DE1940729A1 - Verfahren zur Vermeidung des Fortschuettens von Abfallbeizloesung und zur Umwandlung derselben in nuetzliche Produkte - Google Patents

Description

• Verfahren zur Vermeidung des Portschüttens von Abfallbeizlbsung und zur Umwandlung derselben in nützliche Produkte ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Die Erfindung zielt auf die völlige Vermeidung der allgemein geübten Praxis, Äbfallbeiziösungen in Seen, Flüsse oder andere Gewässer einzuleiten, wodurch ernste Verunreinigungsprobleme verursacht werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Behandlung von Beizflüssigkeiten mit Schwefelsäure und Salzsäure, wobei diese Abfallstoffe in nützliche chemische Produkte umgewandelt werden sollen. Die Abfallbeizflüssigkeiten brauchen nicht mehr als sohweresVerunreinigungsproblem angesehen zu werden, sondern können vielmehr als zelle vielseitig verwendungsfähiger Produkte betrachtet werden.
• Die Peizflüssigkeit wird zum Reinigen oder Abbeizen von Eisen, Stahl oder anderen Metallen in Form von Blechen, verwendet Stangen, Draht oder anderen iialbzeuge## bevor diese zum Verbrauchsgegenstand verarb0itet werden. Am häufigsten wird eine wässrige Lösung von Schwefelsäure für diesen Zwecke verwendet. Ebenso wird hin und wieder Salzsäure benutzt Seit den Anfängen der modernen Stahlindustrie ist das Entfernen der oxydischen Zunderschicht, die sich vor dem Walzen, dem Verformen oder einem anderen Metallverarbeitungsprozeß auf dem Metall ausgebildet hat, durch Behandlung der Metalloberfläche mit verdunn#ten Lösungen von#Schwefelsäure erreicht worden. In einem gewissen Ausmaße sind auch andere Mineralsäuren, wie z. B. Phosphor- oder Salzsäure, benutzt worden; der übliche Prozeß benutzt jedoch Schwefelsäure. Die bei der Reinigung auftretende Reaktion zwischen der Schwefelsäure und dem Metall oxyd führt zur Bildung einer schwachen Schwefelsäurelösung von Eisensulfat, die allgemein als Abitallbeizlösung bekannt ist. Enthalten die Beizflässigkeiten Salzsäure, die auch als muriatische Säure bekannt ist, so ist in der Äbfallbeizflässigkeit auch Eisenchlorid vorhanden.
• In den großräumigen Eisen- und Stahlwerken der Vereinigten Staaten und auch in den übrigen Ländern werden sehr große Mengen von Beizflussigkeit erzeugt. In der Vergangenheit war die bisher -gebräuchliche Form, die Abfallbeizlös'#g aus dem Werkbereich dadurch zu entfernen, daß diese einfach in Flüsse, Seren oder andere Gewässer eingeleitet wurde.
• Es wird nun aber weithin anerkannt, daß dieses sorglose Verfahren schwerwiegende Verunreinigungsprobleme verursacht hat und daher der eingehenden Untersuchung durch örtliche, Staats- und Bundesbehorden in den Vereinigten Staaten unterliegt. Wo natürliche Gewässer nicht vorhanden sind oder wo das einleiten der #bfallflüssigkeit in nattirliche Gewässer ist verboten ist, war und/es weiterhin üblich, in der Nähe der Stahlwerke großfläohige Lagunen oder weiche anzulegen, in die die Abfallbeizlösung eingeleitet wird und in denen sie in den-Boden versickern kann. Bei den steigenden Kosten für Grundeigentum ist die Verwendung von Hunderten von Morgen von bra@chbarem Land für die Bearbeitung von Abfallprodukten ein Luxus, -der immer schwieriger gerechtfertigt werden kann. Darüberhinaus lassen solche Verfahrensweisen Frage erstehen, die die die Verunreinigung von Quellen und anderen Trinkwasserquellen betreffen Die verantwortlichen Regierungsstellen auf Orts-, Staats-und Bundesebene haben durchgreifendere Kontrollmöglichkeiten bewirkt und Gesetze erlassen, die eine Verunreinigung von Flüssen und Seen verhindern und der Stahlindustrie die Auflage gemacht haben, andere Verfahren zur Verarbeitung dieser Abfallstoffe zu entwickeln-. Zur Bearbeitung der Abfallbeizflüssigkeit sind verschiedene Verfahren vorgeschlag-en worden; aber nur einige der vorgeschlagenen Verfahren sind gänzlich zufriedenstellend.
• Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Vermeidung des abwasserartigen Entleerens von Abfallbeizflüssigkeit und der daraus resultierenden Verunreinigung von Gewässern anzugeben, das vielmehr die Abfallstoffe in handelsmäßig verwertbare Produkte überführt0 Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dessen Hilfe die Stahl- und Eisenindustrie die Abfallstoffe in der Beizflüssigkeit beseitigen und gleichzeitig auf einfache Weise die benutzte Beizflüssigkeit in gebrauchs -fähige Produkte verwandeln kann und das die Zustimmung der Auf sichtsbehbrden findet.
• Weiterhin soll ein Verfahren zur Beseitigung der AbSallbeizflüssigkeit -angegeben werden, das eine Verunreinigung und Gefahren für die Gesundheit und das Leben in der 1#ähe der Stahlwerke vermeidet. Um die angegebenen Ziele zu erreichen, ist das Verfahren durch ein Merkmal gekennzeichnet, das darin besteht, daß die Beizflüssigkeit zur Entfernung der schwebenden Feststoffe gefiltert und danach die gefilterte Lösung mit Natriumhypochlorit in Berührung gebracht wird, um den Eisengehalt daraus auszufällen, die ausgefällte Substanz wird danach getrocknet und aus dieser Eisen-(III)-Oxyd als Produkt zurückgewonnen.
• Ein weiteres Lierkmal besteht in dem Zusammenbringen der Abfallbeizflüssigkeit, die von Schwefelsäure- oder Salzsäureabbeizprozeßen herrührt, mit Natriumhypochlorit und dem darauf folgenden Wiedergewinnen von verwertbaren Nebenprodukten.
• Noch ein anderes Merkmal der Erfindung besteht in dem Filtern der Abfallbeizflüssigkeit durch aktivierte Holzkohle, die mit Diatomeen-Erde vermischt ist, und in dem Regenerieren des Filters nach seinem Unwirksamwerden durch ein Erhitzen in einem Ofen, um die Holzkohle Sur einen weiteren Gebrauch zu reaktivieren.
• Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in dem Sättigen der gefilterten AbBallbeizflüssigkeitslösung mit Natriumhypochlorit und dem nachfolgenden Wiedergewinnen von Natriumsulfat, das auch ÄIs Glauber-Salz bekannt ist.
• Die genannte Aufgabe, die Merkmale und Vorzüge werden Fachleuten aus der folgenden genaueren Beschreibung der Erfindung klar.
• Zur Durchführung der Erfindung wird die Äbfallbeizflüssigkeit aus dem Stahlwerk einer Filteranordnung zugeleitet, die ein geeignetes Filtriermaterial, z. B. aktivierte Hohlkohle, enthält. Zu diesem Zweck können auch Gemische von aktivierter Holzkohle und Diatommen-£rde verwendet werden. Unter aktivierter Holzkohle wird in diesem Falle Holzkohle verstanden, die als Filtriermittel wirken kann.
• Es soll angemerkt werden, daß irgendeine Wiltrierauartistung für diesen Zweck verwendet werden kann. Auf dem Markt sind viele verschiedene Siltriersysteme im Augenblick erhältlich, und ihre Auslegung ist bei Verwendung in diesem Verfahren nicht besonders kritisch. Nach Beendigung der Filtrierung können die in der Lösung vorhanden gewesenen Festteilchen und andere Verunreinigungen abgeschöpft oder zu Wiedergewinnungszwecken einem anderen Reinigungssystem zugeführt werden. Das Filtrat, das nach der Filtrierung der s chwefelsäurehaltigen Abfallbeizflu#ssigkeit erhalten wird, enthält Eisensulfat sowie Schwefelsäure in einer, gereinigten Lösungsform und wird einer für das Zusammenbringen mit Natriumhypochlorit geeigneten Vorrichtung zugeführt, wobei das Natriumhypochlorit in geeigneter Weise eingeleitet wird. Das Natriumhypochlorit, NaOCl, ist im allgemeinen in wässriger Lösung mit Konzentrationen von 4 bis io erhältlich. Zum Beispiel enthält die im allgemeinen zur Verfügung stehende Lösung 0,45 bis 0,50 g Natriumhypochlorit pro 100 cm3 Lösung, was einem zur Verfügung stehenden Chlorgehalt von 0,43 bis 0,48 g entspricht. Jede für das Zusammenbringen von Flüssigkeit und Slüssigkeit geeignete Ausrüstung kann für diesen Zweck verwendet werden. Bei der Reaktion, die in Ohlorationsvorrichtung stattfindet, wird das Eisen in den Ferrizustand übergeführt und Natriumsulfat, Na2SO4, gebildet. Die Sättigung der Eisen-(III)-Sul#atlösung mit Natriumhypochlorit führt zu einem Freisetzen von Chlor gas, das abgeleitet oder in bekannter Weise wiedergewonnen werden kann. Die verwendete Natriumhypochloritlösungsmenge ist nicht kritisch. Zum Ausfällen des Eisengehaltes aus der Abfallbeizlösung sollte aber eine ausreichende Menge eingeleitet werden. Abgesehen davon würde zusätzlich Natriumhypochlorit keine weitere Wirkung zeigen und nur unnötigerweise die Kosten der Abfallbeseitigung erhöhen.
• Es wird eine pastöse Masse ausgefällt, von der angenommen wird, daß sie Ferrihydroxyd ist und die durch eine geeignete Leitung aus dem Reaktionsraum entfernt werden kann; ferner kann die Masse zum Trocknenund zum Wiedergewinnen des Eisen-(111)-Oxyds z. B. in einen Ofen eingebracht werden.
• Nach Wunsch kann das Eisen(I1I)-Oxyd daraufhin gemahlen werden, damit das Endprodukt eine gewL#schte Korngröße hat.
• Das Natriumsulfat, das in der Chlorinationsvorrichtung gebildet wird, liegt in fliissiger Form von und kann durch eine geeignete Leitung in eine übliche Filtriereinrichtung zur Wiedergewinnung des Natriums-ulfats eingeleitet werden.
• Andererseits kann die Natriumsulfatlösung in bekannter Weise beseitigt oder bis zum trockenen Zustand einged-ampft werden, um trockenes Salz zu gewinnen das viele Verwendungszwecke kennt. Dieses Salz, das weithin als Glauber-Salz bekannt ist, hat viele therapeutische Eigenschaften-und wird in der Medizin als Abführmittel für Darm und Blase benutzt-. Weiterhin wird es beim Färben und Bedrucken von Stoffen, beim Einstellen von Farben, in Kühlgemischen,bei der Herstellung von Glas, bei der Herstellung von Ultramarinp#igmenten und in der Papierindustrie benutzt.
• Während sich die Beschreibung bisher auf eine Abfallbeizflüssigkeit bezog, die bei einer Schwefelsäureabbeizung entstand, soll angemerkt werden, daß die Erfindung sich ebenso auf eine Abfallbeizflüssigkeit bezieht, die bei Salzsäurebeizung entsteht. Bei der Durchführung des hierin beschriebenen Verfahrens kann die#Abfallbeizflüssigkelt irgendeine geeignete Temperatur haben. Geeigneterweise wird die Abfallflüssigkeit unter Umweltbedingungen behandelt Im allgemeinen wird die Abfallfltissigkeit direkt nach dem Abbeizen bearbeitet; ein Absetzen oder eine Vorbehandlung ist nicht nötig. Ebenso findet der Zusatz von Natriumhypochlorit unter Umweltbedingungen statt, Das Natriumhypochlorit wird normalerweise in einer wässrigen Lösung zugesetzt. Irgendeine geeignete Filtriereinrichtung kann zur Filtrierung des Ferrioxyds benutzt werden, das in dem Prozeß entsteht. Die üblichen Verdampfungs-, Filtrierungs-und Trocknungsvorridhtungen können beim Durchführen des erfindungsgemäßen verfahrens benutzt werden.
• Das folgende beispiel soll der Garstellung der besonderen Eigenarten der vorliegenden Erfindung dienen: Schwefelsäurehaltige Abfallbeizlösung von Umgebungsten#eratur, die fein verteilte Feststoffteilchen und verschiedene Verunreinigungen, wie Bíietallsulfate, Metallsulfide, Schmiermittel, Inhibitoren, Kohlenwasserstoffe, andere organische Verbindungen und ähnliches enthält, wird durch eine Mischung von einem Teil aktivierter Holzkohle und 20 Teilen Diatomeen-Erde gefiltert, Man kann beobachten, daß die Filtratflüssigkeit, im wesentlichen frei von irgendeinem widerwärtigen Geruch ist und im wesentlichen Eisensulfat und Schwefelsäure in gereinigter flüssiger Form enthält.
• Ferner wird die Plüssigkeit von Umgebungstemperatur mit Natriumhypochlorit gesättigt, um das Eisen in Form einer pastösen Masse auszufällen. Es wird so lange genügend Natriumhypochlorit zugefügt, bis kein zusätzlicher Ausfall von Eisen auftritt. Das bei der Reaktion freiwerdende Chlorgas kann in Zylindern gesammelt werden, oder die Dämpfe können mit Natriumhydroxyd zur Bildung von Natriumhypochlorit gesättigt werden, das dem Prozeß wieder zugeführt werden kann. Die Feststoffe werden dann mittels eines geeigneten Filters, wie Holz-kohle, gefiltert, und danach wird die feste pastöse Masse in einen Ofen.eingebracht, wo das Wasser bis zur Trockenheit verdamp#ft wird. Das trockene wiedergewonnene Produkt ist Eisen-'(III)-Oxyd, Be203. Das trockene Eisen-(III)-Oxyd wird in eine geeignete Mahlvorrichtung, wie z. Bo eine Kugelmühle, eingebracht, in der es auf die gewünschte Korngröße gemahlen wird; danach wird es für den geeigneten C-ebrauch abgepackt.
• Die Lösung von Natriumsulfat, die durch die Filtrierung gewonnen wird, wird in eine Verdampfungsapparatur eingeleitet, um das Wasser zu verdampfen und die Kristalle des trockenen Natriumsulfats, d.h. das Glauber-Salz, zu gewinnen, das dann für die verschiedenen angedeuteten Zwecke verwendet werden kann.
• und Selbstverständlich erscheinen Abänderungen möglich/ können leicht von Fachleuten vorgenommen werden, ohne von der Grundidee und dem Schutz umfang der Erfindung abzuweichen

Claims (11)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Vermeidung des Fortschüttens von Abfallbeizflüssigkeit und zur Umwandlung derselben in nützliche chemische Verbindungen, gekennzeichnet durch ein Zusammenbringen der Abfallbeizflüssigkeit mit Natriumhypochlorit (NäÖCl), wdas nachfolgende Ausfiltern des Niederschlags, das Trocken des Niedersch#ages und das Wiedergewinnen von Ferrioxyd aus demselben.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Filtern der Abfallbeizflüssigkeit zur Entfernung der fein verteilten Feststoffe und anderer Verunreinigungen und zur Erzeugung eines Eisenverbindung enthaltenden Filtrats.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallbeizflüssigkeit durch Holzkohle gefiltert wird0
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Abfallbeizflüssigkeit durch einen Filter aus aktivierter Holzkohle vermischt mit Diatomeen-Erde gefiltert wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfalibeizflüssigkeit Eisensulfat und Schwefelsäure enthält.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallbeizflüssigkeit Eisenchlorid und Salzsäure enthält,
7. 7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallbeizflüssigkeit Eisensulfat und Schwefelsäure enthält und nach der Filtrierung mit Natriumhypochlorit zum Ausfällen des Eisens gesättigt wird, wonach der Niederschlag getrocknet und Perrioxyd aus dem#Abfall zurückgewonnen wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallbeizflüssigkeit Sisenchlorid und Salzsäure enthalt und nach Siltrierung mit batriumhypochlorit zum Niederschlag des Eisens gesättigt wird, wonach der Niederschlag getrocknet und Perrioxyd zurückgewonnen .;ird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtrat nach Sättigung mit Natriumhypochlorit rückgewonnen und danach bis zum trockenen Zustand zur Gewinnung von Natriumsulfat verdampft wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktivierte ~Hol#kohle danach einer Erhitzung in einem Ofen ausgesetzt wird, um die Holzkohle für einen Gebrauch als Pltermaterial zu reaktivieren.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch -gekennzeichnet,, daß eine wässrige Lösung von Natriumhypochlorit verwendet wird.