EP4656762A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung der badzusammensetzungen innerhalb von feuerverzinkungsanlagen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung der badzusammensetzungen innerhalb von feuerverzinkungsanlagen

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EP4656762A1
EP4656762A1 EP25178940.0A EP25178940A EP4656762A1 EP 4656762 A1 EP4656762 A1 EP 4656762A1 EP 25178940 A EP25178940 A EP 25178940A EP 4656762 A1 EP4656762 A1 EP 4656762A1
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EP
European Patent Office
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bath
hydrogen peroxide
precipitation bath
ammonia
precipitation
Prior art date
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Pending
Application number
EP25178940.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mark Hrdina
Bernd Holtmann
Peter Oetter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seppeler Holding und Verwaltungs & Co Kg GmbH
Original Assignee
Seppeler Holding und Verwaltungs & Co Kg GmbH
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Filing date
Publication date
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    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/36—Regeneration of waste pickling liquors

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for preparing bath compositions within hot-dip galvanizing plants, in particular the flux bath.
  • the method according to the invention is used in particular in baths of hot-dip galvanizing plants, in which metallic, especially ferrous, components are treated in baths, in the so-called immersion process, using flux.
  • Precipitation plants are known from the prior art that operate with a continuous volume flow, in which process fluid is fed from the flux bath into a settling tank with overflow and, after the addition of ammonia and hydrogen peroxide, is then returned to the flux bath.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method which completely removes contaminants, in particular iron, iron ions and iron compounds, from the flux bath and, moreover, allows the recovery of the components from the flux bath and other accompanying processes, whereby the remaining residue that has to be disposed of is environmentally unproblematic or is eliminated.
  • the iron hydroxide sludge that settles out within the precipitation bath upon the addition of ammonia and hydrogen peroxide to the process solution is further processed by filtering it and preferably returning the resulting filtrate to the flux.
  • a filter cake formed during filtration is preferably rinsed in a further step using compressed air and/or water, thereby washing out zinc chloride ( ZnCl2 ) and ammonium chloride ( NH4Cl ) from the filter cake, which then pass into the filtrate.
  • the filter cake is treated in a further step with hydrochloric acid, whereby iron chloride (FeCl 2 ) is formed, which can be introduced into the iron (old) pickling solution, wherein the filter cake is preferably treated directly in the acidic iron old pickling solution or dissolved in it.
  • iron chloride FeCl 2
  • a zinc pickling solution can be introduced into the precipitation bath, preferably during the filling process.
  • This process is particularly preferably preceded by the addition of filter dust from a galvanizing process to dissolve zinc chloride ( ZnCl2 ), zinc oxide (ZnO), and ammonium chloride (NH4Cl) from the filter dust.
  • the zinc oxide (ZnO) contained in the filter dust neutralizes the residual acid content in the zinc pickling solution, which positively influences and reduces the ammonia consumption resulting from the subsequent precipitation process.
  • the device comprises at least one container for used iron pickling solution, which is connected to a container for the filter cake generated in the filter press, so that ferrous chloride ( FeCl2 ) is recovered from the filter cake and preferably used to utilize the residual acid content in the used iron pickling solution.
  • ferrous chloride FeCl2
  • the filter cake in the used iron pickling solution its concentration of valuable substances, namely the ferrous chloride content, is increased, and at the same time the free hydrochloric acid content, which is problematic for further use, is reduced.
  • At least one sensor for pH measurement may be provided in one aspect, which is arranged in such a way that it can determine the pH value of the process liquid within the precipitation bath.
  • the precipitation bath can include at least one valve, preferably a bypass valve, and at least one pump, either on the precipitation bath or in a line, which directs the process fluid from one point within the precipitation bath to at least one other point within the precipitation bath in order to create mixing.
  • at least one pump can also be provided that generates movement of the process fluid.
  • the present invention also relates to a computer program product with a storage medium on which a computer program is stored that can perform the method described above.
  • the liquid within the precipitation bath is further mixed by a bypass mode.
  • reaction times and/or the quantity of the intervals of additions are determined by an analysis of the pH reaction curve.
  • the purified flux for example from a collection container with the filtrate, can be returned to the flux bath.
  • the present invention relates to a method and a device for preparing bath compositions within hot-dip galvanizing plants, in particular the flux bath.
  • baths generally refer to basins that can be filled with liquid, preferably process fluid, and into which at least one component can be immersed. For this reason, these are usually basins or baths open at the top. While we generally refer to multiple baths, it can also refer to a single basin or bath divided into individual sections, each containing its own process fluid. In such a case, each section would correspond to a separate bath. In some cases, however, the baths or containers may also be closed.
  • component(s) refers to metallic components of any kind, preferably components made of ferrous or iron-based material, in particular components made of steel, such as blanks, sections, structures, and/or finished workpieces.
  • component also includes, in the following, groupings and/or assemblies of components of different or the same type and/or of different or the same material that can undergo joint treatment in one or more process baths and/or steps. These groupings can, in some cases, also be assembled using suitable aids such as crossbeams, workpiece carriers, or similar devices.
  • a previously degreased and pickled ferrous component is treated with a flux, which typically comprises an aqueous solution of inorganic chlorides, particularly zinc chloride ( ZnCl2 ) and ammonium chloride ( NH4Cl ).
  • the flux serves, among other things, to finely clean the component surface and to improve the wetting of the component surface during subsequent steps, such as galvanizing.
  • the flux which is also referred to as the process fluid, usually has a composition comprising the following components: zinc chloride ( ZnCl2 ) and ammonium chloride ( NH4Cl ).
  • alkali salts alkaline earth salts, and/or metal salts, for example, tin chloride ( SnCl2 ), bismuth chloride ( BiCl3 ), antimony chloride ( SbCl3 ), and/or aluminum chloride ( AlCl3 ), but is not limited to the above list.
  • metal salts for example, tin chloride ( SnCl2 ), bismuth chloride ( BiCl3 ), antimony chloride ( SbCl3 ), and/or aluminum chloride ( AlCl3 ), but is not limited to the above list.
  • the process fluid of the flux bath (1) is treated in batch operation, i.e., during ongoing operation. This ensures that contaminants, such as iron ions ( Fe2+/3+ ), are continuously removed from the bath.
  • a specific volume of process fluid is withdrawn from the respective bath and fed to a separate bath, basin, and/or container or separate area.
  • This so-called batch volume can comprise a different quantity of process fluid depending on the bath volume; however, the quantity is selected such that the process in the bath is not disturbed by the withdrawal of the process fluid.
  • 300 to 800 liters (1), particularly preferably 500 liters of process fluid are withdrawn and introduced into a separate basin, hereinafter referred to as the precipitation bath (2).
  • the process fluid is treated and treated by adding ammonia ( NH3 ) (4) and hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ).
  • the duration and/or quantity of the addition of ammonia ( NH3 ) (4) and hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) is determined according to the invention by means of pH measurement.
  • the pH fluctuation within the process liquid of the precipitation bath (2) caused by the addition of hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) is measured.
  • the reason for the pH fluctuation is the iron chloride, which is present within The process fluid of the flux bath (1) is contained in solution and is converted to iron(III) hydroxide by the addition of hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ).
  • the precipitation process is only considered complete when no change in pH value can be detected during the hydrogen peroxide addition ( H2O2 addition ) and/or the associated reaction time. If this is the case, all the iron chloride in the precipitation bath has been converted into iron hydroxide.
  • the respective addition of ammonia (4) or hydrogen peroxide (3) can comprise several sub-steps. In these sub-steps, for example, a specific quantity and/or a specific period of time of hydrogen peroxide (3) is added.
  • the number of sub-steps, for example, for the hydrogen peroxide addition (3), can be arbitrarily high. The same applies to the addition of ammonia (4).
  • several sub-steps of the addition are used to raise the pH value using ammonia ( NH3 ) (4) or to lower the pH value using hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) in order to achieve the desired pH values.
  • reaction time The reaction of the substances contained in the process fluid with the added components, i.e., ammonia (4) or hydrogen peroxide (3), requires some time, the so-called reaction time, so a certain time interval should be observed between the individual additions of hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) and ammonia ( NH3 ) (4).
  • the reaction time ensures that the The reaction of the two components with the process fluid is complete.
  • the reaction time and the number of (partial) steps depend on the volume of the precipitation bath (2), the iron concentration, the amount of components added ( H2O2 and NH3 ), and/or the thoroughness of the mixing of the process fluid in the precipitation vessel.
  • a control element detects the completion of the precipitation process by the absence of a pH change during the addition of hydrogen peroxide.
  • the completion of the precipitation process can also be detected by the absence of a pH change within the reaction time after the hydrogen peroxide addition. If this is the case, the iron chloride present in the process solution has been converted into iron hydroxide.
  • the control can be achieved, for example , by specifying the maximum addition quantity of hydrogen peroxide ( H2O2 ), the maximum dosing time (including reaction time ) of hydrogen peroxide ( H2O2 ), the number of addition cycles of hydrogen peroxide ( H2O2 ), and/or the addition quantity of hydrogen peroxide ( H2O2 ) within the individual sub - steps, but is not limited to the preceding list.
  • the reaction time of hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) or ammonia ( NH3 ) (4) within the process solution i.e., the duration of the reaction of one of the components with the process solution in the precipitation bath (2), is, according to one aspect of the invention, between 10 and 600 seconds, preferably between 20 and 400 seconds, and particularly preferably between 30 and 200 seconds.
  • the precipitation bath (2) further preferably comprises 200 l to 5000 l, particularly preferably 500 l to 1000 l.
  • a key aspect of the present invention is that hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) or ammonia ( NH3 ) (4) are alternately introduced into the process liquid of the precipitation bath.
  • the addition is further carried out in partial steps, in which smaller quantities of the components are repeatedly added to the process liquid. If the entire quantity of ammonia (NH3) or hydrogen peroxide ( H2O2 ) for the precipitation or oxidation of iron is added immediately, i.e., after stoichiometric consumption – 0.609 g of 100% ammonia (NH3) for 1 g of iron (Fe) and 0.304 g of 100% hydrogen peroxide ( H2O2 ) – only partial precipitation of the iron within the process fluid is observed. Therefore, a single addition of the components to the precipitation bath does not achieve the precipitation of all the iron within the process solution.
  • NH3 or hydrogen peroxide ( H2O2 ) for the precipitation or oxidation of iron is added immediately, i.e., after stoichiometric consumption – 0.609 g of 100% ammonia (NH3) for 1 g of iron (Fe) and 0.304 g of 100% hydrogen peroxide ( H2O2 )
  • the advantage of this method is that the initial concentration of iron dissolved in the process solution in the flux bath (1) is irrelevant and does not need to be known, since the addition of hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) and ammonia ( NH3 ) (4) is based on actual consumption or the corresponding presence of iron in solution.
  • the settled iron hydroxide (7a) is then processed in a subsequent filtration process by passing it through a filter press (8), preferably a chamber filter press, using a pump.
  • the filter press (8) is preferably equipped with filter cloths that retain the precipitated iron hydroxides.
  • the filtrate (9) can then be conveyed via a drain channel within the filter press (8) into a filtrate container, which stores the flux for later recirculation or other use.
  • the filtrate (9) can also be directly returned to the flux bath (1).
  • the transfer of the filtrate (9) into the filtrate container or into the process bath is preferably carried out using suitable pumps.
  • the filter press (8) is continuously supplied with liquid throughout its operation, preferably via the filtrate container and, during emptying, via the precipitation tank. This continuous supply of liquid to the filter press (8) throughout the precipitation process ensures a uniform filter cake formation and protects the filter plates and filter cloths of the filter press (8).
  • a filter cake containing iron hydroxide builds up within the precipitation bath (2) as the amount of precipitate increases. This increasing filter cake leads to increasing resistance within the filter press (8).
  • a pressure sensor is arranged in the feed line of the filter press (8) or in the press itself, which registers the pressure generated by filling the press with iron hydroxide. If a pressure of 1 to 10 bar, preferably 3 to 8 bar, and particularly preferably 5 to 7 bar, is measured, the filter press (8) is emptied. Alternatively, instead of or in addition to the pressure reading, time-controlled emptying can be performed.
  • a valve located upstream of the filter press (8) can be closed, and the filter press (8), and thus the filter cake, can be treated with compressed air and/or water.
  • Such rinsing of the filter cake allows the flux components zinc chloride and ammonium chloride, contained in the residual moisture of the filter cake or precipitate sludge, to be washed out, thereby reducing the residual moisture content of the filter cake.
  • the washed-out components zinc chloride ( ZnCl2 ) and ammonium chloride ( NH4Cl ) can then be returned to the flux bath (1).
  • the filter cake or precipitated sludge By treating the filter cake or precipitated sludge with a preferably compressed air-water-compressed air rinse, only small amounts of zinc chloride ( ZnCl2 ) and ammonium chloride ( NH4Cl ) remain.
  • the compressed air rinse preferably lasts for 1 minute.
  • the compressed air purge lasts for up to 30 minutes, preferably 5 to 15 minutes.
  • the filtrate outlets of the filter press (8) are preferably closed when a predetermined pressure is reached and/or after a predefined period. Subsequently, one filtrate outlet at a time is opened and pressurized with compressed air, while the other filtrate outlets remain closed, thus purging each filter chamber individually.
  • the compressed air purge operates at a pressure of 5 bar to 10 bar, preferably 6 bar to 8 bar.
  • the treatment time of the compressed air purge per filtrate outlet within the filter press (8) is preferably 5 seconds to 120 seconds, particularly preferably 30 seconds to 60 seconds.
  • the compressed air purge is performed before and/or after the water purge.
  • the water purge is performed separately for each filter chamber. The volume of water required for backwashing depends on the size of the filter press (8) and the desired purity level of the precipitated sludge.
  • the water volume for backwashing the precipitated sludge is matched to the evaporation losses of the flux bath and is between 100 and 2,000 liters, preferably between 300 and 1,000 liters. If backwashing is performed per chamber, the amount of water per filtrate outlet is preferably between 5 and 50 liters, particularly preferably between 20 and 35 liters.
  • the compressed air supply is stopped and the filter press (8) is opened so that the filter cake is conveyed, preferably via a hopper, into a collection container. The filter cake is collected there and can be disposed of accordingly.
  • a further advantage of returning the compressed air and/or water-washed filtrate (9) to the flux bath (1) is that evaporation losses within the flux bath (1) can be compensated for. At 45°C, these evaporation losses amount to approximately 300–1,000 liters per day, depending on the bath surface area. Consequently, such recirculation also saves water.
  • the filter cake which contains iron hydroxides, can also be used to recover iron chloride ( FeCl2 ), for example, for the Iron pickling solution can be used.
  • FeCl2 iron chloride
  • the iron hydroxide in the filter cake is dissolved using hydrochloric acid (11), which can be obtained, for example, from the waste iron pickling solution.
  • This process forms ferric chloride.
  • 2 Fe(OH) 3 + 4 HCl 2 FeCl 2 + 5 H 2 O + % O 2 .
  • the components obtained or the process solution can be returned to the original process cycle, namely the flux bath (1).
  • the addition of ammonia ( NH3 ) (4) neutralizes the acid, thereby forming ammonium chloride ( NH4Cl ), which is one of the components of the flux bath (1), as shown in the following equation.
  • HCl + NH3 NH4Cl
  • zinc chloride ( ZnCl2 ) can also be recovered from the zinc pickling solution (5).
  • the zinc pickling solution (5) also called stripper, is preferably introduced into the precipitation bath (2) during the filling process.
  • the residual acid content of the zinc pickling solution (5) which is typically ⁇ 50 g/l HCl, is used to dissolve the zinc chloride, zinc oxide, and ammonium chloride components contained therein from the filter dust (6).
  • This dust consists of approximately 1/3 wt.% each of the components ZnCl2 , NH4Cl , and ZnO.
  • Filter dust (6) falls through the filter during the galvanizing process at the The flue gases produced in the boiler are reacted with the filter dust.
  • Zinc oxide (ZnO) reacts with the hydrochloric acid (HCl) from the zinc pickling solution (5) to form zinc chloride ( ZnCl2 ). Furthermore, the acid is neutralized.
  • filter dust (6) in the precipitation reaction of the precipitation bath (2) is that the pH value of the process liquid within the precipitation bath (2) is higher due to the aforementioned neutralization of the zinc pickling solution (5) by means of filter dust (6) than it would be without the addition of filter dust (6). Consequently, the consumption of ammonia ( NH3 ) (4) in the subsequent precipitation process is lower when filter dust is added.
  • the pH value of the process solution within the precipitation bath (2) without neutralization of the zinc pickling solution (5) with filter dust is 3.07.
  • the process solution can, for example, reach a pH value of 3.82. Due to the neutralization using filter dust (6) and the addition of the old zinc pickling solution (5), the amount of ammonia ( NH3 ) (4) added is consequently lower, resulting in a pH of 4.00 to 5.50.
  • the present invention further relates to a device for preparing a flux bath (1) within a hot-dip galvanizing plant, comprising a flux bath (1) from which a specific volume (batch) of the process fluid is extracted by means of suitable lines and at least one pump and directed into at least one precipitation bath (2).
  • At least one control element regulates the volume of process fluid that is directed from the flux bath (1) into the precipitation bath (2).
  • other liquids and/or materials such as powders, can also be added to the precipitation bath (2), which is a basin or bath that can be open or closed.
  • the flux bath (1) is supplied to the process bath (2) by means of suitable lines and at least one pump.
  • Ammonia ( NH3 ) (4) and hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) are added from corresponding containers to the precipitation bath (2).
  • the pH of the process liquid is measured using suitable sensors.
  • the pH sensor is preferably located within the precipitation bath (2) and/or the bypass line of the precipitation bath (2) to directly measure the pH within the process liquid. The pH measurement and monitoring are performed throughout the entire operating time. If the pH probe measures a pH value below 3.90, ammonia ( NH3 ) (4) is added from a container to the process liquid in the precipitation bath (2) by means of at least one control element until the pH value is increased to 4.00 to 5.50, preferably to 4.00 to 4.20.
  • the at least one control element triggers the addition of hydrogen peroxide ( H2O2 ) (3) from an H2O2 container , thereby lowering the pH value preferably to 2.00 to 3.90, particularly preferably to 3.50 to 3.90.
  • the at least one control element also regulates the addition quantities in liters and/or the addition duration of the components ammonia ( NH3 ) (4) and hydrogen peroxide ( H2O2 ) (3).
  • the reaction time i.e., the time interval between the addition of one of the two components and the reaction to it, is monitored.
  • control element regulates the number of partial addition steps of ammonia ( NH3 ) ( 4 ) and hydrogen peroxide ( H2O2 ) (3) to prevent overdosing or underdosing of the components within the precipitation bath.
  • control element also determines the termination of the precipitation process by the absence of a pH change during the hydrogen peroxide addition. Alternatively or additionally, the absence of a pH change during the reaction time of the hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) in the process solution within the precipitation bath is also monitored.
  • the precipitation bath (2) further preferably comprises 200 l to 5000 l, particularly preferably 500 l to 1000 l.
  • the two containers which comprise ammonia (NH 3 ) (4) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) (3), preferably also have sensors that determine the fill quantity of the components, i.e., with which it is particularly preferably possible to check whether the containers are empty or nearly empty.
  • the device further comprises a container for the zinc pickling solution (5), which can be open or closed, wherein the zinc pickling solution (5) is fed into the precipitation bath (2) by means of a pump. Furthermore, according to the invention, filter dust (6) is transferred from a separate container into the container for the zinc pickling solution (5).
  • the reaction times and/or previously described chemical reactions are improved and ensured by adequate mixing, particularly within the precipitation bath (2).
  • the process liquid within the precipitation bath (2) is extracted from the bottom region using a valve, preferably a bypass valve, and at least one suitable pump, and directed to at least one other location, preferably just below the liquid level, within the precipitation bath (2), thereby generating more thorough mixing of the process liquid.
  • the precipitated sludge generated within the precipitation bath (2) in the form of iron hydroxide, preferably iron hydroxide flakes and/or iron hydroxide particles, is transferred to a filter press (8), preferably a chamber filter press.
  • the transfer is preferably carried out by means of at least one pump, particularly preferably a sludge pump.
  • the filter press (8) is preferably designed such that it has at least one outlet channel through which the filtrate (9) formed within the filter press (8) can be conveyed into at least one filtrate container.
  • the filter press (8) comprises at least one pressure sensor which measures the increasing resistance within the filter press.
  • a signal is transmitted to at least one control element to empty the filter press (8).
  • a timed emptying can be controlled by means of a control element.
  • the filter press (8) can be programmed.
  • a valve upstream of the filter press (8) which can be closed as needed.
  • the valve is preferably an electrically controlled solenoid valve or a manual shut-off valve.
  • the filter press (8) is flushed in a preferred embodiment by means of a compressed air supply and/or a water supply.
  • a control element regulates the duration and/or the volume of the flushing.
  • a sensor can also be arranged at the outlet of the filter press (8), i.e., preferably at the overflow, which is at least one drain channel, to measure whether filtrate (9) is being recovered from the filter press (8) during flushing. Once no more liquid is leaving the filter press (8), the compressed air supply is stopped.
  • valves are arranged within the filter press (8) upstream of the individual chambers and filtrate outlets, allowing the filtrate outlets and thus the filter chambers to be opened individually.
  • the water supply also has a valve for each filter chamber and filtrate outlet, through which the respective filter chamber can be controlled. This can be the same valve used for compressed air backwashing.
  • the filter cake formed within the filter press (8) can then preferably be conveyed into a collection container via a funnel located below the filter press (8).
  • the filtrate (9) is returned from the filtrate container to the flux bath (1) using a pump.
  • the filter cake is supplied with hydrochloric acid, preferably iron pickling solution (10), from at least one suitable container within the collection container or within a separate bath, so that iron chloride ( FeCl2 ) can be recovered.
  • hydrochloric acid preferably iron pickling solution (10)
  • iron chloride FeCl2
  • the iron chloride formed can be used in
  • the precipitated sludge can be collected in a container or fed directly into the iron (Fe) pickling solution via suitable pipes. Alternatively, the precipitated sludge can also be returned directly to the waste iron pickling solution.
  • feeding or returning refers to the transport of a liquid and/or component to another location, such as a different bath or container. This is generally accomplished using suitable inlet or outlet lines, valves, and pumps. These conform to established designs and are therefore not described in detail.
  • level sensors are arranged in at least one of the baths or containers to ensure that no overfilling occurs and, optionally, to monitor the pump runtime.
  • at least one leakage probe can be provided to signal any leakage of liquids.
  • a collection tray is located below the device, which collects any liquids that may have leaked out.
  • the control element is preferably at least one computing module, such as a computer, and/or a programmable logic controller (PLC), which may include one or more transmission modules and thus receive, collect, and forward information, and/or control components such as valves and pumps, either wired or wirelessly.
  • the at least one computing module and/or the at least one programmable logic controller may further include one or more internal and/or external memory locations.
  • the at least one control element may also preferably perform at least one step of the method described above. Suitable control elements are known from the prior art and may include them; therefore, further details are not provided here.
  • the at least one control element may include a computer program product, described later in this document, which coordinates and executes the control of the processes within the bath preparation system.
  • the at least one control element preferably includes at least one terminal device, such as...
  • the device can be operated either automatically and/or manually. Both operating modes are preferably secured by safety interlocks.
  • valves and pumps can preferably be controlled manually. This control can be achieved using at least one control element, which sends a signal to the corresponding actuator, or by manually operating the respective actuator.
  • the filtrate pump and the associated filtrate valve preferably remain in automatic control mode to prevent the filtrate collection tank from overflowing.
  • the filter press preferably also remains in automatic operation to ensure an optimal and reliable filtration process.
  • all process-relevant interfaces i.e. all actuators, such as pumps, levers, taps, valves or similar, as well as sensors, such as pH probe, flow sensor, level monitoring sensor and/or others, are automatically controlled by at least one control element depending on the current device state and/or the data received from the device components, the actuators and/or sensors are evaluated.
  • actuators such as pumps, levers, taps, valves or similar
  • sensors such as pH probe, flow sensor, level monitoring sensor and/or others
  • an operation can be provided that is partly automated and partly manual.
  • the chemical dosing system is preferably a dosing device which can dispense chemical components, in particular ammonia (4) and hydrogen peroxide (3), in predetermined quantities and at predetermined times to the at least one precipitation bath (2).
  • the hydraulic control system includes, in particular, actuators such as pumps, gates, taps and/or valves, which serve to control the fluid flow.
  • the present method and apparatus are ideal from an environmental perspective compared to the prior art, as they produce few to no contaminants and many relevant substances for the flux bath (1) can be recovered and recycled. Furthermore, the placement of sensors at relevant positions within the apparatus ensures ease of use, enabling the operator to directly detect potential disturbances in the precipitation reactions.
  • control system was developed to ensure the smooth operation of the process, which produces few to no contaminants and partially returns substances to the flux bath.
  • This system can be implemented by the control element and can regulate and control the process.
  • instructions or a part of the instructions for executing the described method and/or for implementing the described method in a system can be stored on a non-transitory, computer-readable data carrier.
  • the at least one control element can comprise a multitude of identical and/or different modules. Modules are also referred to as “components” or “functional units.” Furthermore, modules and/or components can also be “computer-executed” and/or “computer-implemented.” The modules are implemented within a computer system, which typically includes a processor and memory. Generally, a module is a component of a system that performs specific operations to implement a particular functionality. Examples of functionalities include receiving measured values (such as image data) or calculating the field using a computation module. However, the modules can also possess other functionalities described in the embodiments of the method above.
  • module here refers to a tangible entity that is physically constructed, permanently configured (e.g., hardwired), or temporarily configured (e.g., programmed) to operate in a particular way or to perform certain operations described herein.
  • the modules are temporarily configured (e.g., programmed)
  • a general-purpose processor may be configured to execute different modules at different times.
  • a processor implements a module by executing instructions that implement at least some of the module's functionality.
  • memory may store the instructions (e.g., as computer code) that are read and processed by the processor, causing the processor to perform at least some operations involved in implementing the module's functionality.
  • a memory which may comprise one or more memory devices, can in one embodiment store data that is read and processed by the processor to implement at least part of the module's functionality.
  • the memory can comprise one or more hardware elements capable of storing information accessible to a processor.
  • the memory can be at least partially integrated as part of the processor or as being located on the same chip as the be located within the processor and/or be a material element separate from the processor.
  • the at least one processor executes instructions stored in memory that perform operations involved in implementing the functionality of a specific module.
  • the at least one processor can also operate in such a way that the performance of the relevant operations is supported in a cloud computing environment or as Software-as-a-Service (SaaS).
  • SaaS Software-as-a-Service
  • at least some of the operations involved in implementing a module can be performed by a group of computers accessible via a network, such as the internet, and/or via one or more appropriate interfaces, such as application programming interfaces (APIs).
  • APIs application programming interfaces
  • some of the modules can be executed in a distributed manner across multiple processors.
  • the at least one processor can be located at a single geographic location or distributed across multiple geographic locations.
  • data can be uploaded to cloud-based servers.
  • modules can provide information to other modules and/or receive information from other modules. Accordingly, such modules can be considered communicatively coupled. If several such modules are present simultaneously, communication can be achieved through signal transmission. In embodiments where modules are configured or instantiated at different times, communication between such modules can be achieved, for example, by storing and retrieving information in memory structures that multiple modules can access.
  • a module can perform an operation and store the output of that operation on a storage device with which it is communicatively coupled. Another module can then access the storage device at a later time to retrieve and process the stored output.
  • the present invention further relates to a computer program product comprising a storage medium on which a computer program is stored that can coordinate and control the previously described bath preparation method.
  • the computer product is loaded directly into the internal memory of a digital computer and comprises software code segments that perform the steps of the method described herein when the product is running on a computer.
  • computer program product here includes a computer program stored on a medium, such as RAM, ROM, CD, devices, and similar equipment; an embedded system as a complete system containing a computer program, such as an electronic device with a computer program; a network of computer-implemented computer programs, such as server systems, client systems, cloud computing systems, and the like; and/or computers on which a computer program is loaded, running, stored, executed, or under development.
  • a medium such as RAM, ROM, CD, devices, and similar equipment
  • an embedded system as a complete system containing a computer program, such as an electronic device with a computer program
  • a network of computer-implemented computer programs such as server systems, client systems, cloud computing systems, and the like
  • computers on which a computer program is loaded, running, stored, executed, or under development such as server systems, client systems, cloud computing systems, and the like.
  • the methods and programs can be executed with various computer system configurations.
  • These computer systems include, but are not limited to, cloud computing, client-server models, grid computing, peer-to-peer, handheld devices, multiprocessor systems, microprocessor-based systems, programmable consumer electronics, minicomputers, and/or mainframes.
  • some of the embodiments can be implemented in a distributed computing environment where the tasks are performed by remote processing devices connected via a communication network.
  • program components can be located on both local and remote computers and/or storage devices.
  • IaaS Infrastructure-as-a-Service
  • PaaS Platform-as-a-Service
  • SaaS Software-as-a-Service
  • NaaS Network-as-a-Service
  • a circulation phase can preferably be provided.
  • the pump operation is adapted in such a way that it contributes to improving or generating mixing dynamics within the at least one precipitation bath (2) in bypass mode.
  • one embodiment provides for a subsequent step involving pH monitoring and chemical dosing.
  • Continuous pH monitoring is preferably achieved via at least one integrated pH probe. in the filling line.
  • the chemical dosing of ammonia (4) or hydrogen peroxide (3) into the precipitation bath (2), in particular 18% ammonia solution or 35% hydrogen peroxide, is carried out by selective dosing, preferably via precision metering pumps with flow measurement.
  • the addition of ammonia (4) or hydrogen peroxide (3) takes place at controlled intervals with predetermined pause times between doses to achieve complete precipitation of the iron within the flux in the precipitation bath (2).
  • ammonia is added until a pH of 4.0 is reached.
  • the addition of hydrogen peroxide pH 4.0 to the precipitation bath (2) is automatically initiated until the pH falls below 3.9. If a corresponding drop is measured, the ammonia dosing is resumed.
  • a predefined pause, the so-called reaction time is carried out between the addition of hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) or ammonia ( NH3 ) (4). This is preferably between 10 and 600 seconds, and particularly preferably between 30 and 200 seconds.
  • the amount of ammonia (4) or hydrogen peroxide (3), the pause times and/or the number of intervals of additions are determined by an analysis of the pH reaction curve.
  • the treated flux is transferred from the precipitation bath (2) to the filter press (8), whereby the bound iron or iron compounds are retained in the filter medium and the purified flux can be transferred, for example, to a collection container with filtrate (9).
  • the purified flux is returned from the collection container with the filtrate (9) to the flux bath (1).
  • the innovative system comprising process, device, and computer program offers several technical advantages over the prior art.
  • a key aspect is volume optimization. Using the system described herein, the processing volume can be reduced to a maximum of 500 liters, compared to conventional systems with 1,000 liters. Furthermore, efficient processing of smaller volumes with proportional chemical dosing is possible, and the minimized fluctuations in the flux bath achieved by the system are particularly advantageous for smaller tanks.
  • Another advantage of this system is that safety has been improved compared to the current state of the art. This is achieved in particular through an intelligent locking system, which, among other things, controls overflow.
  • the system represents a significant advance in the technology for maintaining galvanizing flume baths and offers improvements in terms of Operational efficiency, chemical consumption, environmental impact and process economy through innovative control and process integration.
  • a pH value of 4.00 is specified for the addition of hydrogen peroxide (3) ( H2O2 ) and a pH value of 3.90 for the addition of ammonia ( NH3 ) (4). Consequently, at a pH value of 3.90, the control system ensures that ammonia ( NH3 ) (4) is added to the precipitation bath (2). Conversely, reaching a pH value of 4.0 causes the control system to initiate the addition of hydrogen peroxide (3) ( H2O2 ) to the process solution in the precipitation bath ( 2 ).
  • the duration of the addition of hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) or ammonia ( NH3 ) (4) is 30 seconds in each case, with a dosing rate of 1 l/min and a process fluid flow rate of 500 l/min for the respective metering pumps.
  • the reaction time of ammonia ( NH3 ) (4) was set to 30 seconds and the reaction time of hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) to 100 seconds.
  • the process solution in the precipitation bath (2) had a pH of 3.82 after a mixing time of 180 seconds.
  • the controller then triggered the addition of ammonia ( NH3 ) (4).
  • the addition of ammonia ( NH3 ) (4) was carried out in several steps to achieve a pH of ⁇ 4.0.
  • steps (4) of the ammonia ( NH3 ) addition in which a partial amount of ammonia ( NH3 ) (4) was added to reach a pH of ⁇ 4.0.
  • the addition of ammonia ( NH3 ) (4) resulted in a pH of 4.01.
  • the control system switched over and then triggered the addition of hydrogen peroxide ( H2O2 ) (3).
  • Several additions (partial steps) of hydrogen peroxide ( H2O2 ) ( 3 ) were carried out until a pH of 3.90 was reached.
  • the first step involved the addition of hydrogen peroxide (3) followed by the alternating addition of Ammonia (4) (process fluid pH ⁇ 3.90) taking into account the adjustable reaction times.
  • Example 3 Recycling of the iron hydroxide sludge (filter cake) into the iron pickling solution
  • the hot-dip galvanizing of components generates approximately 400 kg/week of iron hydroxide sludge (7b) at ⁇ 2 g/l Fe in the flux bath (1). This corresponds to 20.0 t/year of precipitated sludge with a flux bath connection.
  • the following substances are specified as limit parameters for the disposal of used iron pickling baths (for second-grade iron pickling baths): NH4+ : 500 mg/l; Zn: 5 g/l. If these parameters are exceeded, penalty surcharges are levied during disposal, or a different disposal classification is applied (e.g., third-grade iron pickling baths). Both generally result in higher disposal costs.
  • the disposal costs for second-grade iron pickling baths are currently approximately €85/t.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Badzusammensetzungen innerhalb von Feuerverzinkungsanlagen, insbesondere eines Flussmittelbades, wobei Prozessflüssigkeit des Flussmittelbades im Chargenbetrieb in mindestens ein separates Fällungsbad überführt wird, in welchem der Prozessflüssigkeit im Wechsel Ammoniak (NH3) und Wasserstoffperoxid (H2O2) zugeführt werden bis bei der Wasserstoffperoxidzugabe keine pH-Wert-Änderung bzw. -Absenkung mehr messbar ist.

Description

    Kurzdarstellung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Badzusammensetzungen innerhalb von Feuerverzinkungsanlagen, insbesondere dem Flussmittelbad.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird dabei insbesondere bei Bädern von Feuerverzinkungsanlagen eingesetzt, bei denen metallischen, insbesondere eisenhaltige, Bauteile in Bädern, im sogenannten Tauchverfahren, mittels Flussmittel (Flux) behandelt werden.
  • Bei den üblichen Feuerverzinkungsverfahren, die in der Regel eine Entfettung, das Beizen, eine Flussmittelbehandlung, einen Trockenschritt und die Verzinkung umfassen, wobei Spülschritte zwischengeschaltet werden können, kommt es zu Störstoffanreicherungen aufgrund der vorangegangenen Schritte. Diese Verschleppungen können negative Auswirkungen auf die Verzinkungsqualität und den Zinkverbrauch haben. Aus diesem Grund wird versucht die Störstoffe innerhalb von Fällungsreaktionen zu beseitigen. Ferner ist die Entsorgung der anfallenden Störstoffe oftmals kostspielig und umwelttechnisch bedenklich.
  • Aus dem Stand der Technik sind Fällungsanlagen bekannt, die mit einem kontinuierlichen Volumenstrom arbeiten, bei dem Prozessflüssigkeit aus dem Flussmittelbad in einen Absetzbehälter mit Überlauf geführt und nach Zugabe von Ammoniak und Wasserstoffperoxid sodann in das Flussmittelbad rückgeführt wird.
  • Der Nachteil an diesen Verfahren ist, dass für den Anwender nicht ersichtlich ist, ob die Fällungsreaktion funktioniert hat und/oder vollständig erfolgt ist. Darüber hinaus bleiben weitere anfallende Störstoffe, die innerhalb des Feuerverzinkungsverfahrens auftreten, erhalten.
  • In der DE 20 2020 106 580 U1 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher Flussmittel, vom Fluxbecken, über eine Druckleitung kontinuierlich oder im Batch-Betrieb, in einen Reaktionsbehälter entnommen wird, in welchem Ammoniak, Wasserstoffperoxid und Abbeize der Flüssigkeit zugeführt werden. Im Folgenden wird die behandelte Flüssigkeit sodann über einen Mischer, einen Filter und einen Puffer dem Fluxbad wieder zugeführt.
  • Der Nachteil an diesem Verfahren ist, wie bereits oben beschrieben, dass nicht klar ist, ob die Fällung (vollständig) erfolgt ist. Obwohl hier bereits die Zink-Abbeize verwendet wurde, bleiben dennoch weitere Störstoffe erhalten.
  • Ein weiterer Nachteil der Verfahren und Anlagen im Stand der Technik ist, dass die Ausgangskonzentration an Eisen im Flussmittel bekannt sein muss, da ansonsten die Gefahr der Überdosierung der Wasserstoffperoxidkomponente besteht. In der Regel weisen die Anlagen im Stand der Technik eine hohe Störanfälligkeit auf, da aufgrund der zumeist überstöchiometrischen Zugaben von Wasserstoffperoxid und Ammoniak in den vorgeschalteten und nachgeschalteten Leitungen Nachreaktionen auftreten. Darüber hinaus treten in Durchflussanlagen meist nur Teilfällungen des Eisens auf, wodurch dieses wieder in das Flussmittelbad zurückgeführt wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches Störstoffe, insbesondere Eisen, Eisenionen und Eisenverbindungen, vollständig aus dem Flussmittelbad entfernt und darüber hinaus eine Rückgewinnung der Komponenten aus dem Flussmittelbad und anderen Begleitprozessen erlaubt, wodurch der verbleibende Rest, der entsorgt werden muss, umwelttechnisch unproblematisch ist oder entfällt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Aufbereitung von Badzusammensetzungen innerhalb von Feuerverzinkungsanlagen, insbesondere eines Flussmittelbades, wobei Prozessflüssigkeit des Flussmittelbades im Chargenbetrieb in mindestens ein separates Fällungsbad überführt wird, in welchem der Prozessflüssigkeit im Wechsel Ammoniak (NH3) und Wasserstoffperoxid (H2O2) zugeführt wird bis keine pH-Wert-Änderung bei Wasserstoffperoxidzugabe mehr messbar ist. Alternativ oder zusätzlich darf ferner keine pH-Wert-Änderung in der dazugehörigen Reaktionszeit von Wasserstoffperoxid (H2O2) im Fällungsbad auftreten. Die Zuführung erfolgt vorzugsweise derart, dass
    1. a) bei einer Prozesslösung im Fällungsbad mit einem pH-Wert unterhalb von 4,00 (pH < 4,00) in einem ersten Schritt eine Zugabe von Ammoniak (NH3) erfolgt, wobei diese so lange erfolgt, bis der pH-Wert vorzugsweise 4,00 bis 5,50, besonders bevorzugt 4,00 bis 4,20 erreicht hat. Nach Erreichung des entsprechenden pH-Werts erfolgt in einem zweiten Schritt die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) bis der pH-Wert der Prozesslösung im Fällungsbad auf 2,00 bis 3,90, vorzugsweise auf 3,50 bis 3,90, gesenkt wurde; oder
    2. b) bei einer Prozesslösung im Fällungsbad mit einem pH-Wert oberhalb von 4,00 (pH ≥ 4,00) erfolgt in einem ersten Schritt eine Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) bis der pH-Wert der Prozesslösung im Fällungsbad auf 2,00 bis 3,90, vorzugsweise auf 3,50 bis 3,90, gesenkt wurde. Im Folgenden erfolgt in einem zweiten Schritt eine Zugabe von Ammoniak (NH3), wobei dieses so lange zugeführt wird, bis der pH-Wert der Prozesslösung vorzugsweise 4,00 bis 5,50, besonders bevorzugt 4,00 bis 4,20 erreicht hat;
    wobei die Schritte der Zugabe von Ammoniak oder Wasserstoffperoxid so lange wiederholt werden, bis keine Änderung des pH-Wertes bei H2O2-Zugabe mehr messbar ist. In einer besonders bevorzugten Form erfolgen der eine erste Schritt und/oder der eine zweite Schritt der Zugabe von Ammoniak oder Wasserstoffperoxid über mehrere Teilschritte, um eine Überdosierung zu vermeiden. Zwischen den Teilschritten oder der Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) oder Ammoniak (NH3) liegt in einem bevorzugten Aspekt eine Reaktionszeit, die vorzugsweise bei 20 Sekunden (sek) bis 400 sek, besonders bevorzugt zwischen 30 sek und 200 sek, liegt.
  • In einer Ausführungsform wird der durch die Zuführung von Ammoniak und Wasserstoffperoxid in die Prozesslösung abgesetzte Eisenhydroxidschlamm innerhalb des Fällungsbades in einem weiteren Schritt aufbereitet, indem dieser filtriert und ein daraus generiertes Filtrat vorzugsweise dem Flussmittel zurückgeführt wird. Ein bei der Filtration entstehender Filterkuchen wird vorzugsweise in einem weiteren Schritt mittels Druckluft und/oder Wasserspülung gespült, wodurch Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl) aus diesem ausgewaschen werden und in das Filtrat übergehen.
  • In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Filterkuchen in einem weiteren Schritt mittels Salzsäure behandelt, wodurch Eisenchlorid (FeCl2) gebildet wird, welches in die Eisen-(Alt)Beize eingeleitet werden kann, wobei der Filterkuchen vorzugsweise direkt in der sauren Eisen-Altbeize behandelt bzw. in dieser aufgelöst wird.
  • Eine Zink-Altbeize kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in das Fällungsbad, vorzugsweise während des Befüllvorgangs, geleitet werden, wobei dieser besonders bevorzugt zuvor Filterstaub aus einem Verzinkungsvorgang zugeführt wurde, um Zinkchlorid (ZnCl2), Zinkoxid (ZnO) und Ammoniumchlorid (NH4Cl) aus dem Filterstaub auszulösen. Das im Filterstaub enthaltene Zinkoxid (ZnO) neutralisiert den Restsäuregehalt in der Zink-Altbeize, was den im nachgeschalteten Fällungsprozess resultierenden Ammoniakverbrauch positiv beeinflusst und diesen senkt.
  • Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Badzusammensetzungen innerhalb von Feuerverzinkungsanlagen, insbesondere eines Flussmittelbades, umfassend
    1. a) mindestens ein Fällungsbad, in welches Prozessflüssigkeit aus dem Flussmittelbad geleitet werden kann;
    2. b) mindestens ein Behältnis für Ammoniak (NH3), welches über eine Zuleitung mit dem Fällungsbad verbunden ist;
    3. c) mindestens ein Behältnis für Wasserstoffperoxid (H2O2), welches über eine Zuleitung mit dem Fällungsbad verbunden ist;
    4. d) mindestens ein Behältnis für Zink-Altbeize, welches mit dem Fällungsbad über eine Zuleitung in Verbindung steht, und
    5. e) mindestens ein Behältnis für Filterstaub aus einem Verzinkungsvorgang, welches mit dem Behältnis für Zink-Altbeize über eine Zuführung verbunden ist, sodass der Filterstaub in die Zink-Altbeize eingeleitet werden kann.
  • Die Vorrichtung umfasst in einem weiteren Aspekt ferner eine Filterpresse, in welche Fällungsschlamm aus dem Fällungsbad überführt wird, wobei die Filterpresse vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass diese mindestens eine Ablaufrinne aufweist, über welche das innerhalb der Filterpresse gebildete Filtrat in mindestens einen Filtratbehälter geführt werden kann. Die Filterpresse kann ferner vorzugsweise
    1. a) mindestens einen Drucksensor aufweisen, welcher einen steigenden Widerstand innerhalb der Filterpresse messen kann;
    2. b) mindestens ein Ventil am Eingang umfassen; und/oder
    3. c) mindestens eine Druckluftzufuhr und/oder Wasserzufuhr aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens ein Behältnis für Eisen-Altbeize, welches mit einem Behältnis für den in der Filterpresse generierten Filterkuchen in Verbindung steht, sodass Eisenchlorid (FeCl2) aus dem Filterkuchen rückgewonnen und vorzugsweise zur Ausnutzung des Restsäuregehaltes in der Eisen-Altbeize verwendet wird. Durch Verwendung des Filterkuchens in der Eisen-Altbeize wird deren Wertstoffkonzentration, nämlich der Eisenchloridanteil, erhöht und gleichzeitig der für die weitere Verwendung störende freie Salzsäuregehalt reduziert.
  • Die Vorrichtung kann vorzugsweise mindestens ein Steuerelement umfassen, das
    1. a) die geförderte Volumenmenge der Prozessflüssigkeit aus dem Flussmittelbad in das Fällungsbad;
    2. b) die Zugabemenge an Ammoniak (NH3) in Abhängigkeit der pH-Wert-Änderung in das Fällungsbad, wobei vorzugsweise die maximale Zugabemenge und/oder die Menge pro Teilschritt geregelt wird;
    3. c) die Zugabemenge an Wasserstoffperoxid (H2O2) in Abhängigkeit der pH-Wert-Änderung in das Fällungsbad wobei die maximale Zugabemenge und/oder die Menge pro Teilschritt geregelt wird;
    4. d) die eingeführte Menge an Zink(Zn)-Altbeize;
    5. e) die Reaktionszeit von Ammoniak (NH3) und Wasserstoffperoxid (H2O2) innerhalb des Fällungsbades;
    6. f) die Anzahl der Zugabezyklen von Ammoniak (NH3) und Wasserstoffperoxid (H2O2);
    7. g) die Zugabedauer von Ammoniak (NH3) und Wasserstoffperoxid (H2O2);
    8. h) die Beendigung des kompletten Fällungsvorgang durch fehlende pH-Wert-Änderung während der Wasserstoffperoxidzugabe; und/oder
    9. i) die Nachbehandlung des Fällungsschlammes bzw. Filterkuchens regelt.
  • Darüber hinaus kann in einem Aspekt auch mindestens ein Sensor für eine pH-Wert-Messung vorgesehen sein, der derart angeordnet ist, dass dieser den pH-Wert der Prozessflüssigkeit innerhalb des Fällungsbades ermitteln kann.
  • Das Fällungsbad kann in einer Ausführungsform mindestens ein Ventil, vorzugsweise ein Bypass-Ventil, und mindestens einer Pumpe, am Fällungsbad oder einer Leitung umfassen, die Prozessflüssigkeit von einer Stelle innerhalb des Fällungsbades an mindestens eine andere Stelle des Fällungsbades leiten, um eine Durchmischung zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann auch mindestens eine Pumpe vorgesehen sein, die eine Bewegung der Prozessflüssigkeit erzeugt.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, dass das zuvor beschriebene Verfahren durchführen kann.
  • In einem Aspekt der Erfindung führt das Computerprogrammprodukt ein Verfahren mit den folgenden Schritten aus:
    1. a) Befüllung des Fällungsbades mit einer vorbestimmten Menge zinkhaltiger Salzsäure;
    2. b) Überführung einer definierten Menge an Flussmittel aus dem Flussmittelbad in das Fällungsbad;
    3. c) Kontinuierliche pH-Überwachung der in dem Fällungsbad erhaltenen Flüssigkeit;
    4. d) Selektive Zugabe von Ammoniak oder Wasserstoffperoxid in das Fällungsbad bis zum Erreichen einen vordefinierten pH-Wertes, wobei eine Ammoniakzugabe bis zum Erreichen eines pH-Werts von 4,0 und eine anschließende Zugabe von Wasserstoffperoxid pH 4,0 in das Fällungsbad (2) erfolgt bis der pH-Wert unter 3,9 fällt und wobei zwischen den Chemikalienwechsel eine Reaktionszeit von 10 Sekunden (sek) bis 600 sek. erfolgt;
    5. e) Wiederholen des Schrittes d) bis keine pH.-Änderung mehr bei der Zugabe während der Zugabe von Wasserstoffperoxid ermittelt wird;
    6. f) Überführung des behandelten Flussmittels aus dem Fällungsbad in eine Filterpresse, wobei die gefällten Komponenten des Flussmittels im Filtermedium zurückgehalten und das gereinigte Flussmittel vorzugsweise in einen Sammelbehälter mit Filtrat überführt wird.
  • In einem bevorzugten Aspekt erfolgt ferner eine Vermischung der Flüssigkeit innerhalb des Fällungsbad durch einen Bypass-Modus.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann ferner vorgesehen sein, dass die Reaktionszeiten und/oder die Menge der Intervalle der Zugaben durch eine Analyse der pH-Reaktionskurve bestimmt werden.
  • Zusätzlich kann in einem weiteren Aspekt der Erfindung das gereinigte Flussmittel, beispielsweise aus einem Sammelbehälter mit dem Filtrat, in das Flussmittelbad zurückgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die Ausführungsformen in den Ansprüchen gekennzeichnet und durch die Ausführungen in der folgenden Beschreibung, den Beispielen und den Zeichnungen näher beschrieben.
    • Beschreibung der Zeichnungen
    • Fig. 1
    Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eines Verfahrens, wobei eine Teilmenge Prozesslösung aus dem Flussmittelbad in ein Fällungsbad überführt wird, wo sie mit Wasserstoffperoxid und Ammoniak behandelt wird. Darüber hinaus wird dem Fällungsbad Zink-Altbeize zugeführt, der zuvor Filterstaub zugeführt wurde. Der entstandene Filterkuchen wird in eine Filterpresse überführt, wo das Filtrat gesammelt wird und der verbleibende Filterkuchen nach Spülung mittels Wasser und/oder Druckluft in die Eisen-Altbeize eingeführt wird. Das Filtrat aus der Filterpresse wird in das Flussmittelbad zurückgeführt.
    Bezugszeichen
    • 1
    Flussmittelbad
    2
    Fällungsbad
    3
    Wasserstoffperoxid
    4
    Ammoniak
    5
    Zink-Altbeize
    6
    Filterstaub
    7
    Eisenhydroxidschlamm
    8
    Filterpresse
    9
    Filtrat
    10
    Eisen-Altbeize
    11
    Salzsäure/Eisenchloridlösung
    Legende
    • Ventil
    • Sensor/pH-Wert-Messung
    • Überführung von Komponenten
    • Zugabe Zinkchlorid
    • Durchmischungskreislauf
    • Druckluft-Spülung
    • Wasser-Spülung
    • Rücklösung Fällungsschlamm
    Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Badzusammensetzungen innerhalb von Feuerverzinkungsanlagen, insbesondere dem Flussmittelbad.
  • Im Folgenden sollten die Artikel "ein" und alle Ableitungen hiervon, wie sie hier verwendet werden, generell als "ein/e/es oder mehrere" verstanden werden, sofern nicht anderweitig angegeben oder aus dem Kontext als Singularform ersichtlich ist.
  • Sofern die Begriffe "enthält", "hat", "besitzt" und dergleichen in der Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, sollen diese Begriffe derart verstanden werden, wie der Begriff "aufweisend" oder "umfassend", d.h. nicht abschließend, außer es ist explizit angegeben.
  • Die im Folgenden verwendete Begriffe "Bad", "Bäder", oder "Behältnis(se)" bezeichnen im allgemeinen Becken, die mit Flüssigkeit, vorzugsweise Prozessflüssigkeit, gefüllt werden können und in welche mindestens ein Bauteil eingelassen werden kann. Aus diesem Grund handelt es sich zumeist um nach oben hin offene Becken oder Bäder. Zwar wird grundsätzlich von mehreren Bädern gesprochen, es kann sich jedoch auch um ein Becken oder Bad handeln, dass in einzelne Abschnitte getrennt ist, die die jeweilige Prozessflüssigkeit umfassen. In einem solchen Fall würden die einzelnen Abschnitte jeweils einem Bad entsprechen. In einigen Fällen kann es sich bei den Bädern oder Behältnissen, jedoch auch um geschlossene Behälter handeln.
  • Bei dem Begriff "Bauteil(e)" handelt es sich um metallische Bauteile jeglicher Art, vorzugsweise Bauteile aus eisenhaltigem bzw. eisenbasierten Material, insbesondere Bauteile aus Stahl, wie Rohlinge, Teilstücke, Konstruktionen und/oder fertige Werkstücke. Der Begriff "Bauteil" umfasst im Folgenden auch Gruppierungen und/oder Zusammenstellungen von Bauteilen unterschiedlicher oder gleicher Art und/oder unterschiedlichem oder gleichem Material, die eine gemeinsame Behandlung in einem oder mehreren Prozessbädern und/oder Schritten durchlaufen können. Diese Gruppierungen können in einigen Fällen auch mithilfe geeigneter Hilfsmittel, wie Traversen, Warenträgern oder ähnlicher Vorrichtungen zusammengestellt werden. Beim Flussmittelbad (1), dem sogenannten Fluxbad, wird ein zuvor entfettetes und gebeiztes eisenhaltiges Bauteil mit einem sogenannten Flussmittel behandelt, welches in der Regel eine wässrige Lösung von anorganischen Chloriden, insbesondere Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl), umfasst. Das Flussmittel dient unter anderem einer Feinstreinigung der Bauteiloberfläche sowie einer Verbesserung der Benetzung der Bauteiloberfläche bei den folgenden Schritten, wie der Verzinkung. Das Flussmittel, welches im Folgenden auch als Prozessflüssigkeit bezeichnet wird, weist üblicherweise eine Zusammensetzung auf umfassend die folgenden Komponenten: Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl). Darüber hinaus können weitere Komponenten wie Alkalisalze, Erdalkalisalze und/oder Metallsalze, umfasst sein, wie beispielsweise Zinnchlorid (SnCl2), Bismutchlorid (BiCl3), Antimonchlorid (SbCl3) und/oder Aluminiumchlorid (AlCl3), jedoch nicht begrenzt auf die vorherige Auflistung.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Prozessflüssigkeit des Flussmittelbades (1) im Chargenbetrieb aufbereitet, d.h. während des laufenden Betriebs. Es wird somit erreicht, dass die Störstoffe, wie beispielsweise Eisenionen (Fe2+/3+), kontinuierlich aus dem Bad entfernt werden. Hierbei wird ein bestimmtes Volumen an Prozessflüssigkeit dem jeweiligen Bad entnommen und einem separaten Bad, Becken und/oder Behältnis oder getrennten Bereich zugeführt. Dieses sogenannte Chargenvolumen kann abhängig vom Badvolumen eine unterschiedliche Menge der Prozessflüssigkeit umfassen, jedoch wird die Menge derart gewählt, dass der Prozess im Bad durch die Entnahme der Prozessflüssigkeit nicht gestört wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden 300 bis 800 Liter (I), besonders bevorzugt 500 l Prozessflüssigkeit entnommen, und in ein separates Becken, im Folgenden als Fällungsbad (2) bezeichnet, eingeführt. In dem Fällungsbad (2) wird die Prozessflüssigkeit behandelt und aufbereitet, wobei Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) zugeführt werden.
  • Die Dauer bzw. die Menge der Zugabe von Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) wird erfindungsgemäß mittels pH-Wert-Messung ermittelt. Hierbei wird die pH-Wert-Schwankung innerhalb der Prozessflüssigkeit des Fällungsbad (2) gemessen, die durch die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) erfolgt. Grund für die pH-Wert-Schwankung ist das Eisenchlorid, welches innerhalb der Prozessflüssigkeit des Flussmittelbades (1) in Lösung enthalten ist und durch die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) zu Eisen(III)hydroxid umgewandelt wird. Bei dieser Reaktion entsteht zusätzlich Salzsäure (HCl), welche den pH-Wert absenkt, wie in der folgenden Gleichung dargestellt:

            FeCl2 + ½ H2O2 + 2H2O = Fe(OH)3 + 2HCl.

  • Solange Eisenchlorid (FeCl2) in der Prozessflüssigkeit in Lösung ist, fällt der pH-Wert bei der Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) folglich ab. Mithilfe geeigneter pH-Wert-Messungen, die die Schwankungen bzw. Änderungen des pH-Werts erfasst, kann folglich ein Rückschluss gezogen werden, ob das in Lösung befindliche Eisen vollständig gefällt wurde. Verändert sich der pH-Wert durch alternierende Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) und Ammoniak (NH3) (4) in der Prozessflüssigkeit des Fällungsbades (2) bei H2O2-Zugabe, wird die wechselnde Zugabe der beiden Komponenten so lange wiederholt, bis keine Änderung bei H2O2-Zugabe mehr messbar ist. Es ist hierbei essentiell für das Verfahren, dass der Fällungsprozess erst beendet ist, wenn während der Wasserstoffperoxidzugabe (H2O2-Zugabe) und/oder der dazugehörigen Reaktionszeit keine Änderung des pH-Wertes ermittelt werden kann. Ist dies der Fall, ist alles im Fällungsbad befindliche Eisenchlorid in Eisenhydroxid umgewandelt worden.
  • Die jeweilige Zugabe von Ammoniak (4) oder Wasserstoffperoxid (3) kann mehrere Teilschritte umfassen. In den Teilschritten wird beispielsweise eine bestimmte Menge und/oder für einen bestimmten Zeitraum Wasserstoffperoxid (3) zugegeben. Die Menge der Teilschritte beispielsweise der Wasserstoffperoxid-Zugabe (3) kann hierbei beliebig häufig sein. Gleiches gilt auch für die Zugabe von Ammoniak (4). In einer bevorzugten Ausführungsform werden für die Anhebung des pH-Werts mittels Ammoniak (NH3) (4) oder die Absenkung des pH-Werts mittels Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) jeweils mehrere Teilschritte der Zugabe verwendet, um die gewünschten pH-Werte zu erreichen. Die Reaktion der in der Prozessflüssigkeit enthaltenen Stoffe mit den zugeführten Komponenten, d. h. Ammoniak (4) oder Wasserstoffperoxid (3), benötigt einige Zeit, die sogenannte Reaktionszeit, sodass zwischen den einzelnen Zugaben von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) und Ammoniak (NH3) (4) eine gewisse Zeitspanne eingehalten werden sollte. Mit der Reaktionszeit wird erreicht, dass die Reaktion der beiden Komponenten mit der Prozessflüssigkeit vollständig ist. Die Reaktionszeit sowie die Anzahl der (Teil-)Schritte sind abhängig vom Volumen des Fällungsbades (2), der Eisenkonzentration, der Zugabemenge der Komponenten (H2O2 und NH3) und/oder der Durchmischung der Prozessflüssigkeit im Fällungsbehälter. In einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt ein Steuerelement die Beendigung des Fällungsprozesses durch das Ausbleiben einer pH-Wert-Änderung während der Wasserstoffperoxidzugabe. Die Beendigung des Fällungsprozesses kann alternativ oder zusätzlich auch durch das Fehlen einer pH-Wert-Änderung innerhalb der Reaktionszeit nach der Wasserstoffperoxidzugabe ermittelt werden. Ist dies der Fall wurde das in der Prozesslösung befindliche Eisenchlorid in Eisenhydroxid umgewandelt. Die Steuerung kann beispielsweise durch die Vorgabe der max. Zugabemenge von Wasserstoffperoxid (H2O2), der max. Zudosierzeit (inkl. Reaktionzeit) von Wasserstoffperoxid (H2O2), der Anzahl der Zugabezyklen von Wasserstoffperoxid (H2O2) und/oder der Zugabemenge von Wasserstoffperoxid (H2O2) innerhalb der einzelnen Teilschritte realisiert werden, ist jedoch nicht begrenzt auf die vorangehende Auflistung. Die Reaktionszeit von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) oder Ammoniak (NH3) (4) innerhalb der Prozesslösung, d.h. die Dauer der Reaktion einer der Komponenten mit der Prozesslösung im Fällungsbad (2), liegt in einem Aspekt der Erfindung bei 10 sek bis 600 sek, vorzugsweise zwischen 20 sek und 400 sek, besonders bevorzugt zwischen 30 sek und 200 sek. Das Fällungsbad (2) umfasst ferner vorzugsweise 200 l bis 5000 l, besonders bevorzugt 500 I bis 1000 I. Ein wesentlicher Aspekt der hiesigen Erfindung ist, dass Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) oder Ammoniak (NH3) (4) im Wechsel, in die Prozessflüssigkeit des Fällungsbades eingeführt werden. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe ferner in Teilschritten, bei denen kleinere Mengen der Komponenten mehrfach in die Prozessflüssigkeit gegeben werden. Erfolgt eine sofortige Zugabe der gesamten Menge an Ammoniak (NH3) oder Wasserstoffperoxid (H2O2) für die Fällung bzw. Aufoxidierung des Eisens, d.h. nach dem stöchiometrischen Verbrauch - 0,609 g 100%iges Ammoniak (NH3) für 1 g Eisen (Fe) und 0,304 g 100%iges Wasserstoffperoxid (H2O2) - ist nur eine Teilfällung des Eisens innerhalb der Prozessflüssigkeit zu beobachten. Die einmalige Zugabe der Komponenten in das Fällungsbad erreicht daher nicht die Fällung des gesamten Eisens innerhalb der Prozesslösung. Es hat sich herausgestellt, dass ein Wechsel zwischen der Zugabe von Ammoniak (NH3) oder Wasserstoffperoxid (H2O2) mit geringeren Zugabemengen der Komponenten und/oder in Teilschritten zu einer kompletten Fällung des Eisens innerhalb der Prozesslösung führt. In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird daher nach Befüllung des Fällungsbades (2) mit Prozessflüssigkeit aus dem Flussmittelbad (1) der pH-Wert in der Prozessflüssigkeit innerhalb des Fällungsbades (2) mithilfe von Ammoniak (NH3) (4) auf 4,00 bis 5,50 gesteigert, vorzugsweise auf 4,00 bis 4,20. Erreicht der pH-Wert die entsprechende Marke, erfolgt die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3), wobei der pH-Wert vorzugsweise auf 2,00 bis 3,90, besonders bevorzugt auf 3,50 bis 3,90, gesenkt wird. Der Wechsel zwischen der Zugabe von Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) erfolgt so lange bis keine Änderung während der Zugabe und Reaktionszeit bei Wasserstoffperoxidzugabe (3) mehr festgestellt werden kann. In Falle, dass der anfängliche pH-Wert, der aus dem Flussmittelbad (1) überführten Prozessflüssigkeit, bei über 4,00 liegt, erfolgt zunächst die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) gefolgt von der Zugabe von Ammoniak (NH3) (4), d.h. eine umgekehrte Reihung der zugeführten Komponenten. Durch die Ermittlung der pH-Wert-Änderungen bei Wasserstoffperoxidzugabe und somit das Vorhandensein von Eisen in Lösung, ist eine stöchiometrische Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) und Ammoniak (NH3) (4) möglich. Darüber hinaus ist der Vorteil, dass bei einem solchen Verfahren die Ausgangskonzentration von in der Prozesslösung gelöstem Eisen im Flussmittelbad (1) nicht relevant ist und nicht bekannt sein muss, da die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) und Ammoniak (NH3) (4) nach dem tatsächlichen Verbrauch bzw. dem entsprechenden Vorliegen von Eisen in Lösung erfolgt.
  • In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einer anschließenden Filtration sodann das sich abgesetzte Eisenhydroxid (7a) aufbereitet, indem dieses mit einer Pumpe durch eine Filterpresse (8), vorzugsweise Kammerfilterpresse, geleitet wird. Die Filterpresse (8) ist vorzugsweise mit Filtertüchern bestückt, die die gefällten Eisenhydroxide zurückhalten. Durch die Filterung innerhalb der Filterpresse (8) wird ein Filtrat (9) erhalten, das kein Eisen mehr enthält (Filtrat = 0 g/l Fe). Das Filtrat (9) kann in einer Ausführungsform im Weiteren über eine Ablaufrinne innerhalb der Filterpresse (8) in einen Filtratbehälter geleitet werden, welcher das Flussmittel für eine spätere Rückführung oder anderweitige Verwendung speichert. Alternativ ist auch die direkte Rückführung des Filtrats (9) in das Flussmittelbad (1) möglich. Die Überführung des Filtrats (9) in den Filtratbehälter oder ins Prozessbad erfolgt vorzugsweise über geeignete Pumpen.
  • In einer Ausführungsform erfolgt während der gesamten Laufzeit eine kontinuierliche Flüssigkeitsbeaufschlagung der Filterpresse (8), die vorzugsweise über den Filtratbehälter und beim Entleeren über den Fällungsbehälter erfolgt. Mithilfe der kontinuierlichen Flüssigkeitsbeaufschlagung der Filterpresse (8) über den gesamten Fällungsvorgang wird ein gleichmäßiger Filterkuchenaufbau ermöglicht und die Filterplatten und Filtertücher der Filterpresse (8) geschont.
  • In der Filterpresse (8) baut sich mit steigender Fällungsmenge innerhalb des Fällungsbades (2) ein entsprechender Filterkuchen umfassend Eisenhydroxid auf. Dieser zunehmende Filterkuchen führt zu einem steigenden Widerstand innerhalb der Filterpresse (8). In einem Aspekt der Erfindung wird in der Zuleitung der Filterpresse (8) oder dieser selbst ein Drucksensor angeordnet, welcher den entstehenden Druck durch die Befüllung der Presse mit Eisenhydroxid wiedergibt. Wird ein Druck von 1 bis 10 bar, vorzugsweise von 3 bis 8 bar, besonders bevorzugt von 5 bis 7 bar gemessen, so wird die Filterpresse (8) entleert. Alternativ kann anstatt oder zusätzlich zum Druckwert eine zeitgesteuerte Entleerung erfolgen.
  • Um einen nahezu reinen Filterkuchen bestehend aus Eisenhydroxid zu erhalten und/oder um zu verhindern, dass zu viel Filtrat (9), d.h. Prozessflüssigkeit mit den darin enthaltenden Flussmittelsalzen, entfernt wird, kann in einem Aspekt ein vor der Filterpresse (8) gelegenes Ventil geschlossen werden und die Filterpresse (8) und somit den Filterkuchen mittels Druckluft und/oder Wasserspülung zu behandeln. Mithilfe einer solchen Spülung des Filterkuchens können die in der Restfeuchte des Filterkuchens oder auch Fällungsschlamms enthaltenen Flussmittelkomponenten Zinkchlorid und Ammoniumchlorid ausgewaschen werden und somit die Restfeuchte des Filterkuchens gesenkt werden. Die ausgewaschenen Komponenten Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl) können sodann auch in das Flussmittelbad (1) zurückgeführt werden. Mithilfe der Behandlung des Filterkuchens oder Fällungsschlamms durch eine bevorzugte Druckluft-Wasser-Druckluft-Spülung wird erreicht, dass nur noch geringe Mengen an Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl) in diesem enthalten sind. Die Druckluftspülung erfolgt vorzugsweise für 1 min bis 30 min, vorzugsweise für 5 bis 15 min. Für eine möglichst effektive Druckluftspülung werden die Filtratausläufe der Filterpresse (8) beim Erreichen eines vorgegebenen Druckes und/oder nach einem vorab definierten Zeitraum vorzugsweise geschlossen. Im Anschluss wird dann abwechselnd jeweils ein Filtratauslauf geöffnet und mit Druckluft beaufschlagt, wobei die anderen Filtratausläufe geschlossen bleiben und somit jede Filterkammer einzeln gespült wird. Die Druckluftspülung weist in einem Aspekt einen Druck von 5 bar bis 10 bar, bevorzugt von 6 bar bis 8 bar auf. Die Behandlungszeit der Druckluftspülung pro Filtratauslauf innerhalb der Filterpresse (8) beträgt vorzugsweise 5 sek bis 120 sek, besonders bevorzugt 30 sek bis 60 sek. In einem Aspekt der Erfindung wird die Druckluftspülung vor und/oder nach der Wasserspülung durchgeführt. Wie auch bei der Druckluftspülung wird in einem Aspekt der hiesigen Erfindung die Wasserspülung für jede Filterkammer separat durchgeführt. Das bei der Wasserspülung erforderliche Wasservolumen richtet sich nach der Größe der Filterpresse (8) und dem gewünschten Reinheitgrades des Fällungsschlammes. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wasservolumen für die Wasserspülung des Fällungsschlammes auf die Verdunstungsverluste des Fluxbades abgestimmt und beträgt 100 Liter bis 2.000 Liter, bevorzugt 300 Liter bis 1.000 Liter. Erfolgt eine Spülung pro Kammer beträgt die Wassermenge pro Filtratauslauf vorzugsweise 5 Liter bis 50 Liter, besonders bevorzugt 20 Liter bis 35 Liter. Am Ende der Nachbehandlung des Filterkuchens und wenn keine Flüssigkeit mehr aus der Filterpresse (8) läuft, wird die Druckluftzufuhr gestoppt und die Filterpresse (8) geöffnet, sodass der Filterkuchen, vorzugsweise über einen Trichter, in ein Auffangbehältnis befördert wird. Der Filterkuchen wird dort gesammelt und kann den entsprechenden Entsorgungswegen zugeführt werden. Ein Vorteil einer solchen Nachbehandlung des Filterkuchens ist, dass ein störstofffreier Eisenhydroxidschlamm (7b) erzeugt wird, der nicht störfallrelevant ist und somit keinen separater Entsorgungsnachweis benötigt. Ein weiterer Vorteil der Rückführung des druckluft- und/oder wassergespülten Filtrates (9) in das Flussmittelbad (1) ist, dass Verdunstungsverluste innerhalb des Flussmittelbades (1) ausgeglichen werden können. Die Verdunstungsverluste betragen bei 45°C ca. 300-1.000 I am Tag in Abhängigkeit der Badoberfläche. Folglich wird durch eine solche Rückführung auch Wasser eingespart.
  • Der Filterkuchen, der Eisenhydroxide umfasst, kann darüber hinaus zusätzlich zur Rückgewinnung von Eisenchlorid (FeCl2) dienen, dass, beispielsweise, für die Eisenbeize verwendet werden kann. Hierbei wird das Eisenhydroxid des Filterkuchens mittels Salzsäure (11), die beispielsweise aus der Alt-Eisen-Beize verwendet werden kann, gelöst. Aufgrund dieses Vorgangs wird Eisenchlorid gebildet:

            2 Fe(OH)3 + 4 HCl = 2 FeCl2 + 5 H2O + % O2.

  • Mithilfe einer solchen Behandlung des Filterkuchens ist es möglich die sonst beim Fällungsprozess anfallenden Entsorgungskosten zu senken oder gar zu verhindern, da die vorgegebenen Grenzparameter für die Entsorgung der Alt-Eisenbeizen auch nach der Rücklösung des Fällungsschlammes eingehalten werden. Durch die Rückführung des Fällungsschlammes in die Alt-Eisenbeizen wird deren Wertstoffkonzentration, hier Eisenchlorid (FeCl2), erhöht und der verbleibende Restsäuregehalt weiter reduziert.
  • Anhand der Fällungsreaktionen können die daraus gewonnenen Komponenten bzw. die Prozesslösung wieder in den ursprünglichen Prozesskreislauf, nämlich das Flussmittelbad (1), zugeführt werden. Neben den oben aufgeführten Aufoxidierung des Eisenchlorids mit Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) innerhalb des Fällungsbades (2) (siehe oben), erfolgt durch Zugabe vom Ammoniak (NH3) (4) die Neutralisierung der Säure, wodurch, wie in der folgenden Gleichung dargestellt Ammoniumchlorid (NH4Cl) gebildet wird, welches einer der Bestandteile des Flussmittelbades (1) ist.

            HCl + NH3 = NH4Cl

  • In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner Zinkchlorid (ZnCl2) aus der Zink-Altbeize (5) zurückgewonnen werden. Die Zink-Altbeize (5) oder auch Abbeize genannt wird hierbei vorzugsweise während des Befüllvorgangs des Fällungsbades (2) in dieses geleitet.
  • Darüber hinaus wird in einer weiteren Ausführungsform der Restsäuregehalt der Zink-Altbeize (5) genutzt, welcher in der Regel bei ≤ 50 g/l HCl liegt, um darin enthaltene Komponente Zinkchlorid, Zinkoxid und Ammoniumchlorid aus dem Filterstaub (6) auszulösen. Dieser besteht aus jeweils ungefähr 1/3 Gew.% der Komponenten ZnCl2, NH4Cl und ZnO. Filterstaub (6) fällt durch die während des Verzinkungsvorgang am Kessel entstandenen Rauchgase an. Zinkoxid (ZnO) bildet bei Zugabe von der Salzsäure (HCl) aus der Zink-Altbeize (5) zusätzlich Zinkchlorid (ZnCl2). Darüber hinaus wird die Säure neutralisiert. Ein Vorteil der Rückgewinnung der Komponenten aus dem Filterstaub (6) ist, dass dieser üblicherweise kostenpflichtig zu entsorgen war, was folglich entfallen kann. Ein weiterer Vorteil der Nutzung von Filterstaub (6) in der Fällungsreaktion des Fällungsbades (2) ist, dass durch die vorgenannte Neutralisation der Zink-Altbeize (5) mittels Filterstaub (6) der pH-Wert der Prozessflüssigkeit innerhalb des Fällungsbades (2) höher ist als ohne eine Einmischung von Filterstaub (6). Folglich ist der Verbrauch beim anschließenden Fällungsprozess an Ammoniak (NH3) (4) geringer, wenn der Filterstaub zugesetzt wird. Beispielsweise liegt der pH-Wert der Prozesslösung innerhalb des Fällungsbades (2) ohne Neutralisation der Zink-Altbeize (5) mit Filterstaub bei 3,07. Mit der Einmischung des Filterstaubs (6) und der Neutralisation der Zink-Altbeize (5) kann die Prozesslösung beispielsweise einen pH-Wert von 3,82 erreichen. Aufgrund der Neutralisation mittels Filterstaub (6) und Zugabe der Zink-Altbeize (5) ist die Zugabemenge von Ammoniak (NH3) (4) auf pH 4,00 bis 5,50 folglich geringer.
  • Zusammenfassend müssen durch die Aufbereitung nahezu aller Komponenten des Flussmittelbades (1) nur noch die Verbräuche der abgebrannten Flussmittelsalze durch die Zinkaschebildung beim Verzinkungsvorgang ausgeglichen werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, da bei den üblichen Verfahren Komponenten, insbesondere Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl), kostspielig wiederbeschafft werden müssen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Aufbereitung eines Flussmittelbades (1) innerhalb einer Feuerverzinkungsanlage mit einem Flussmittelbad (1), dem mithilfe geeigneter Leitungen und mindestens einer Pumpe ein bestimmtes Volumen (Batch) der Prozessflüssigkeit entnommen und in mindestens ein Fällungsbad (2) geleitet wird. Mindestens ein Steuerelement regelt hierbei die Volumenmenge der Prozessflüssigkeit, die aus dem Flussmittelbad (1) in das Fällungsbad (2) geleitet wird. In das Fällungsbad (2), bei dem es sich um ein Becken oder Bad handelt, das offen oder geschlossen ausgebildet sein kann, können neben der Prozessflüssigkeit auch weitere Flüssigkeiten und/oder Materialien, wie beispielsweise Pulver, zugeführt werden. Erfindungsgemäß wird der in das Fällungsbad (2) geleiteten Prozessflüssigkeit Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) aus entsprechenden Behältnissen zugeführt. Um die Zugabemenge der jeweiligen Komponente bestimmen zu können, erfolgt mithilfe von geeigneten Sensoren eine pH-Wert-Messung der Prozessflüssigkeit. Hierfür ist der Sensor für die pH-Wert-Messung vorzugsweise innerhalb des Fällungsbades (2) und/oder der Bypass-Leitung des Fällungsbades (2) angeordnet, um unmittelbar den pH-Wert innerhalb der Prozessflüssigkeit messen zu können. Die pH-Wert-Messung bzw. Überwachung des pH-Werts erfolgt während der gesamten Laufzeit. Wird durch die pH-Sonde ein pH-Wert unter 3,90 gemessen, wird mithilfe mindestens eines Steuerelements Ammoniak (NH3) (4) aus einem Behältnis der Prozessflüssigkeit im Fällungsbad (2) zugegeben, bis der pH-Wert auf 4,00 bis 5,50 gesteigert, vorzugsweise auf 4,00 bis 4,20, wurde. Erreicht der pH-Wert die entsprechende Marke löst das mindestens eine Steuerelement die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) aus einem H2O2-Behältnis aus, wobei der pH-Wert vorzugsweise auf 2,00 bis 3,90, besonders bevorzugt auf 3,50 bis 3,90, gesenkt wird. Das mindestens eine Steuerelement regelt ferner die Zugabemengen in Litern und/oder die Zugabedauer der Komponenten Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3). In einem weiteren Aspekt die Reaktionszeit, d.h. Zeitspanne zwischen Zugabe einer der beiden Komponenten und der Reaktion auf diese. Darüber hinaus ist in einem Aspekt vorgesehen, dass das Steuerelement die Anzahl der Teilschritte der Zugabe an Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) regelt, um eine Überdosierung oder Unterdosierung der Komponenten innerhalb des Fällungsbades zu vermeiden. Ferner ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das Steuerelement die Beendigung des Fällungsprozesses durch die fehlende pH-Wert-Änderung während der Wasserstoffperoxidzugabe ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird durch dieses die ausbleibende pH-Wert-Änderung auch während der Reaktionszeit des Wasserstoffperoxids (H2O2) (3) in der Prozesslösung im Fällungsbad in einem Aspekt geprüft. Um den pH-Wert mittels Ammoniak (NH3) (4) anzuheben und/oder den pH-Wert mittels Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) abzusenken, erfolgen vorzugsweise die Wasserstoffperoxid (H2O2)-Zugabe (3) sowie die Ammoniak (NH3)-Zugabe (4) in mehreren Teilschritten, um die zuvor beschriebenen voreingestellten pH-Werte der Wasserstoffperoxid (H2O2)-Zugabe (3) bzw. die Ammoniak (NH3)-Zugabe (4) zu erreichen. Das Fällungsbad (2) umfasst ferner vorzugsweise 200 I bis 5000 I, besonders bevorzugt 500 I bis 1000 I.
  • Die beiden Behältnisse, die Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) umfassen, weisen vorzugsweise auch Sensoren auf, die die Füllmenge der Komponenten bestimmen, d.h. mit denen besonders bevorzugt überprüft werden kann, ob die Behältnisse leer bzw. nahezu leer sind.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung ferner ein Behältnis für die Zink-Altbeize (5), das offen oder geschlossen ausgebildet sein kann, wobei die Zink-Altbeize (5) mittels einer Pumpe in das Fällungsbad (2) geleitet wird. In das Behältnis der Zink-Altbeize (5) wird ferner erfindungsgemäß Filterstaub (6) aus einem separaten Behältnis überführt.
  • Die Reaktionszeiten und/oder zuvor beschriebenen chemischen Reaktionen werden durch eine entsprechende Durchmischung, insbesondere innerhalb des Fällungsbades (2), verbessert und sichergestellt. Für eine entsprechende Durchmischung wird die Prozessflüssigkeit innerhalb des Fällungsbades (2) im Bodenbereich mithilfe eines Ventils, vorzugsweise Bypass-Ventils, und mindestens einer geeigneten Pumpe, entnommen und an mindestens eine andere Stelle, bevorzugt kurz unter dem Flüssigkeitstand, des Fällungsbades (2) geleitet, wodurch eine stärkere Durchmischung der Prozessflüssigkeit erzeugt wird.
  • Der innerhalb des Fällungsbades (2) generierte Fällungsschlamm in Form von Eisenhydroxid, vorzugsweise Eisenhydroxidflocken und/oder Eisenhydroxidpartikeln, wird in eine Filterpresse (8), vorzugsweise eine Kammerfilterpresse, überführt. Die Überführung erfolgt vorzugsweise mittels mindestens einer Pumpe, besonders bevorzugt einer Schlammpumpe. Die Filterpresse (8) ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese mindestens eine Ablaufrinne aufweist, über welche das innerhalb der Filterpresse (8) gebildete Filtrat (9) in mindestens einen Filtratbehälter geführt werden kann.
  • In einem Aspekt der Erfindung umfasst die Filterpresse (8) mindestens einen Drucksensor, welcher den steigenden Widerstand innerhalb der Filterpresse misst. Wird ein bestimmter Druck innerhalb der Filterpresse (8) erreicht, wird ein Signal an mindestens ein Steuerelement übermittelt, die Filterpresse (8) zu entleeren. Alternativ oder zusätzlich kann mithilfe eines Steuerelements eine zeitliche Entleerung programmiert werden. Um zu verhindern, dass zu viel Filtrat (9) und Flussmittelkomponenten, d.h. Prozessflüssigkeit und Einsatzchemikalien, entfernt werden und ein möglichst störstofffreier Fällungsschlamm erzeugt wird, ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Ventil vor der Filterpresse (8) angeordnet, welches bei Bedarf geschlossen werden kann. Bei dem Ventil handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisch angesteuertes Magnetventil oder Handabsperrventil. Nach Schließung dieses erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform eine Spülung der Filterpresse (8) mittels einer Druckluftzufuhr und/oder Wasserzufuhr. Ein Steuerelement steuert hierbei die Dauer und/oder die Mengen der Spülung. Hierfür kann ferner ein Sensor am Ausgang der Filterpresse (8), d.h. vorzugsweise beim Überlauf, der mindestens eine Ablaufrinne, angeordnet sein, um zu messen, ob Filtrat (9) bei der Spülung aus der Filterpresse (8) gewonnen wird. Verlässt keine Flüssigkeit mehr die Filterpresse (8) wird die Druckluftzufuhr gestoppt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind innerhalb der Filterpresse (8) vor den einzelnen Kammern und Filtratausläufen Ventile angeordnet, die es ermöglichen die Filtratausläufe und somit Filterkammern einzeln zu öffnen. So wird ermöglicht, dass jede Filterkammer und der damit verbundene Filtratauslauf immer denselben und gleichen Spüldruck erfährt als vergleichsweise in einer Reihenschaltung bei welcher die ersten Ausläufe einen höheren Druck erfahren als die letzten. In einer bevorzugten Ausführungsform weist auch die Wasserzuführung jeweils ein Ventil pro Filterkammer und Filtratauslass auf, durch welches die jeweilige Filterkammer angesteuert werden kann. Hierbei kann es sich um das gleiche Ventil handeln, dass auch bei der Druckluftspülung verwendet wird. Der innerhalb der Filterpresse (8) gebildete Filterkuchen, kann im Folgenden vorzugsweise durch einen unterhalb der Filterpresse (8) gelegenen Trichter, in ein Auffangbehältnis befördert werden.
  • Das Filtrat (9) wird erfindungsgemäß aus dem Filtratbehältnis mithilfe einer Pumpe in das Flussmittelbad (1) zurückgeführt.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Filterkuchen innerhalb des Auffangbehältnisses oder innerhalb eines separaten Bades Salzsäure, vorzugsweise Eisen-Altbeize (10), aus mindestens einem geeigneten Behältnis zugeführt, sodass Eisenchlorid (FeCl2) rückgewonnen werden kann. Das gebildete Eisenchlorid kann in einem Behältnis aufgefangen werden oder direkt mittels geeigneter Leitungen der Eisen (Fe)-Beize zugeführt werden. Alternativ kann die Rücklösung des Fällungsschlammes auch direkt in den Alt-Eisenbeize erfolgen.
  • Die Zuführung oder Rückführung bezeichnen hierbei den Transport einer Flüssigkeit und/oder Komponente an einen anderen Ort, wie beispielsweise ein anderes Bad oder Behältnis. Dies erfolgt in der Regel durch geeignete Zu- oder Ablaufleitungen, Ventile sowie Pumpen. Diese entsprechen den im Stand der Technik bekannten Ausbildungen und werden daher nicht näher beschrieben.
  • Ferner sind in einem Aspekt der Erfindung in mindestens einem der Bäder oder Behältnisse Füllstandsmesser angeordnet, die sicherstellen, dass keine Überfüllung stattfindet und gegebenenfalls eine Überwachung der Pumpenlaufzeit ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich kann auch mindestens eine Leckagesonde vorgesehen sein, die ein Auslaufen der Flüssigkeiten signalisieren kann.
  • In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung befindet sich unterhalb der Vorrichtung eine Auffangwanne, welche gegebenenfalls ausgetretene Flüssigkeiten auffängt.
  • Bei dem Steuerelement handelt es sich vorzugsweise um mindestens ein Rechenmodul, wie beispielsweise einen Computer, und/oder eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS); welche ein oder mehrere Übertragungsmodule umfassen kann, und somit kabelgebunden oder kabellos, Informationen erhalten, sammeln, weiterleiten und/oder Komponenten, wie Ventile und Pumpen, steuern kann. Das mindestens eine Rechenmodul und/oder die mindestens eine speicherprogrammierbare Steuerung können ferner ein oder mehrere interne und/oder externe Speicher umfassen. Das mindestens eine Steuerelement kann ferner vorzugsweise mindestens einen Schritt des oben ausgeführten Verfahrens ausführen. Geeignete Steuerelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt und können diese umfassen, weitere Details werden daher hier nicht weiter aufgeführt. Mithilfe des mindestens einen Steuerelements kann ein im weiteren Verlauf der Beschreibung beschriebenes Computerprogrammprodukt umfasst sein, welches die Steuerung der Prozesse innerhalb der Badaufbereitung koordiniert und durchführt. Hierfür umfasst das mindestens eine Steuerelement vorzugsweise mindestens ein Endgerät, wie beispielsweise ein Bedienpanel, einen PC oder Ähnliches, auf dem der Benutzer Zugriff auf ein Visualisierungsmodul hat, welches diesem die Parameter und/oder Zustände der Akteure der Vorrichtung, wie Ventile, Hähne, Pumpen und andere, aufzeigt. Der Betrieb der Vorrichtung kann wahlweise im Automatik- und/oder im Handbetrieb erfolgen. Beide Betriebsarten sind vorzugsweise durch Sicherheitsverriegelungen abgesichert.
  • Im Handbetrieb ist vorzugsweise die manuelle Ansteuerung einzelner Ventile und Pumpen möglich. Diese Ansteuerung kann mithilfe des mindestens einen Steuerelements erfolgen, indem dieses ein Signal an den entsprechenden Aktuator sendet oder durch eine manuelle Bedienung des jeweiligen Aktuators erfolgen. In einem bevorzugten Aspekt bilden die Filtratpumpe und das zugehörige Filtratventil, welche vorzugsweise in der automatischen Steuerung verbleiben, um ein Überlaufen des Filtrat-Sammelbehälters zu verhindern. Darüber hinaus verbleibt vorzugsweise auch die Filterpresse im Automatikbetrieb, um einen optimalen, prozesssicher Filtrationsprozess zu gewährleisten.
  • Im Gegensatz zum Handbetrieb, werden im Automatikbetrieb alle prozessrelevanten Schnittstellen, d.h. alle Aktuatoren, wie beispielsweise Pumpen, Hebel, Hähne, Ventile oder Ähnliche, sowie Sensoren, wie beispielsweise pH-Sonde, Durchflusssensor, Füllstandüberwachungssensor und/oder andere, abhängig vom aktuellen Vorrichtungszustand, automatisch durch das mindestens eine Steuerelement angesteuert und/oder die erhaltenen Daten der Vorrichtungskomponenten, der Aktuatoren und/oder Sensoren ausgewertet.
  • Alternativ kann auch eine Bedienung vorgesehen sein, welche teilweise automatisiert und teilweise händisch erfolgt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung folgende Komponenten:
    1. a) mindestens ein Fällungsbad (2);
    2. b) mindestens eine Filterpresse (8);
    3. c) mindestens einen Sammeltank für das Eisenhydroxid;
    4. d) mindestens ein chemisches Dosiersystem;
    5. e) mindestens ein hydraulisches Steuersystem; und
    6. f) mindestens eine Steuerelement.
  • Bei dem chemischen Dosiersystem handelt es sich vorzugsweise um eine Dosiereinrichtung, welche chemische Komponenten, wie insbesondere Ammoniak (4) und Wasserstoffperoxid (3), in vorbestimmten Mengen und zu vorgegebenen Zeiten an das mindestens eine Fällungsbad (2) abgeben kann.
  • Das hydraulische Steuerungssystem umfasst insbesondere Aktuatoren, wie beispielsweise Pumpen, Schieber, Hähne und/oder Ventile, welche die zur Steuerung des Flüssigkeitsflusses dienen.
  • Das hiesige Verfahren und die Vorrichtung sind im Vergleich zum Stand der Technik unter umwelttechnischen Aspekten ideal, da sie nur wenige bis gar keine Störstoffe produzieren und viele relevanten Stoffe für das Flussmittelbad (1) wiederhergestellt und rückgeführt werden können. Darüber hinaus ist durch die Anbringung von Sensoren an relevanten Positionen innerhalb der Vorrichtung eine Bedienerfreundlichkeit gegeben, die es dem Anwender ermöglicht, mögliche Störungen innerhalb der Fällungsreaktionen direkt zu erkennen.
  • Für den reibungslosen Ablauf des Verfahrens, das nur wenige bis gar keine Störstoffe produziert und teilweise Stoffe in das Flussmittelbad zurückführt, wurde ferner eine Steuerung entwickelt, welche durch das Steuerelement ausgeführt werden kann und die das Verfahren regulieren und kontrollieren kann.
  • Durch das Implementieren des Verfahrens in ein computergestütztes System werden zumindest einige der zu dem Verfahren gehörenden Schritte durch einen Prozessor durch Ausführung von Anweisungen durchgeführt. In einer weiteren Ausführungsform können Anweisungen oder ein Teil der Anweisungen zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens und/oder zur Implementierung des beschriebenen Verfahrens in ein System auf einem nichttransitorischen, computerlesbaren Datenträger gespeichert werden.
  • In diesem Zusammenhang kann das mindestens eine Steuerelement eine Vielzahl von identischen und/oder unterschiedlichen Modulen umfassen. Als Module werden auch "Komponenten" oder "Funktionseinheiten" bezeichnet. Darüber hinaus können Module und/oder Komponenten auch "computerausgeführt" und/oder "computerimplementiert" sein. Die Module werden hierbei im Rahmen eines Computersystems implementiert, das typischerweise einen Prozessor und einen Speicher umfasst. Im Allgemeinen ist ein Modul eine Komponente eines Systems, das bestimmte Operationen für die Implementierung einer bestimmten Funktionalität ausführt. Beispiele für Funktionalitäten umfassen den Empfang von Messwerten (wie beispielsweise Bilddaten oder die Berechnung des Feldes mittels eines Berechnungsmoduls. Die Module können jedoch auch weitere in den obigen Ausführungsformen zum Verfahren beschriebene Funktionalitäten besitzen.
  • Der Begriff "Modul" umfasst hier eine greifbare Entität, die physisch konstruiert ist, dauerhaft konfiguriert ist (z. B. festverdrahtet) oder temporär konfiguriert ist (z. B. programmiert), um auf eine bestimmte Weise zu operieren oder bestimmte hierin beschriebene Operationen auszuführen. In Ausführungsformen, in denen die Module temporär konfiguriert (z. B. programmiert) sind, muss nicht jedes Modul zu jedem Zeitpunkt konfiguriert oder instanziiert werden. Beispielsweise kann ein allgemeiner Prozessor derart konfiguriert sein, dass er verschiedene Module zu unterschiedlichen Zeiten ausführt. In einigen Ausführungsformen implementiert ein Prozessor ein Modul durch Ausführung von Anweisungen, die zumindest ein Teil der Funktionalität des Moduls implementieren. Optional kann ein Speicher die Anweisungen (z. B. als Computer-Code) speichern, die durch den Prozessor gelesen und verarbeitet werden und bewirken, dass der Prozessor zumindest einige an der Implementierung der Funktionalität des Moduls beteiligte Operationen durchführt.
  • Zusätzlich oder alternativ kann ein Speicher, der in oder mehrere Speichergeräte umfassen kann, in einer Ausführungsform Daten speichern, die durch den Prozessor gelesen und verarbeitet werden, um zumindest einen Teil der Funktionalität des Moduls zu implementieren. Der Speicher kann in einer weiteren Ausführungsform ein oder mehrere Hardware-Elemente umfassen, die Informationen speichern können, die für einen Prozessor zugänglich sind. Der Speicher kann in einer Ausführungsform zumindest teilweise als ein Teil des Prozessors oder als auf demselben Chip wie der Prozessor befindlich sein und/ oder ein vom Prozessor separates materielles Element sein.
  • Der mindestens eine Prozessor führt in einer Ausführungsform auf dem Speicher gespeicherte Anweisungen aus, die an der Implementierung der Funktionalität eines bestimmten Moduls beteiligte Operationen durchführen. Der mindestens eine Prozessor kann zudem derart operieren, dass die Leistung der relevanten Operationen in einer Umgebung mit "Cloud-Computing" oder als "Software-as-a-Service" (SaaS) unterstützt wird. Zum Beispiel können zumindest einige der an der Implementierung eines Moduls beteiligten Operationen durch eine Gruppe von Computern durchgeführt werden, die über ein Netzwerk, wie beispielsweise das Internet und/oder über eine oder mehrere entsprechende Schnittstellen, wie Anwendungsprogramm-Schnittstellen (API) zugänglich sind. Optional können einige der Module in einer verteilten Weise zwischen mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Der mindestens eine Prozessor kann sich in einer Ausführungsform an einem geographischen Ort befinden oder auf mehrere geographische Orte verteilt sein. Weiterhin können Daten in einer Ausführungsform zu cloudbasierten Servern hochgeladen werden. In einigen Ausführungsformen können Module anderen Modulen Informationen bereitstellen und/ oder Informationen von anderen Modulen empfangen. Entsprechend können solche Module als kommunikativ gekoppelt gelten. Wenn mehrere solcher Module gleichzeitig vorhanden sind, können Kommunikationen durch Signalübertragung erreicht werden. In Ausführungsformen, in denen Module zu unterschiedlichen Zeiten konfiguriert oder instanziiert werden, können Kommunikationen zwischen solchen Modulen beispielsweise durch das Speichern und Abrufen von Informationen in Speicherstrukturen, auf die mehrere Module zugreifen können, erreicht werden. In einer Ausführungsform kann ein Modul eine Operation ausführen und den Output dieser Operation auf einem Speichergerät speichern, mit dem es kommunikativ gekoppelt ist. Ein anderes Modul kann dann zu einem späteren Zeitpunkt auf das Speichergerät zugreifen, um das gespeicherte Output abzurufen und zu verarbeiten.
  • In diesem Zusammenhang betrifft die vorliegende Erfindung weiterhin ein Computerprogrammprodukt mit einem Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, dass das zuvor beschriebene Verfahren zur Badaufbereitung koordinieren und steuern kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Computerprodukt direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen und umfasst Softwarecodeabschnitte, mit denen die Schritte des hierin beschriebenen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Produkt auf einem Computer läuft. Der Begriff Computerprogrammprodukt umfasst hierbei ein auf einem Träger gespeichertes Computerprogramm, wie beispielsweise RAM, ROM, CD, Geräte und ähnliche Vorrichtungen; ein Embedded System als umfassendes System mit einem Computerprogramm, wie beispielsweise ein elektronisches Gerät mit einem Computerprogramm; ein Netzwerk von computerimplementierten Computerprogrammen, wie beispielsweise Serversysteme, Client-Systeme, Cloud Computing Systeme und ähnliche; und/oder Computer auf denen ein Computerprogramm geladen ist, abläuft, gespeichert ist, ausgeführt wird oder entwickelt wird.
  • Obgleich die hierin offengelegten Methoden mit Bezug auf bestimmte, in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführte Schritte beschrieben und dargestellt werden können, ist davon auszugehen, dass diese Schritte zur Bildung einer äquivalenten Methode ohne Abweichung von den Lehren der Ausführungsformen kombiniert, unterteilt und/oder umgeordnet werden können. Entsprechend, sofern nicht ausdrücklich hierin angegeben, stellen die Reihenfolge und Gruppierung der Schritte keine Einschränkung der Ausführungsformen dar. Darüber hinaus werden die Methoden und Mechanismen der Ausführungsformen aus Gründen der Übersichtlichkeit in einigen Fällen in der Singularform beschrieben. Jedoch können einige Ausführungsformen, sofern nicht anders angegeben, mehrere Iterationen einer Methode oder mehrere Instanziierungen eines Mechanismus umfassen. Wenn beispielsweise ein Prozessor in einer Ausführungsform offengelegt wird, soll der Anwendungsbereich der Ausführungsform auch die Verwendung mehrerer Prozessoren abdecken. Bestimmte Merkmale der Ausführungsformen, die möglicherweise aus Gründen der Übersichtlichkeit im Kontext separater Ausführungsformen beschrieben wurden, können zudem in verschiedenen Kombinationen in einer einzigen Ausführungsform bereitgestellt werden. Umgekehrt können verschiedene Merkmale der Ausführungsformen, die möglicherweise aus Platzgründen im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben wurden, zudem separat. oder in jedweder geeigneten Unterkombination bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform können die Verfahren und Programme mit verschiedenen Computersystemkonfigurationen ausgeführt werden. Diese Computersysteme umfassen sind jedoch nicht beschränkt auf Cloud- Computing, Client-Server-Modelle, Grid-Computing, Peer-to-Peer, Handheld-Geräte, Multiprozessor- Systeme, mikroprozessorbasierte Systeme, programmierbare Unterhaltungselektronik, Minicomputer und/oder Großrechner. Zusätzlich oder alternativ können einige der Ausführungsformen in einer verteilten Computerumgebung ausgeübt werden, in der die Aufgaben durch Fernbearbeitungsgeräte durchgeführt werden, die über ein Kommunikationsnetz verbunden sind. In einer verteilten Computerumgebung können Programmkomponenten in sowohl lokalen und als auch entfernten Computer und/ oder Speichergeräten lokalisiert sein. Zusätzlich oder alternativ können einige der Ausführungsformen in Form eines Dienstes wie Infrastructure-as-a-Service (laaS), Platform-as-a-Service (PaaS), Software-as-a-Service (SaaS) und/oder Network-as-a-Service (NaaS) ausgeübt werden.
  • Im Folgenden soll nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens dargestellt werden, welches mithilfe eines Computerprogrammprodukts die Badaufbereitung koordinieren und steuern kann.
  • In einem ersten Schritt wird das Fällungsbad (2) befüllt (Befüllungsphase). Hierbei wird vorzugsweise zunächst eine vorbestimmte Menge zinkhaltiger Salzsäure in das mindestens eine Fällungsbad (2) eingeführt. Im Anschluss wird Flussmittel aus dem Flussmittelbad (1) in das Fällungsbad (2) überführt, bis ein vorbestimmtes Reaktorvolumen in dem Fällungsbad (2) erreicht wird.
  • In einem weiteren Aspekt kann vorzugsweise eine Zirkulationsphase vorgesehen sein. Hierbei wird der Pumpenbetrieb derart angepasst, dass dieser im Bypass-Modus zur Verbesserung bzw. zur Erzeugung einer Mischdynamik innerhalb des mindestens einen Fällungsbads (2) beiträgt.
  • Ferner ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass in einem weiteren Schritt eine pH-Überwachung und Chemikaliendosierung erfolgt. Die kontinuierliche pH-Überwachung erfolgt hierbei vorzugsweise über mindestens eine integrierte pH-Sonde in der Füllleitung. Die Chemikaliendosierung von Ammoniak (4) oder Wasserstoffperoxid (3) in das Fällungsbad (2), insbesondere 18%iger Ammoniaklösung oder 35%igem Wasserstoffperoxid, erfolgt über eine selektive Dosierung vorzugsweise über Präzisionsdosierpumpen mit Durchflussmessung. Die Zugabe von Ammoniak (4) oder Wasserstoffperoxid (3) erfolgt in einem bevorzugten Aspekt in kontrollierten Intervallen mit vorbestimmten Pausenzeiten zwischen den Dosierungen, um eine vollständige Fällung des Eisens innerhalb des Flussmittels im Fällungsbad (2) zu erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Ammoniakzugabe bis zum Erreichen eines pH-Werts von 4,0.Wird dieser Wert erreicht wird automatisch die Zugabe von Wasserstoffperoxid pH 4,0 in das Fällungsbad (2) eingeleitet, bis der pH-Wert unter 3,9 fällt. Wird ein entsprechender Abfall gemessen, so kommt es zur Rückkehr der Ammoniakdosierung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zwischen der Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) oder Ammoniak (NH3) (4) vordefinierte Pausenzeit, die sogenannte Reaktionszeit durchgeführt. Diese liegt vorzugsweise bei 10 Sekunden (sek) bis 600 sek, besonders bevorzugt zwischen 30 sek und 200 sek.
  • Die Menge an von Ammoniak (4) oder Wasserstoffperoxid (3), die Pausenzeiten und/oder die Menge der Intervalle der Zugaben werden durch eine Analyse der pH-Reaktionskurve bestimmt.
  • Nach Abschluss der Fällung, welche erreicht wurde nachdem keine Änderung des pH-Wertes mehr während der Zugabe von Wasserstoffperoxid (3) gemessen werden konnte, wird in einem weiteren Aspekt das behandelte Flussmittel aus dem Fällungsbad (2) in die Filterpresse (8) überführt, wobei das gebundene Eisen bzw. die Eisenverbindungen im Filtermedium zurückgehalten werden und dass gereinigte Flussmittel, beispielsweise, in einen Sammelbehälter mit Filtrat (9) überführt werden kann.
  • Im Anschluss kann vorgesehen sein, dass das gereinigte Flussmittel vom Sammelbehälter mit dem Filtrat (9) in das Flussmittelbad (1) zurückgeführt wird.
  • Darüber hinaus können auch weitere Schritte, wie beispielweise ein Rückspülprozess des Filtrats, die Verwendung der Zinkaltbeize (5), Einführung von Filterstaub (6), Verwendung aufbereiteter Zinkasche als alternatives Eingangsmaterial, wie sie zuvor zum Verfahren beschrieben wurden, bei der computerimplementierten Steuerung verwendet werden.
  • Das innovative System aus Verfahren, Vorrichtung und Computerprogrammprodukt bietet mehrere technische Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Ein wesentlicher Aspekt ist die Volumenoptimierung. Durch die Verwendung des hierin beschriebenen Systems lässt sich das Verarbeitungsvolumen reduzieren und umfasst maximal 500 Liter im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit 1.000 Litern. Darüber hinaus ist eine effiziente Verarbeitung kleinerer Volumina mit proportionaler Chemikaliendosierung möglich, wobei die durch das System minimierten Pegelschwankungen im Flussmittelbad, besonders vorteilhaft für kleinere Becken sind.
  • Ein weiterer Vorteil des hiesigen Systems ist, dass die Sicherheit im Vergleich zum Stand der Technik verbessert wurde. Dies wird insbesondere erreicht durch ein intelligentes Verriegelungssystem erreicht, welches u.a. den Überlauf kontrolliert.
  • Mithilfe der präzisen Messung und Steuerung der Ammoniak- und Wasserstoffperoxid-Zugaben wird der Chemikalienverbrauch vermindert, da die pH-Überwachung der Fällung in Echtzeit erfolgt. Aufgrund der minimierten Chemikaliennutzung sin darüber hinaus reduzierte Umweltauswirkungen die Folge.
  • Die hierin beschriebene Materialrückgewinnung und das Materialrecycling, bei denen zinkhaltige Beizlösung zur Rückgewinnung von Zinkchlorid und Ammoniumchlorid verwendet werden, eine direkte Wiederauffüllung wesentlicher Flussmittelbad-Komponenten, die während normaler Verzinkungsverfahren verloren gehen, sowie eine signifikante Reduzierung des Bedarfs an Flussmittelzusätzen führen neben dem reduziertes Entsorgungsvolumen zinkhaltiger Beizlösungen zu einer verbesserten Umweltbilanz.
  • Das System stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Technologie zur Wartung von Verzinkungs-Flussbädern dar und bietet Verbesserungen in Bezug auf Betriebseffizienz, Chemikalienverbrauch, Umweltauswirkungen und Prozessökonomie durch innovative Steuerung und Prozessintegration.
  • Diese und andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der Beschreibung und den Beispielen offenbart und sind durch diese umfasst. Weitere Literatur über bekannte Materialien, Verfahren und Anwendungen, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, können aus öffentlichen Bibliotheken und Datenbanken, beispielsweise unter Verwendung elektronischer Geräte aufgerufen werden. Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erhalten werden, die zum Zweck der Illustration bereitgestellt wurden und den Umfang der Erfindung nicht beschränken sollen.
    • Beispiele Beispiel 1: Fällungsreaktion innerhalb des Fällungsbades
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist für die Wasserstoffperoxid (3) (H2O2)-Zugabe ein pH-Wert 4,00 von bzw. die Ammoniak (NH3)-Zugabe (4) von 3,90 vorgegeben. Folglich sorgt die Steuerung bei einem pH-Wert von 3,90 dafür, dass dem Fällungsbad (2) Ammoniak (NH3) (4) zugeführt wird. Umgekehrt führt durch das Erreichen eines pH-Werts von 4,0 dazu, dass die Steuerung die Zugabe von Wasserstoffperoxid (3) (H2O2) in die Prozesslösung im Fällungsbad (2) einleitet. Die Dauer der Zugabe Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) bzw. Ammoniak (NH3) (4) beträgt jeweils 30 sek bei einer Zudosierleistung der entsprechenden Dosierpumpen von 1 I/min und 500 I Prozessflüssigkeit. Die Reaktionszeit von Ammoniak (NH3) (4) wurde mit 30 sek und die Reaktionszeit Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) mit 100 sek eingestellt. In einem Versuch wies die Prozesslösung im Fällungsbad (2) nach einer Durchmischungszeit von 180 sek einen pH-Wert von 3,82 auf. Die Steuerung löste folglich eine Zugabe von Ammoniak (NH3) (4) aus. In einem Aspekt erfolgte die Zugabe von Ammoniak (NH3) (4) in mehreren Teilschritten um einen pH-Wert von ≥ 4,0 zu erreichen. In diesem Fall waren 8 Teilschritte der Ammoniak (NH3)-Zugabe (4), bei denen eine Teilmenge an Ammoniak (NH3) (4) hinzugefügt wurde, um auf einen pH-Wert ≥ 4,0 zu kommen. Durch die Zugabe von Ammoniak (NH3) (4) stellte sich ein pH-Wert von 4,01 ein. Die Steuerung schaltete um und löste sodann die Zugabe Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) aus. Auch hier erfolgten mehrere Zugaben (Teilschritte) von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) bis der pH-Wert von 3,90 erreicht wurde. In dem hiesigen Fall waren 4 Teilschritte der Wasserstoffperoxid (H2O2)-Zugabe (3) erforderlich, um den pH-Wert 3,90 zu erreichen. Die wechselnde Zugabe von H2O2 und NH3 wurde 10-mal durchgeführt bis sich bei der Wasserstoffperoxid (H2O2)-Zugabe (3) der pH-Wert nicht mehr geändert hat und bei 3,95 geblieben ist. Durch den gleichbleibenden Wert wurde deutlich, dass das in der Lösung befindliche Eisen gefällt war, wodurch die Vorrichtung den Entleerungvorgang über die nachgeschaltete Filterpresse (8) einleitete.
  • Lag der pH-Wert anfangs bei über 4 (pH > 4,00), so erfolgte im ersten Schritt gleich die Zugabe von Wasserstoffperoxid (3) mit alternierender folgender Zugabe von Ammoniak (4) (Prozessflüssigkeit pH < 3,90) unter Berücksichtigung der einstellbaren Reaktionszeiten.
  • Um die entsprechenden pH-Werte, d.h. 4,00 und 3,90, mittels Ammoniak (4) bzw. Wasserstoffperoxid (3) einzustellen, können mehrere Teilschritte der Wasserstoffperoxid (H2O2)-Zugabe (3) bzw. die Ammoniak (NH3)-Zugabe (4) notwendig sein, d.h. die wiederholte nacheinander folgende Zugabe von Ammoniak (4) oder Wasserstoffperoxid (3). Der Gesamtzyklus der Fällung ist dabei erst erreicht, wenn eine komplette Fällung des Eisens erreicht wurde und keine pH-Wert-Änderung bei bzw. während Wasserstoffperoxid (H2O2)-Zugabe (3) mehr ersichtlich ist.
    • Beispiel 2: Spülung des Filterkuchens (Eisenhydroxidschlamms (7b))
  • Nach Beendigung eines Filterpressenzyklus, d.h. nachdem die Filterpresse (8) voll war, wurde der Filterkuchen mit Wasser gespült, um die in der Restfeuchte enthaltenen Störstoffe in Form von Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl) zu beseitigen. Die Ergebnisse zeigten, dass durch die Rückspülung mit Wasser Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl) aus dem Filterkuchen ausgewaschen werden konnten, jedoch kein Eisen oder eine Eisenverbindung rückgelöst wurden. Je höher die Wassermenge war, desto höher war der Anteil an rückgewonnenen Komponenten (ZnCl2 und NH4Cl). Darüber hinaus führte die Kombination aus Druckluft- und Wasserspülung zu einer vollständigen Entfernung der beiden Komponenten aus dem Filterkuchen.
    • Beispiel 3: Rückführung des Eisenhydroxidschlamms (Filterkuchens) in die Eisen-Beize
  • Im Dauereinsatz fallen bei der Feuerverzinkung von Bauteilen beispielhaft ca. 400 kg/Woche Eisenhydroxidschlamm (7b) bei ≤ 2 g/l Fe im Flussmittelbad (1) an. Das entspricht 20,0 t/Jahr Fällungsschlamm bei Fluxbadanschluss. Bei der Entsorgung der Eisen-Alt-Beizen werden als Grenzparameter folgende Stoffe angegeben (für Fe-Beizen 2. Qualität): NH4+: 500 mg/l; Zn: 5 g/l. Bei Überschreitung dieser Parameter werden bei der Entsorgung Strafzuschläge erhoben bzw. es erfolgt eine andere Entsorgungseinstufung (z.B. Fe-Beizen 3. Qualität). Beides zieht in der Regel höhere Entsorgungskosten nach sich. Die Entsorgungskosten für Eisen-Beizen der 2. Qualität betragen derzeit ca. 85 €/t. Versuche der Zuführung eines gespülten und eines ungespülten Filterkuches in der Eisen-Altbeize (10) zeigten, dass die Rücklösung des Filterkuches in der Eisen-Beize möglich ist, da die Restsäure das Eisenhydroxid in Eisenchlorid umwandelt und die Eisen-Konzentration dadurch angehoben wird. Bei Verwendung von ungespültem Eisenhydroxidschlamm (7b) wurden jedoch die festgesetzten Grenzparameter überschritten, was zu höheren Entsorgungskosten führte. Bei der Einbringung von gespültem Filterkuchen in die Eisen-Altbeize(10) konnten die Entsorgungsparameter jedoch eingehalten werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Aufbereitung von Badzusammensetzungen innerhalb von Feuerverzinkungsanlagen, insbesondere eines Flussmittelbades (1), wobei Prozessflüssigkeit des Flussmittelbades (1) im Chargenbetrieb in mindestens ein separates Fällungsbad (2) überführt wird, in welchem der Prozessflüssigkeit im Wechsel Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) zugeführt werden bis keine pH-Wert-Änderung während der Wasserstoffperoxidzugabe (3) und/oder der dazugehörigen Reaktionszeit von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) im Fällungsbad (1) mehr messbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
    a) bei einer Prozesslösung im Fällungsbad (2) mit einem pH-Wert unterhalb von 4,00(pH < 4,00) in einem ersten Schritt eine Zugabe von Ammoniak (NH3) (4) erfolgt, wobei diese solange erfolgt, bis der pH-Wert vorzugsweise 4,00 bis 5,50, besonders bevorzugt 4,00 bis 4,20 erreicht hat, nach Erreichung des entsprechenden pH-Werts erfolgt in einem zweiten Schritt die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) bis der pH-Wert der Prozesslösung im Fällungsbad (2) auf 2,00 bis 3,90, vorzugsweise auf 3,50 bis 3,90, gesenkt wurde; oder
    b) bei einer Prozesslösung im Fällungsbad (2) mit einem pH-Wert oberhalb von 4,00 (pH ≥ 4,00) erfolgt in einem ersten Schritt eine Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) bis der pH-Wert der Prozesslösung im Fällungsbad (2) auf 2,00 bis 3,90, vorzugsweise auf 3,50 bis 3,90, gesenkt wurde, im Folgenden erfolgt in einem zweiten Schritt eine Zugabe von Ammoniak (NH3) (4), wobei dieses solange zugeführt wird, bis der pH-Wert der Prozesslösung vorzugsweise 4,00 bis 5,50, besonders bevorzugt 4,00 bis 4,20 erreicht hat;
    die Schritte der Zugabe von Ammoniak (4) oder Wasserstoffperoxid (3) werden so lange wiederholt, bis keine Änderung des pH-Wertes bei der H2O2-Zugabe und/oder der dazugehörigen Reaktionszeit von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) im Fällungsbad (1) mehr messbar ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der eine erste Schritt und/oder der eine zweite Schritt der Zugabe von Ammoniak (4) oder Wasserstoffperoxid (3) mehrere Teilschritte umfasst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen der Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) oder Ammoniak (NH3) (4) eine Reaktionszeit liegt, die vorzugsweise bei 10 Sekunden (sek) bis 600 sek, besonders bevorzugt zwischen 30 sek und 200 sek, liegt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
    a) der durch die Zuführung von Ammoniak (4) und Wasserstoffperoxid (3) in die Prozesslösung abgesetzte Fällungsschlamm innerhalb des Fällungsbades (2) in einem weiteren Schritt nachbehandelt wird, indem dieser filtriert und ein daraus generiertes Filtrat (9) vorzugsweise dem Flussmittelbad (1) zurückgeführt wird;
    b) ein bei der Filtration entstehender Filterkuchen mittels Druckluft und/oder Wasserspülung gespült wird, wodurch Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl) aus diesem ausgewaschen werden und in das Filtrat (9) übergehen;
    c) der Filterkuchen in einem weiteren Schritt mittels Salzsäure behandelt wird, wodurch Eisenchlorid (FeCl2) gebildet wird, welches in die Eisen-Altbeizen (10) eingeleitet werden kann, wobei der Filterkuchen vorzugsweise direkt in einer sauren Eisen-Altbeize (10) behandelt wird;
    d) eine Zink-Altbeize (5) in das Fällungsbad (2), vorzugsweise während des Befüllvorgangs, geleitet wird; und/oder
    e) Filterstaub (6) aus einem Verzinkungsvorgang in die Zink-Altbeize (5) überführt wird, um Zinkchlorid (ZnCl2), Zinkoxid (ZnO) und Ammoniumchlorid (NH4Cl) aus dem Filterstaub (6) auszulösen.
  6. Vorrichtung zur Aufbereitung von Badzusammensetzungen innerhalb von Feuerverzinkungsanlagen, insbesondere eines Flussmittelbades (1), umfassend
    a) mindestens ein Fällungsbad (2), in welches Prozessflüssigkeit aus dem Flussmittelbad (1) geleitet werden kann;
    b) mindestens ein Behältnis für Ammoniak (NH3) (4), welches über eine Zuleitung mit dem Fällungsbad (2) verbunden ist;
    c) mindestens ein Behältnis für Wasserstoffperoxid (H2O2) (3), welches über eine Zuleitung mit dem Fällungsbad (2) verbunden ist;
    d) mindestens ein Behältnis für Zink-Altbeize (5), welches mit dem Fällungsbad (2) über eine Zuleitung in Verbindung steht, und
    e) mindestens ein Behältnis für Filterstaub (6) aus einem Verzinkungsvorgang, welches mit dem Behältnis für Zink-Altbeize (5) über eine Zuführung verbunden ist, sodass der Filterstaub (6) in das Behältnis der Zink-Altbeize (5) zugeführt werden kann.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung ferner mindestens ein Steuerelement umfasst, das
    a) die geförderte Volumenmenge der Prozessflüssigkeit aus dem Flussmittelbad (1) in das Fällungsbad (2);
    b) die Zugabemenge an Ammoniak (NH3) (4) in Abhängigkeit der pH-Wert-Änderung in das Fällungsbad (2);
    c) die Zugabemenge an Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) in Abhängigkeit der pH-Wert-Änderung in das Fällungsbad (2);
    d) die eingeführte Menge an Zink(Zn)-Altbeize;
    e) die Reaktionszeit von Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) innerhalb des Fällungsbades (2);
    f) die Zugabedauer von Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2) (3) in das Fällungsbad (2);
    g) die Anzahl der Zyklen der Ammoniak (NH3) (4) und Wasserstoffperoxid (H2O2)-Zugabe (3);
    h) die Beendigung des kompletten Fällungsvorgangs durch fehlende pH-Wertänderung während der Wasserstoffperoxidzugabe und/oder der dazugehörigen Reaktionszeit von Wasserstoffperoxid (H2O2) (3); und/oder
    i) die Nachbehandlung des Fällungsschlammes bzw. Filterkuchens regelt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei mindestens ein Sensor für eine pH-Wert-Messung derart angeordnet ist, dass dieser den pH-Wert der Prozessflüssigkeit innerhalb des Fällungsbades (2) ermitteln kann.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend ferner eine Filterpresse (8), in welche Fällungsschlamm aus dem Fällungsbad (2) überführt wird, wobei die Filterpresse (8) vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass diese mindestens eine Ablaufrinne aufweist, über welche das innerhalb der Filterpresse (8) gebildete Filtrat (9) in mindestens einen Filtratbehälter geführt werden kann.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Filterpresse (8)
    a) mindestens einen Drucksensor aufweist, welcher einen steigenden Widerstand innerhalb der Filterpresse (8) messen kann;
    b) mindestens ein Ventil am Eingang umfasst; und/oder
    c) mindestens eine Druckluftzufuhr und/oder Wasserzufuhr aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei diese mindestens ein Behältnis für Eisen-Altbeize (10) umfasst, welches mit einem Behältnis für den in der Filterpresse (8) generierten Filterkuchen in Verbindung steht, sodass Eisenchlorid (FeCl2) aus dem Filterkuchen rückgewonnen und vorzugsweise in die Eisen-Altbeizen (10) überführt werden kann.
  12. Computerprogrammprodukt mit einem Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchführen kann.
  13. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12, wobei dieses das Verfahren mit den folgenden Schritten ausführt:
    a) Befüllung des Fällungsbades (2) mit einer vorbestimmten Menge zinkhaltiger Salzsäure;
    b) Überführung einer definierten Menge an Flussmittel aus dem Flussmittelbad (1) in das Fällungsbad (2);
    c) Kontinuierliche pH-Überwachung der in dem Fällungsbad (2) erhaltenen Flüssigkeit;
    d) Selektive Zugabe von Ammoniak (4) oder Wasserstoffperoxid (3) in das Fällungsbad (2) bis zum Erreichen einen vordefinierten pH-Wertes, wobei eine Ammoniakzugabe bis zum Erreichen eines pH-Werts von 4,0 und eine anschließende Zugabe von Wasserstoffperoxid pH 4,0 in das Fällungsbad (2) erfolgt bis der pH-Wert unter 3,9 fällt und wobei zwischen den Chemikalienwechsel eine Reaktionszeit von 10 Sekunden (sek) bis 600 sek. erfolgt;
    e) Wiederholen des Schrittes d) bis keine pH.-Änderung mehr bei der Zugabe während der Zugabe von Wasserstoffperoxid ermittelt wird;
    f) Überführung des behandelten Flussmittels aus dem Fällungsbad (2) in eine Filterpresse (8), wobei die gefällten Komponenten des Flussmittels im Filtermedium zurückgehalten und das gereinigte Flussmittel vorzugsweise in einen Sammelbehälter mit Filtrat (9) überführt wird.
  14. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12 oder 13, wobei eine Vermischung der Flüssigkeit innerhalb des Fällungsbad (2); durch einen Bypass-Modus erfolgt.
  15. Computerprogrammprodukt nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Reaktionszeiten und/oder die Menge der Intervalle der Zugaben werden durch eine Analyse der pH-Reaktionskurve bestimmt.
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