BESCHREIBUNG
Verfahren sowie Anlage zum Aufbereiten von veröltem Hauf- wer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zum Aufbereiten von veröltem Haufwerk, Walzenzunder od. dgl. Material — insbesondere von Aluminium enthaltenden Abfäl- len wie Spänen —, das/der als Haufwer bei industriellen Prozessen anfällt, bei dem eine Waschlauge, der bevorzugt ein Emulsionsspalter oder Demulgator zugesetzt ist, mit dem
Materialfluss des Haufwerkes bevorzugt im Gegenstrom zu diesem — durch eine Waschtrommel od.gl. Wascheinrichtung geführt wird, wonach das Haufwerk vorentwässert und getrocknet wird. Zudem wird beim Nachtrocknen des gewaschenen Haufwerks dieses bis zur Oxidation seiner Restanhaftungen aus der Waschlauge durch den Trocknungsbereich geführt .
Zum Kühlen von großen, schneilaufenden Walzengerüsten werden deren Walzen mit emulgierten Schmier- und Kühlmitteln überflutet. Das Öl gelangt in den während des Walzenvorganges entstehenden Walzenzunder, der bis zu etwa 20 Gew.-% mit Ölanteil belastet und dann nicht mehr einsetzbar ist. Der Walzenzunder muss deshalb vor seinem Einsatz entölt werden.
Auch Aluminiumspäne, die beispielsweise während eines spanabhebenden Formverfahrens mit Maschinenöl, ölhaltigem Kühlmittel od. dgl. benetzt worden sind, müssen gereinigt werden. Wäscht man nun aber Aluminiumspäne in einer Lauge, wird durch die Reaktion H2 frei, wobei eine große Menge von Schaum entsteht und sich Knallgas bilden kann.
Abhilfe hat hier ein Verfahren nach EP 0 157 805 B des Anmelders geschaffen, bei dem das verölte Material in eine Waschtrommel eingeleitet und dort in einer bei 10 bis 14 pH eingestellten Waschlauge im Gegenstrom gewaschen sowie da-
bei dieses Waschgut an der Trom eIwandung durch Tragflächen angehoben wird. Eine weitergehende Verbesserung schlägt der Erfinder in seiner DE 199 15 724 AI vor, bei der das zu reinigende Haufwerk im Gegenstrom zu einer Waschlauge mit Demulgator durch eine Waschtrommel und aus dieser zu einem Trockner geleitet wird.
Die DE 90 02 762 ül beschreibt einen sog. Ringkammerabscheider mit abnehmbarem Boden. Hier wird das Strömungsmit- tel durch innenliegende Ringwände so umgeleitet, dass ein serpentinenartiger Strömungsweg entsteht.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder weitergehende Verbesserungen des Verfahrens zur Aufgabe ge- stellt.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruches, die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.
Erfindungsgemäß wird die aufkonzentrierte Emulsion unter Verwendung eines Kammerabscheiders in Öl und Wasser ge- trennt. Dazu soll die Emulsion in einer Emulsionsspaltanlage von etwa 3 % bis etwa 5 % über 25 % — bevorzugt bis zu 30 % bzw. 35 % — konzentriert und dann dem Kammerabscheider zugeführt werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein an sich bekannter Ringkammerabscheider mit mehreren konzentrischen Ringkammern eingesetzt, durch welche das Strömungsmittel auf einem im Aufriss schlangenförmigen Strömungsweg hindurchgeleitet sowie in eine leichte und eine schwere Frak- tion getrennt wird; dabei soll vor allem Öl von Wasser durch einen Erhitzungsvorgang getrennt werden.
Als günstig hat es sich erwiesen, die Aluminiumspäne parallel zu einer Flamme in den Trockner mit einer Restfeuchte von etwa 5 % einzutragen. Die Flamme muss so heiß sein, dass zuerst das Wasser abgetrocknet wird, bevor die Restan- haftungen entflammen können; sobald die Restanhaftungen entflammen, steigt die Temperatur und überschreitet das vorher eingestellte Wärmeniveau.
Hierbei bekommt der Brenner bei der bisherigen Steuerung den Befehl, seine Flamme zurückzufahren. Infolge dieser Gegebenheiten verdampft das Restwasser erst später, und die Entzündung erfolgt immer später in der Trommel. Dies wiederum führt dazu, dass zum Teil brennendes Abgas aus dem Trockner ausgetragen wird.
Um eine solche Reaktion zu verhindern, wählt man erfindungsgemäß die Temperatur am Brenner höher als die angezeigte Abgastemperatur. Damit werden die Späne wieder schneller abgetrocknet und die Reaktion — d.h. die Zündung der Restanhaftungen — erfolgt im Trockner wieder früher. Somit kann man den Punkt der Entzündung der Restanhaftungen kontrollieren und an einer vorbestimmbaren Stelle im Trockner fixieren.
Vorteilhafterweise wird im übrigen die Temperatur der wäss- rigen Vorlage bei der Abgasreinigung bei etwa 50 °C bis 60 °C eingestellt; auch innerhalb dieser Grenzwerte liegende einzelne Temperaturstufen sind Teil dieser Erfindung.
Im Rahmen der Erfindung liegt eine Anlage mit einer Siebeinrichtung nachgeordneten Trenneinrichtung, welch letztere erfindungsgemäß mit einer Emulsions-Spaltanlage verbunden sowie letzterer ein Ringkammerabscheider zugeordnet ist. Zudem soll in den Ölaustrag des
Ringkammerabscheider der Ölaustrag eines Separators münden, der einer Wascheinrichtung zugeordnet ist. Der Wasserverlust der Waschlauge durch den Trockenvorgang wird durch Wasser aus der Emulsionsspaltanlage ergänzt.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Verwendung eines Ringkammerabscheiders zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens .
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1: eine Skizze zu einem Verfahrensstammbaum für die Behandlung von — mit Kühlschmiermittel od. dgl. belasteten Metallspänen, insbesondere Aluminiumspänen;
Fig. 2: eine teilweise geschnittene Skizze eines Ringkammerabscheiders in Frontsicht;
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer Aluminiumspäneaufbereitungsanlage .
Die verölten Späne aus einem aluminiumverarbeitenden Be- trieb werden über eine Aufgabe 10 einem Sieb 11 — insbesondere einem Trommelsieb od. dgl. Klassiereinrichtung -- aufgegeben und dort klassiert, d.h. gesiebt und von Unrat, Aluminiumstücken sowie Bauschen bzw. wolligen Spänen getrennt. Der Siebüberlauf gelangt über eine Leitung 12 zu einem Brecher 14, wird in diesem zerkleinert und über Leitung 13 zur Aufgabe 10 zurückgebracht.
Die gesiebten Späne werden in der durch einen Förderer 15 an das Sieb 11 angeschlossenen Zentrifuge 16 durch einen Vorschleudergang abgeschleudert und von der sie benetzenden Emulsion getrennt - die erreichbare Endnässe liegt bei etwa 4 %. Durch die Einführung der Vorabschleuderung kann bewirkt werden, dass ein konstantes Verhältnis entsteht im Einbringen an Fremdflüssigkeit — nämlich anhaftende Kühl- Schmiermittel — in den Waschprozess . Somit ist die Dosierung des Waschmittels wesentlich exakter vorzunehmen.
Die Emulsion wird über eine Leitung 18 einem Spaltprozess in einer Emulsions-Spaltanlage 30 zugeleitet. Die aufkonzentrierte Emulsion wird danach einem Ringkammerabscheider 33 zugeführt. Das im Ringkammerentöler oder -abscheider 33 gewonnene Öl kann einer Wiederverwendung zugeführt werden. Die wässrige Phase aus dem Ringkammerabscheider 33 wird der Emulsionsspaltanlage 30 zugeführt und erneut zusammen mit der Emulsion wieder aufkonzentriert .
Die Späne gelangen aus der Zentrifuge 16 in einen Vorbunker bzw. ein Zwischenlager 20, von dem sie kontinuierlich einer Waschtrommel 22 zugeführt werden.
Die Waschtrommel 22 gibt die Späne einer weiteren Zentrifuge 16a auf, in der sie — je nach Spanform — auf eine Endnässe von etwa 1 % bis 5 % abgeschleudert werden. Von dort gelangen die Späne über ein Abwurfband 23 od. dgl. Förderorgan in einen direkt befeuerten Trockner 24, in dem sie direkt mit dessen Flamme in Berührung kommen zum Nachtrocknen der gewaschenen Metallspäne. Nach dem Trocknen werden die Späne über eine Magnettrommel 24 od. dgl. Magneteinrichtung geführt, dank deren die magnetisierbaren Eisenteile entfernt werden. Anschließend erfolgt in einem Feinsieb lla eine weitere Absiebung. Die Feinanteile < 0,8 mm werden bei 27 ausgetragen. Die entölten sowie eisenfreien Späne sind dann für den Einsatz in einem Schmelzofen 28 vorbereitet.
Die an die Emulsionsleitung 18 angeschlossene Emulsions- spaltanlage 30 konzentriert die Emulsion von 2 % bis 5 % auf etwa 30 % auf. Durch den Einsatz eines bei 33 in Fig. 2 skizzierten Ringkammerabscheiders kann die aufkonzentrierte
Emulsion durch Erhitzen in Öl und Wasser getrennt werden.
Der Emulsionsspaltanlage 30 sind Speicherbehälter 31, 32 für die Wasserphase bzw. die Olemulsion zugeordnet. Der
Austrag des Speicherbehälters 31 für die Wasserphase ist
■ mit 54 bezeichnet.
Der Ringkammerabscheider 32 weist ein zylindrisches Gehäuse 34 auf, in welches in etwa halber Höhe jene Emulsionsleitung 18 tangential mündet. Im unteren Gehäuseabschnitt sind um dessen Längsachse A -- und eine zentrische Innenkammer 36 — durch Ringwände 38 getrennte koaxiale Ringkammern 40, 40a, 40b, 40c angeordnet. Die der Gehäusewandung benachbarte äußere Ringwand 38 ist nach oben hin an eine teilkalotten- artig gekrümmte Haubenwand 42 angeschlossen und ihre Unterkante steht im Abstand zum Gehäuseboden 35, an dem die nach innen folgende Ringwand 38t festliegt. Dieser folgt achs- wärts eine an der Haubenwand 42 befestigte Ringwand 38, dieser eine bodenwärts festliegende Ringwand 38t- So entsteht ein gekrümmter Strömungsweg.
Die leichte Fraktion der zirkulierenden Flüssigkeit steigt beim Eintritt bzw. an den Mündungen von Vertikalrohren 43 in eine Firstkammer 44, die sich über der Haubenwand 42 erstreckt, die schwere Fraktion folgt dem vorgegebenen Strömungsweg .
Von der Firstkammer 44 geht ein längenveränderlich gestaltetes Steigrohr 46 — mit Überlauf — für die leichte Fraktion aus. Mit 48 ist ein Ölaustritt gekennzeichnet. Diesem liegt ein Wasseraustritt 52 eines bodenwärts angeschlosse- nen Steigrohres 50 für die schwerere Fraktion nahezu gegenüber.
Im Ringkammerabscheider 32 werden — in einer Emulsionsspaltanlage 30 aufkonzentrierte — Emulsionen nach dieser Behandlung getrennt; die Emulsionsspaltanlage 30 trennt nicht Öl von Wasser, sondern konzentriert die Emulsionen von etwa 3 bis 5 % auf etwa 25 bis 30 % auf. Diese Konzentrationen lassen sich mit dem Ringkammerabscheider 32 trennen. Der wirtschaftliche Vorteil liegt auf der Hand, da nur noch maximal 30 % des Behandlungsmaterials zu entsorgen bzw. der Wiederverwendung zuzuführen sind.
Die Waschlauge läuft im Gegenstrom zum Materialfluss der Späne durch die Waschtrommel 22 und wird nach dem Verlassen dieser Waschtrommel 22 einem Wärmetauscher 56 zugeführt sowie dort auf eine Temperatur von etwa 90 °C gebracht. Anschließend gelangt die Lauge in einen Separator 58, insbesondere einem Tellerseparator, in welchem der Ölanteil und die Feinstanteile an Schlamm abgetrennt werden. Der Ölanteil gelangt in jenen Speicherbehälter 32, der Schlamm wird durch eine Leitung 59 ausgetragen. Die so aufbereitete Lauge wird dann der Waschtrommel 22 durch eine Leitung 60 erneut zugeführt.
Im Staubanteil des Abgases des Trockners 24 befindet sich ein geringer Teil an metallischem Aluminium. Bei einer Abgasreinigung mit wässrigen Lösungen oder reinem Wasser kommt es zu Reaktionen, bei dem Wasserstoff freigesetzt wird (Dissoziation) . Dieser freie Wasserstoff hängt sich zum Beispiel an Schwefel (H2S) , Stickstoff (NH4); diese Verbindungen riechen. Damit dieser Geruch in der wässrigen Vorlage gebunden bzw. abgebaut wird, muss diese wässrige Vorlage im Verhältnis zum Staubanteil groß genug sein. Dies kann man am einfachsten kontrollieren, indem man die Temperatur der wässerigen Vorlage misst; diese Temperatur sollte 55 °C nicht überschreiten.
Die Waschlauge ist eine zweiprozentige Lösung eines Waschmittels, dem zusätzlich ein sog. Emulsionsspalter — "Öl- Break" — zugegeben wird. Dieser Emulsionsspalter bewirkt, dass das in der Waschlauge gebundene Öl von dieser getrennt wird. Obwohl zu erwarten wäre, dass ein Emulsionsspalter auch gleichzeitig die Tenside aus der Waschlösung abtrennt, ist dies in der Praxis — wider Erwarten — nicht eingetreten. Durch das komplette Entölen der Waschlauge — verstärkt durch jenen Emulsionsspalter — hat die Waschlauge eine wesentlich bessere Entölungswirkung.
Eine Verbesserung der Qualität der gewaschenen Späne wird dadurch erreicht, dass die Temperatur im Trockner 24 erhöht wird, so dass hier praktisch ein vollständiges Entfernen der anhaftenden Feuchtigkeit und der restlichen Tenside erzielt wird.
Die Zugabe des Emulsionsspalters erfolgt nach Analyse der Lauge. Es kann davon ausgegangen werden, dass am Anfang höchstens drei Liter je Kubikmeter Lauge zugegeben werden muss. Das Nachschärfen erfolgt dann nach Analyse. Desweiteren hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Temperatur im Trockner soweit zu erhöhen, dass in die Oxidations- schicht des Aluminiumspans eingebundene H20 einschließlich der Kohlenwasserstoffe ausgedampft wird. Dieser Vorgang liegt je nach Legierung zwischen 240°C und 260°C.
Dadurch, dass man die abgeschleuderten und gewaschenen Späne der Flamme des Trockners 24 direkt aussetzt, kann die Abgasmenge, die dann zu reinigen bzw. in die Luft zu ent- lassen ist, wesentlich vermindert werden. Beim Kontakttrocknen benötigt man die drei- bis vierfache Luftmenge, um das entstehende Abgas aus dem Trockner 24 herauszuführen. Die Restfeuchte der in jenen Trockner 24 eingebrachten Späne beträgt maximal 4 %, von denen wenigstens 95 % Wasser sind.