dry galvanizing, the flux salt is removed by immersing the Workpiece in the fluxing agent solution applied to the galvanizing. Even when drying occurs through the formation of Hydroxozic acids have a certain pickling effect. When dipping the dried flux salt melts into the zinc kettle brought. It is important for the effectiveness of flux salts that their melting point is well below the temperature of the Zinc bath (about 450 ° C) is, so they quickly their pickling effect can unfold. The pickling effect is based on the release of hydrochloric acid, which is preferred in the temperature range from 250 to 320 ° C of ammonium chloride. This hydrochloric acid causes the dissolution of oxidic impurities.
In der Fluxmittel-Lösung reichern sich während des Betriebes durch Einschleppung störende Stoffe an. Auch bei sorgfältiger Betriebsweise der Entfettungsstufe kann eine Verschleppung organischer Substanzen in die anschließende Beizstufe und weiter in das Fluxbad nicht vollständig vermieden werden. Von größerer Bedeutung ist jedoch das eingeschleppte Eisen aus den Beizbädern. In der Beize reichert sich das Eisen in Form von FeCl2 and, wobei die Eisengehalte in der Größenordnung von 100 bis 160 g/l liegen können. In geringem Umfang werden beim Beizen auch Legierungsbestandteile der eingesetzten Stahlsorten in Lösung gebracht. Der Eintrag von Eisensalzen, Salzsäure, Beizinhibitoren und Legierungsbestandteilen in das nachfolgende Fluxbad ist stark abhängig von der eingesetzten Spültechnik, kann jedoch auch bei hohem Spülaufwand nicht ganz vermieden werden.In the fluxing agent disturbing substances accumulate during operation by introduction. Even with careful operation of the degreasing a carryover of organic substances in the subsequent pickling and further into the flux bath can not be completely avoided. Of greater importance, however, is the imported iron from the pickling baths. In the pickling, the iron accumulates in the form of FeCl 2 and, the iron contents can be in the order of 100 to 160 g / l. To a lesser extent, alloying constituents of the steel grades used are also brought into solution during pickling. The entry of iron salts, hydrochloric acid, pickling inhibitors and alloying ingredients in the subsequent flux bath is highly dependent on the flushing technique used, but can not be completely avoided even at high flushing.
Als weitere Quelle für Verunreinigungen spielt die Beizwirkung des Fluxsalzes selbst eine Rolle. In dem Fluxbad ist Salzsäure in unterschiedlichen Anteilen enthalten, wodurch Eisen- und Legierungselemente in geringen Mengen aus dem Verzinkungsgut herausgelöst werden.As a further source of impurities, the pickling effect the flux salt itself a role. In the flux bath is hydrochloric acid contained in different proportions, whereby iron and alloying elements removed in small quantities from the galvanizing become.
Eisen, das mit dem Fluxsalz in den Verzinkungskessel beim Feuerverzinken eingebracht wird, reagiert mit dem elementaren Zink und bildet Hartzink (Eisen-Zink-Mischkristalle), das im Zinkkessel als Feststoff ausfällt. Aus 1 g Eisen entstehen etwa 25 g Hartzink (Böhm, 1974 "Abwassertechnik in Feuerverzinkereien" 12 (1974) Nr. 11, 235-239). Die Zinkverluste sind also beträchtlich, so dass der Eisengehalt im Fluxbad 10 g/l nicht überschreiten sollte (Maaß, Peißker Handbuch "Feuerverzinken", 2. Aufl. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1993, S. 72). Bisher wurden die Fluxsalze jedoch häufig erst bei Eisengehalten von 80 bis 100 g/l, in extremen Fällen erst bei 150 g/l ausgetauscht. Bei hohen Eisen-Konzentrationen kommt es neben Zinkverlusten zu einer Beeinträchtigung der Verzinkungsqualität. Hartzinkkristalle, die in der Zinkschmelze schwimmen, setzen sich auf die Oberfläche des Verzinkungsgutes und treten dann als sogenannte Pickel in Erscheinung. Neben Pickeln können auch andere Fehlerscheinungen auftreten. So kann durch die Anwesenheit feiner Hartzinkkristalle die Viskosität der Zinkschmelze örtlich so stark erhöht werden, dass beim Herausziehen der Werkstücke aus dem Zinkkessel Verzinkungsfehler wie Schlieren und sogenannte Gardinen entstehen. Eingeschleppte Beizsäure bewirkt im Fluxbad ebenfalls eine verstärkte Herauslösung von Eisen und damit eine erhöhte Hartzinkbildung im Zinkkessel. Altfluxe können Säuregehalte von mehr als 10 g/l und damit einen pH-Wert von kleiner 1 aufweisen.Iron, which with the flux salt in the galvanizing boiler Hot dip galvanizing is introduced, reacts with the elemental Zinc and forms hard zinc (iron-zinc mixed crystals), which in the Zinc kettle precipitates as a solid. From 1 g of iron arise about 25 g of hard zinc (Böhm, 1974 "Wastewater technology in hot-dip galvanizing plants" 12 (1974) No. 11, 235-239). The zinc losses are so considerably, so that the iron content in the flux bath is not 10 g / l should exceed (Maaß, Peißker manual "hot-dip galvanizing", 2. Aufl. German publishing house for basic industry, Leipzig 1993, p. 72). So far, however, the flux salts were often only with iron contents of 80 to 100 g / l, in extreme cases only exchanged at 150 g / l. At high iron concentrations comes In addition to zinc losses, it has an adverse effect on the Galvanizing. Hard zinc crystals in the molten zinc swim, sit on the surface of the galvanizing and then appear as so-called pimples in appearance. Next Pimples can also cause other flaws. So can by the presence of fine hard zinc crystals the viscosity The zinc melt locally be increased so much that the Pulling the workpieces out of the zinc kettle Galvanizing fault like streaks and so-called curtains. Introduced pickling acid also causes a stronger in the flux bath Dissolution of iron and thus increased hard zinc formation in the zinc kettle. Altfluxe can acidify more than 10 g / l and thus have a pH of less than 1.
Die Konzentration der eingeschleppten organischen Stoffe aus der Entfettung und dem Beizen im Fluxbad ist im allgemeinen gering und führt bei der Verzinkung nicht zu Qualitätseinbußen. Die organischen Stoffe werden jedoch im Zinkkessel mit den vorhandenen Reaktionspartnern (zum Beispiel Zink, Chlor, Ammonium) unkontrolliert umgesetzt, so dass schadstoffhaltige Reaktionsprodukte (zum Teil Dioxin-haltig) entstehen können, die bei größeren Mengen zu Betriebsstörungen in der Abluftreinigung führen (Verstopfung der Filter) und eine Verwertung der abgeschiedenen Filterstäube erschweren oder unmöglich machen.The concentration of entrained organic matter Degreasing and pickling in the flux bath is generally low and does not lead to quality degradation in galvanizing. However, the organic substances are in the zinc kettle with the existing Reactants (for example, zinc, chlorine, ammonium) implemented in an uncontrolled manner so that pollutant-containing reaction products (partly dioxin-containing) may arise in the larger quantities to malfunction in the exhaust air purification lead (blockage of the filter) and recovery of the deposited Make filter dusts difficult or impossible.
Verunreinigte Fluxbäder müssen daher regelmäßig ausgetauscht werden, wobei der zum Austausch führende Eisengehalt in den Betrieben der Feuerverzinkungsindustrie in weiten Bereichen schwankt (40 bis über 80 g/l). Nur ein geringer Teil der Inhaltsstoffe konnte in der Vergangenheit bei der Verwertung solcher Altfluxe zurückgewonnen werden, während der überwiegende Anteil als Sonderabfall entsorgt werden musste. Diese Verfahren des Standes der Technik beruhen im allgemeinen darauf, dass in einem mehrstufigen Prozess zunächst der pH-Wert auf einen Wert zwischen 3,5 und 4 eingestellt wird, sodann durch Wasserstoffperoxidzugabe, das im Fluxbad vorhandene zweiwertige Eisen als Eisen(III)hydroxid ausgefällt wird, und dann in einem aufgrund der schlierigen Konsistenz dieser Eisenhydroxid-Flocken aufwendigen und langwierigen Vorgang von der Fluxmittel-Lösung durch Filtrieren getrennt wird. Bei diesem Verfahren kann nur ein Teil der Fluxmittel-Lösung wieder eingesetzt werden. Eine Variante dieses Verfahrens, in der jeweils nur ein Teil der Fluxmittel-Lösung in einer separaten Anlage behandelt wird, wird in der DE-20 29 580 C3 beschrieben. Die grundsätzlichen Nachteile, nämlich der geringe Wiederverwertungsgrad sowie das aufwendige Verfahren und die Exposition des Personals gegen giftige und ätzende Chemikalien wird jedoch nicht gelöst. Da bei dem beschriebenen Verfahren die Fluxsalzrückgewinnung gering ist, verzichten viele Verzinkereien auf eine Wiederverwertung der Fluxmittel-Lösung und bevorzugen eine Entsorgung der gesamten Fluxmittel-Lösung, wenn der Eisengehalt der Fluxmittel-Lösung bis zu einem definierten Höchstwert angestiegen ist. Hierdurch wird eine erhebliche Umweltbelastung durch Schwermetallsalze unvermeidlich.Contaminated flux baths must therefore be replaced regularly with the iron content leading to replacement in the factories the galvanizing industry in many areas varies (40 to over 80 g / l). Only a small part of the ingredients could in the past in the recovery of such Altfluxe be recovered while the vast majority Share had to be disposed of as hazardous waste. This procedure The prior art is generally based on the fact that in In a multi-step process, first the pH value is set to one value between 3.5 and 4, then by hydrogen peroxide addition, the bivalent iron present in the flux bath Iron (III) hydroxide is precipitated, and then in a due the tricky consistency of these iron hydroxide flakes consuming and lengthy process from the fluxing agent solution Filtration is separated. This procedure can only one Part of the fluxing agent solution can be used again. A variant this process, in each case only part of the fluxing agent solution being treated in a separate facility will be in DE-20 29 580 C3 described. The basic disadvantages, namely the low degree of recycling and the complex Procedures and exposure of the staff to toxic and However, corrosive chemicals are not dissolved. As described in the Process the flux salt recovery is low, Many galvanizing companies refrain from recycling the Fluxes solution and prefer disposal of the whole Fluxmittel solution, if the iron content of the fluxing agent solution has risen to a defined maximum. hereby is a significant environmental impact of heavy metal salts inevitable.
Ein hierzu alternatives Verfahren wird in der DE-38 14 372 A1 beschrieben. Nach diesem Verfahren wird dem Fluxbad kontinuierlich oder diskontinuierlich eine bestimmte Menge entnommen, die in einem separaten Reaktor mit einer Lauge alkalisch gemacht und mit einem Oxidationsmittel versehen wird, um Eisen(II) zu Eisen(III) zu oxidieren. Dieses Eisen wird in einem vorzugsweise salzsauren Ionenaustauscher gebunden und nach Abtrennung als mit Eisen beladene Reextraktionssäure in das Beizbecken zurückgeführt. Die von Eisen gereinigte Fluxmittel-Lösung wird nach diesem Verfahren wieder dem Fluxbad zugeführt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass es aufwendig und kostspielig ist und keine Beseitigung eingeschleppter organischer Verunreinigungen gewährleistet.An alternative method is described in DE-38 14 372 A1 described. After this procedure, the flux bath is continuous or discontinuously taken a certain amount, the made alkaline in a separate reactor with a caustic and provided with an oxidizing agent to ferric (II) To oxidize iron (III). This iron is in a preferably hydrochloric acid ion exchanger bound and after separation as reextraction acid laden with iron returned to the pickling tank. The iron-purified flux solution is returned to the flux bath after this procedure. This method has the disadvantage that it is expensive and expensive and no removal of entrained organic contaminants guaranteed.
Ein Verfahren, mit dem die in den Altfluxen enthaltenen Wirkstoffe praktisch vollständig zurückgewonnen und die Störstoffe, vor allem Eisen und organische Verunreinigungen, quantitativ abgetrennt werden können, wurde im Stand der Technik vorgeschlagen. Nach dem Prinzip der Kreislaufführung durch externe Aufarbeitung erhält man mit diesem Verfahren aus den Altfluxen eine neuwertige Fluxmittel-Lösung, die in den Verzinkereien wieder eingesetzt wird. Organische Verunreinigungen werden zerstört, beziehungsweise in einem Fällungsschlamm aufkonzentriert, dessen Mengenaufkommen und Gefährdungspotential gegenüber anderen Verfahren des Standes der Technik sind bedeutend geringer. Aus prozesstechnischen Gründen kann dieses Verfahren jedoch nur Altfluxlösungen mit Eisengehalten bis zu 20 g/l verarbeiten, wodurch zwar ein häufigerer Fluxbadwechsel nötig wird, was durch die ökonomischen und ökologischen Vorteile der vollständigen Wiederverwertung des Fluxsalzes den geringen Schadstoffgehalt des Abfallschlamms und die beträchtlich erhöhte Verzinkungsqualität überkompensiert wird. Bei dem Verfahren wird in mehreren Verfahrensschritten zum Altflux zunächst Wasserstoffperoxid und Ammoniak zugegeben, um Eisen auszufällen, sodann werden mittels Kaliumpermanganat-Zugabe die organischen Verunreinigung zerstört. Nach Abfiltrieren des Eisenhydroxidschlamms wird enthaltendes Mangan(II) mit Wasserstoffperoxid zu Braunstein oxidiert und durch Filtrierung abgetrennt, womit schließlich eine neuwertige Fluxmittel-Lösung erhalten wird. A method by which the active substances contained in the Altfluxen practically completely recovered and the impurities, especially iron and organic impurities, quantitative can be separated has been proposed in the prior art. According to the principle of recycling by external Workup is obtained with this method from the Altfluxen a mint conditioner solution used in galvanizing shops is used again. Organic contaminants are destroyed, or concentrated in a precipitation sludge, its quantity and risk potential Other methods of the prior art are significant lower. For procedural reasons, this procedure however, only use Altflux solutions with iron contents up to 20 g / l, which requires a more frequent flux bath change is what is due to the economic and environmental benefits of complete recycling of Fluxsalzes the small Pollutant content of the waste sludge and the considerably increased Galvanizing quality is overcompensated. In the process becomes the Altflux in several steps first Hydrogen peroxide and ammonia added to precipitate iron, then by means of potassium permanganate addition, the organic Pollution destroyed. After filtering off the Eisenhydroxidschlamms is containing manganese (II) with hydrogen peroxide oxidized to brownstone and separated by filtration, with which finally received a mint Fluxmittel solution becomes.
Dieses Verfahren des Standes der Technik ist jedoch ebenfalls vielstufig und vor allem darauf angewiesen, dass die Altfluxe unter Inkaufnahme hoher Transportkosten zentral wiederaufbereitet werden und in flüssiger Form wieder zu den Verzinkereien geliefert werden müssen.However, this prior art method is also multi-level and above all reliant on the Altfluxe centrally reconditioned at the expense of high transport costs and in liquid form back to the galvanizing plants must be delivered.
Unter dem Eindruck der aus Umweltschutzgründen zunehmenden Einkapselung von Verzinkungsanlagen und dem Bestreben der Verzinker, das Recycling der Fluxmittel-Lösung in eigener Regie durchzuführen, besteht somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Fluxsalz-Zusammensetzung bereitzustellen, die eine einfache Wiederaufbereitung der Fluxmittel-Lösung in einem Schritt ermöglicht und nicht auf externe zentrale Wiederaufarbeitungsanlagen angewiesen ist. Hierdurch kann der Flux auch in Märkten eingesetzt werden, die für herkömmliche Recyclingverfahren aus Transportkostengründen nicht erreichbar sind, beispielsweise Überseeländer.Under the impression of environmental protection reasons increasing encapsulation of galvanizing plants and the tendency of galvanizers, the recycling of the flux agent solution on its own Therefore, the object of the present invention is to perform to provide flux salt composition which a simple reprocessing of the fluxing agent solution in one Step and not to external central reprocessing facilities instructed. This allows the flux also in Markets are used for conventional recycling for transport costs are not achievable, for example Overseas countries.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine enteisenende Fluxsalz-Zusammensetzung für Fluxbäder, enthaltend Zinkchlorid und Alkalimetallchlorid, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen oder mehrere alkalisierende Bestandteile und einen oder mehrere in wässriger Lösung Eisen(II) zu Eisen(III) oxidierende Bestandteile enthält.The above object is achieved by a Deicing fluxing salt composition for flux baths containing Zinc chloride and alkali metal chloride, characterized that they contain at least one or more alkalizing ingredients and one or more in aqueous solution iron (II) to Contains iron (III) oxidizing constituents.
Durch die Wiederaufbereitung in einem Schritt wird das üblicherweise in den Verzinkereien bevorzugte Verfahren der pH-Einstellung mit Ammoniakwasser und der Oxidation mit Wasserstoffsuperoxid vereinfacht. Gleichzeitig wird durch das verwendete Fluxsalz die chemische Zusammensetzung der Fluxmittel-Lösung konstant gehalten. Die Einstellung des Zinkchlorid/Ammoniumchloridverhältnisses durch Zugabe von Zinkchloridpulver nach einigen Wochen Betriebszeit kann ebenfalls entfallen. Drei Arbeitsschritte werden durch einen Schritt ersetzt und vereinfachen die Betriebsführung erheblich.This is usually done by reprocessing in one step in the galvanizing the preferred method of pH adjustment with ammonia water and oxidation with hydrogen peroxide simplified. At the same time is used by the Flux salt the chemical composition of the fluxing agent solution kept constant. The setting of the zinc chloride / ammonium chloride ratio by adding zinc chloride powder after a few weeks of operation can also be omitted. Three steps are replaced by one step and considerably simplify the management of the business.
Zur Einstellung des gewünschten Verhältnisses von Zinkchlorid zu Alkalimetallchlorid, um eine eutektische (niedrigschmelzende) Fluxsalzmischung auf dem Verzinkungsgut zu gewährleisten, enthält eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluxsalz-Zusammensetzung 10 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 50 bis 70 Gew.-% Zinkchlorid bezogen auf den Salzgehalt des Fluxsalzes.To set the desired ratio of zinc chloride to alkali metal chloride to form a eutectic (low-melting) Fluxsalzmischung to ensure the galvanizing, contains a preferred embodiment of the invention Flux salt composition 10 to 80 wt .-%, preferably From 25 to 70% by weight, more preferably from 50 to 70% by weight Zinc chloride based on the salt content of the flux salt.
Daneben soll die Fluxsalz-Zusammensetzung 20 bis 90 Gew.-%, insbesondere 30 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 50 Gew.-% Alkalimetallchlorid bezogen auf den Salzgehalt des Fluxsalzes enthalten.In addition, the flux salt composition should be 20 to 90% by weight, in particular 30 to 75 wt .-%, more preferably 30 to 50 wt .-% of alkali metal chloride based on the salt content of the fluxing salt.
Wegen seiner zusätzlichen Beizwirkung durch Freisetzung von HCl im Verzinkungsbad, ist hier Ammoniumchlorid besonders bevorzugt.Because of its additional pickling effect by release of HCl in the galvanizing bath, ammonium chloride is particularly preferred here.
Als alkalisierender Bestandteil kann die erfindungsgemäße Fluxsalz-Zusammensetzung besonders Zinkoxid, Alkalimetallhydroxide, besonders Lithium-, Natrium- und/oder Kaliumhydroxid, Metallcarbonate, insbesondere Zinkcarbonat oder eine Kombination daraus enthalten, in einer bevorzugten Ausführung 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 7 Gew.-% Zinkoxid bezogen auf das Fluxsalz.As the alkalizing the flux salt composition of the invention especially zinc oxide, alkali metal hydroxides, especially lithium, sodium and / or potassium hydroxide, Metal carbonates, in particular zinc carbonate or a Combination thereof included, in a preferred embodiment 1 to 20 wt .-%, preferably 2 to 10 wt .-%, particularly preferably 3 to 7 wt .-% zinc oxide based on the flux salt.
Als oxidierender Bestandteil ist Alkalimetallpermanganat, besonders Kaliumpermanganat von Vorteil, da es sowohl Eisen als auch organische Verunreinigungen oxidieren kann und entstehendes Mangan(II) als Braunstein nach an sich bekannten Verfahren wieder entfernbar ist, es können jedoch auch Metallperoxide und/oder Metallchlorate wie Zinkperoxid oder Zinkchlorat als oxidierende Bestandteile eingesetzt werden.As the oxidizing component is alkali metal permanganate, especially Potassium permanganate is beneficial because it contains both iron and also can oxidize organic contaminants and resulting Manganese (II) as manganese dioxide by methods known per se removable, but it can also metal peroxides and / or metal chlorates such as zinc peroxide or zinc chlorate as oxidizing ingredients are used.
Die Menge an enthaltenem Permanganat ergibt sich idealerweise aus dem stöchiometrischen Bedarf zur Oxidation alles enthaltenen Eisen(II) zu Eisen(III). Deswegen ist ein Gehalt von 0,1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% Alkalimetall-, hier insbesondere Kaliumpermanganat, bezogen auf das Fluxsalz in der Fluxsalz-Zusammensetzung von großem Vorteil.The amount of permanganate contained ideally results from the stoichiometric need for oxidation everything contained Iron (II) to iron (III). That is why a salary of 0.1 to 15 wt .-%, preferably 0.5 to 10 wt .-%, particularly preferably From 1 to 5% by weight of alkali metal, in particular potassium permanganate, based on the fluxing salt in the fluxing salt composition of great advantage.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Fluxmittel-Lösung, die zur Behandlung von eisenhaltigen Metalloberflächen vor der Verzinkung eingesetzt wird und ein Fluxsalz oben genannter Zusammensetzung enthält. Insbesondere soll diese Fluxmittel-Lösung eine Konzentration von weniger als 40 g/l, bevorzugt weniger als 30 g/l und besonders bevorzugt weniger als 25 g/l Eisen aufweisen, da ein hoher Eisengehalt, wie oben ausgeführt, zu Hartzinkbildung und verminderter Qualität der Verzinkung führt.Another preferred embodiment of the present invention relates to a fluxing agent used to treat ferrous metal surfaces used before galvanizing and containing a fluxing salt of the above composition. In particular, this fluxing agent solution should have a concentration of less than 40 g / l, preferably less than 30 g / l and especially preferably less than 25 g / l iron, since a high Iron content, as stated above, to hard zinc formation and reduced Quality of galvanizing leads.
Ebenso überschreitet die Reaktionstemperatur bei der Wiederaufbereitung des Altfluxes aufgrund der exothermen Oxidation von Eisen(II) zu Eisen(III) den optimalen Bereich wenn der Eisen (II)-Gehalt des Altfluxes oberhalb von 35 bis 40 g/l liegt und es müssen Kühler eingesetzt werden. So wird die Wiederaufarbeitung sinnvollerweise bei Temperaturen unterhalb 60 bis 70 °C durchgeführt, da oberhalb dieser Temperatur durch Wasserverdampfung Probleme in den Verzinkereien auftreten.Likewise, the reaction temperature exceeds in the reprocessing of the Altfluxes due to the exothermic oxidation of Iron (II) to iron (III) the optimum range when the iron (II) content of the Altfluxes is above 35 to 40 g / l and it must be used coolers. This is the reprocessing sensibly at temperatures below 60 to 70 ° C carried out because above this temperature by evaporation of water Problems in the galvanizing plants occur.
Im Betrieb des Fluxbades zur Behandlung von eisenhaltigen Metalloberflächen vor der Verzinkung, der eine Aufbereitung von aus dem normalen Betrieb durch Eiseneinschleppung Eisen enthaltenden Fluxbädern (Altfluxen) umfasst, wird erfindungsgemäß das Zinkchlorid- Alkalimetallchloridverhältnis und der pH-Wert zur Eisenfällung sowie die Oxidation von Eisen(II) zu Eisen(III) durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Zugabe einer Fluxsalz-Zusammensetzung wie beschrieben in einem Schritt vorgenommen. Damit vereinfacht sich das Verfahren gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren beträchtlich und kann auch dezentral in den Verzinkungsanlagen auch durch ungeschultes Personal vorgenommen werden.In operation of the flux bath for the treatment of ferrous metal surfaces before galvanizing, a preparation of from the normal operation by Eiseneinschleppung iron-containing Fluxbädern (Altfluxen) includes, is inventively the Zinc chloride alkali metal chloride ratio and the pH to Iron precipitation and the oxidation of iron (II) to iron (III) by continuous or discontinuous addition of a Flux salt composition as described in one step. This simplifies the procedure compared to the The method described in the prior art considerably and can also decentralized in galvanizing plants also by untrained Staff are made.
Die Fluxsalz-Zusammensetzung kann zum Betrieb des Fluxbades in fester Form und auch vor der Zugabe in Wasser gelöst angewendet werden. Eine optimale Wirkung wird erreicht, wenn man zum Betrieb des Fluxbades mit der Zugabe des Fluxsalzes den pH-Wert des Fluxbades in einem Bereich von 3,0 bis 4,5 bevorzugt von 3,3 bis 4,0, besonders bevorzugt bei 3,8 einstellt, in der Lösung durch Verzinkung auftretendes Eisen(II) zu Eisen(III) oxidiert und ausfällt. Aus den oben beschriebenen Gründen ist es vorteilhaft dies bei einem Eisengehalt des Altfluxes von 5 bis 40, bevorzugt 10 bis 30, besonders bevorzugt 15 bis 25 g/l vorzunehmen.The flux salt composition can be used to operate the flux bath in solid form and also dissolved in water before being added become. An optimal effect is achieved when going to operation the flux bath with the addition of the flux salt the pH of the flux bath in a range of 3.0 to 4.5 preferably from 3.3 to 4.0, more preferably at 3.8, in the solution galvanized iron (II) to iron (III) oxidized and fails. It is for the reasons described above this is advantageous for an iron content of the Altfluxes of 5 to 40, preferably 10 to 30, particularly preferably 15 to 25 g / l.
Durch die Zugabe von Permanganat kann sich mit der Zeit Mangan im Altflux ansammeln. Dieses Mangan sollte von Zeit zu Zeit zum Beispiel durch Komproportionierung mit Kaliumpermanganat oder durch Oxidation mit Wasserstoffperoxid oder auf andere Weise ausgefällt und entfernt werden.The addition of permanganate can lead to manganese over time in the Altflux accumulate. This manganese should be used from time to time Example by Komproportionierung with potassium permanganate or by oxidation with hydrogen peroxide or otherwise be precipitated and removed.
Es wurde ein Standard-Flux gewählt, der in der Praxis hinreichend erprobt ist, gute puffernde Wirkung besitzt und einen pH-Wert von 3 bis 3,8 gewährleistet. Dieser Flux ist bei den Verzinkereien gut eingeführt und anerkannt.A standard flux was selected, which is sufficient in practice is proven, has good buffering effect and a pH guaranteed from 3 to 3.8. This flux is at the galvanizing plants well introduced and recognized.
Unter Abwägung aller möglichen chemischen Einflüsse und Gefährdungsbeurteilung wurde als erfindungsgemäßes Oxidationsmittel Kaliumpermanganat gewählt, das dem Flux zugemischt wird.Under consideration of all possible chemical influences and risk assessment was as oxidizing agent according to the invention Potassium permanganate selected, which is added to the flux.
Zur Ermittlung der nötigen Kaliumpermanganatkonzentration und letztlich der anzuwendenden Fluxkonzentration wurden Standardwerte einer durchschnittlichen Verzinkerei herangezogen.To determine the necessary potassium permanganate concentration and ultimately, the flux concentration to be applied became standard values used by an average galvanizing plant.
Fluxbadgröße: 20 m3, entspricht etwa 24 t; Jahresdurchsatz an Verzinkungsgut, etwa 10 000 t; Fluxsalzverbrauch, etwa 1,5 kg/t Verzinkungsgut = 15 t Flux pro Jahr, jährliche Eiseneinschleppung bis 20 gFe/l, d.h. zu oxidierender Eisenanteil 400 kg/Jahr; Ausschleppverlust 0,5 m3 pro Woche.Flux bath size: 20 m 3 , corresponds to about 24 t; Annual throughput of galvanized material, about 10 000 t; Flux salt consumption, about 1.5 kg / t galvanizing material = 15 t flux per year, annual iron introduction up to 20 gFe / l, ie iron content to be oxidized 400 kg / year; Lugging loss 0.5 m 3 per week.
Für einen großtechnischen Einsatz wurde eine Mischung mit 2 % Kaliumpermanganat gewählt.For a large-scale application, a mix of 2% Potassium permanganate chosen.
Das Fluxsalz hatte folgende Zusammensetzung (Gew.-%):
Dadurch werden die Eisenwerte im Verlauf von einigen Monaten Betriebsdauer gegen Null gedrückt, um dann mit Kaliumpermanganatüberschuss eine Entmanganisierung des Fluxbades zu erreichen. This will change the iron levels over the course of a few months Operating time pressed to zero, then with potassium permanganate excess to achieve a demanganization of the flux bath.
Im Zinkchloridbetrieb wurde eine Charge von 500 kg des Fluxes gemäß Beispiel 1 hergestellt und hieraus Proben entnommen, um die Wirkungsweise im Labormaßstab zu testen.In zinc chloride operation, a batch of 500 kg of the flux was added prepared according to Example 1 and taken therefrom samples to to test the mode of action on a laboratory scale.
1 l eines Altfluxes wurden nach folgenden Parametern untersucht:
Dieses Fluxbad stellte sich für die Versuchsdurchführung als ideal heraus, weil insbesondere das Verhältnis Zinkchlorid zu Ammoniumchlorid stark vom Optimum abwich.This flux bath turned out to be the experimental procedure ideal, because in particular the ratio of zinc chloride to Ammonium chloride deviated strongly from the optimum.
Vor Beginn des Fluxeinsatzes wurde mit 10 ml 50 %iger NaOH der pH-Wert des Fluxbades auf 3,0 eingestellt.Before starting the Fluxeinsatzes was with 10 ml of 50% NaOH the pH of the flux bath set to 3.0.
Diesem eingestellten Fluxansatz (entspricht A1 in Tabelle 1) wurden 25 ml entnommen, was dem wöchentlichen Ausschleppverlust von 0,5 m3 eines Standardbades mit 20 m3 entspricht.25 ml were removed from this adjusted flux formulation (corresponding to A1 in Table 1), which corresponds to the weekly escape loss of 0.5 m 3 of a standard 20 m 3 bath.
Die entnommenen 25 ml wurden wieder ergänzt durch 25 ml einer erfindungsgemäßen Fluxmittel-Lösung gemäß Beispiel 1 mit einer Konzentration von 400 g Flux/l oder 400 kg/m3, einer üblichen Arbeitskonzentration in einer Verzinkerei, und etwa 1 Stunde umgerührt.The 25 ml removed were again supplemented by 25 ml of a fluxing agent solution according to the invention according to Example 1 with a concentration of 400 g flux / l or 400 kg / m 3 , a usual working concentration in a galvanizing plant, and stirred for about 1 hour.
Nach wenigen Sekunden kam es zu einer intensiven Braunfärbung und nach Beendigung des Rührvorganges zu einer sehr schnellen Dekantation. Der pH-Wert steigt von 3,0 auf 3,8.After a few seconds, there was an intense brown color and after completion of the stirring process to a very fast Decantation. The pH increases from 3.0 to 3.8.
Nach einem Tag wurde eine Probe entnommen und die Eisenreduzierung sowie die Zusammensetzung der Fluxkomponenten geprüft (siehe A2 in Tabelle 1). Die Probe der Altfluxlösung wurde mit wenigen Tropfen HCl versetzt und der pH-Wert wieder auf 2,8 bis 3,0 eingestellt, um die HCl-Einschleppung zu simulieren.After one day, a sample was taken and the iron reduction and the composition of the flux components tested (see A2 in Table 1). The sample of Altfluxlösung was with a few drops of HCl and the pH value again 2.8 to 3.0 to simulate HCl entrainment.
Diese Vorgehensweise wurde insgesamt viermal durchgeführt, um die vierwöchentliche Fahrweise eines Bades zu simulieren. Nach jeder Reinigungscharge wurde eine Analyse (entspricht A2 bis A5 in Tabelle 1) durchgeführt, um die Enteisenung zu kontrollieren.This procedure was carried out a total of four times to to simulate the four-week driving style of a bath. To each cleaning batch was analyzed (A2 to A5 in Table 1) to control iron removal.
Der pH-Wert stieg bei jeder Fluxzugabe von etwa 3,0 auf etwa 3,8 an. Dies ist ein optimaler Wert zur Eisen-III-hydroxidfällung.The pH increased from about 3.0 with each addition of flux to about 3.8. This is an optimal value for ferric hydroxide precipitation.
Die Zinkchlorid-Ammoniumchloridzusammensetzung hat sich nicht wesentlich verändert.The zinc chloride ammonium chloride composition did not changed significantly.
Bei den Proben A4 und A5 der Tabelle 1 erkennt man eine leichte Verbesserung des Zinkchlorid/Ammoniumchloridverhältnisses.For samples A4 and A5 of Table 1, one recognizes a slight Improvement of zinc chloride / ammonium chloride ratio.
Die Eisenwerte fielen von 26,75 g/l auf 20,4 g/l. Bezogen auf die Einschleppmenge von 480 kg jährlich zu entfernendes Eisen sind pro Monat 127 kg Eisen abgeschieden worden. Unter Berücksichtigung von frisch eingeschlepptem Eisen, etwa 2 g/l und Monat, wäre das Bad bei konsequenter Anwendung des enteisenenden Fluxes in 5 Monaten eisenfrei. In dieser Zeit stiege der Mangangehalt auf 1000 ppm an.The iron values fell from 26.75 g / l to 20.4 g / l. Related to the load of 480 kg of iron to be removed annually 127 kg of iron have been deposited per month. Considering of freshly infiltrated iron, about 2 g / l and month, the bath would be with consistent application of the de-icing Fluxes iron free in 5 months. During this time, the manganese content rises to 1000 ppm.
Dieser Gehalt könnte spätestens dann durch Bildung von MnO2 mit freiem KMnO4 beseitigt werden.This content could be eliminated by free formation of MnO 2 with free KMnO 4 at the latest.
Das eisen-und manganfreie Bad kann dann z.B. ein Jahr lang mit konventionellem Fluxsalz betrieben werden. Ab einem Eisengehalt, vorzugsweise 20 g/l kann der Enteisenungsschritt erneut aufgenommen werden.The iron and manganese-free bath may then be e.g. with for a year Conventional flux salt operated. From an iron content, preferably 20 g / l, the de-ironing step can be repeated be recorded.
Denkbar ist auch eine Fahrweise, die einen Monat Enteisenung und darauffolgend zwei Monate Fahrweise mit konventionellem Fluxsalz umfasst. Dabei wird der Mangananstieg durch Austrag wieder reduziert.Also conceivable is a driving style, which is a month of ironing and then two months driving with conventional Flux salt comprises. The manganese increase is due to discharge again reduced.
Die gewonnenen Erkenntnisse lassen allen Spielraum, um genau
auf die Bedürfnisse jeder Verzinkungsanlage zugeschnitten die
Fluxeinsätze zu dosieren.
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