Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flussmittelaufbereitungsanlage zur Aufbereitung von zur Stahlvorbehandlung eingesetztem Flussmittel gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben der Anlage gemäß den Merkmalen im Anspruch 10.

Bauteile aus Stahl werden zur gezielten Veränderung ihrer Werkstoffeigenschaften oder wegen ihres optischen Aussehens mit bestimmten anderen metallischen Beschichtungen überzogen. Dies sind beispielsweise Zink-, Blei-, Zinn- oder Aluminiumbeschichtungen. Der Beschichtungsprozess selbst findet durch ein Eintauchen der Stahlteile in ein flüssiges Metallbad mit der gewünschten Zusammensetzung statt. Ein bekanntes Beschichtungsverfahren ist das Feuerverzinken von Stahl. Hierdurch wird erreicht, dass eine verzinkte Oberfläche auf dem Stahlbauteil bereitgestellt ist. Diese verzinkte Oberfläche ist besonders gut, insbesondere kratz- und abriebsfest mit der Oberfläche des Stahlbauteils verbunden und bildet somit eine Korrosions- schutzbeschichtung aus.

Nach dem Eintauchen der Stahlteile in das Zinkbad reagiert das flüssige Zink mit dem Eisen und bildet entsprechend dem Eisen-Zink-Zustandsdiagramm mehrere Legierungsschichten, welche ein hervorragendes Haften der Zinkschicht auf dem Stahlbauteil gewährleisten. Hierdurch wird insbesondere die Oberfläche des Stahls vor korrosivem Angriff geschützt.

Damit es zu einer Ausbildung der Legierungsschicht zwischen dem Eisen des Stahlbauteils und dem flüssigen Zink kommen kann, ist eine metallisch saubere Oberfläche des zu verzinkenden Stahlbauteils erforderlich. Verschmutzungen, Verunreinigungen oder auch Oxidbeläge verhindern eine Benetzung des Stahls mit Zink und führen dabei zu Verzinkungsfehlern. Hierzu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zur Entfernung von Verunreinigungen eine Beizbehandlung durchzuführen.

Nach dem Verlassen eines Beizbades werden die zu verzinkenden Stahlbauteile in ein Flussmittelbad überführt. Die Aufgabe des Flussmittels ist es, das zu verzinkende Stahlbauteil während des Transportes zum Verzinkungsbad vor erneuter Oxidation zu schützen sowie der Oberfläche des zu verzinkenden Stahlbauteils eine gute Benetzbarkeit für das flüssige Zink zu verleihen. Hierbei werden durch an dem Stahlbauteil anhaftende Reste der Beizbehandlung Eisen in Form von Eisenchloriden in das Flussmittel eingeschleppt, so dass sich das Flussmittel im Laufe der Zeit immer mehr mit Eisenchloriden anreichert. Die im Flussmittel enthaltenen Eisenchloride werden somit auch in das Zinkbad übertragen.

Es ist somit notwendig, das Flussmittel aufzubereiten und insbesondere zu enteisenen. Hierzu sind aus dem Stand der Technik einige Enteisenungsanlagen von Flussmittelbädern beim Feuerverzinken bekannt. Beispielsweise aus der DE 20 29 580 A oder auch der AT 402 075 B.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen sowie Verfahren zu deren Betreiben ist, dass eine relativ aufwendige Anlagentechnik mit einem externen Mischer notwendig ist, die im Betrieb mitunter fehleranfällig sein kann und somit einer aufwendigen Regelungs- und Steuerungstechnik bedarf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik eine Möglichkeit aufzuzeigen, ein Flussmittelbad im kontinuierlichen Betrieb aufzubereiten mit einer einfachen Anlagentechnik, die zugleich eine deutlich effektivere Flussmittelaufbereitung durchführt als es mit bisherigem im Stand der Technik bekannten Anlagen möglich ist.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Flussmittelaufbereitungsanlage zur Aufbereitung von zur Stahlvorbehandlung eingesetztem Flussmittel gemäß den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.

Ein verfahrenstechnischer Teil der Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zum Betreiben der Flussmittelaufbereitungsanlage mit den Merkmalen im Anspruch 10 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Flussmittelaufbereitungsanlage, nachfolgend auch Anlage genannt, zur Aufbereitung von zur Stahlvorbehandlung eingesetztem Flussmittel kann dabei insbesondere im kontinuierlichen Betrieb an ein Flussmittelbad angeschlossen werden. Dies bedeutet, von einem Flussmittelbad wird das Flussmittel abgezogen und in einen Sedimentationsbehälter überführt. Dies kann mit einer Pumpe erfolgen, jedoch auch aufgrund von Schwerkrafteinwirkung.

Dem Flussmittel wird dann ein Oxidationsmittel beigemischt dergestalt, dass Eisensalze sedimentiert werden und das aufbereitete Flussmittel dem Flussmittelbad wieder zugeführt wird. Das Oxidationsmittel führt dazu, dass Eisen (II) in Eisen (III) oxidierende Bestandteile umgewandelt wird. In dem Sedimentationsbehälter wird Eisen 3 Hydroxyd ausgefällt.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Anlage dadurch aus, dass in dem Sedimentationsbehälter ein Flussmittel aus einer Flussmittelzuführleitung austritt, deren Austrittsöffnung unterhalb einer Füllstandsoberfläche des Sedimentationsbehälters angeordnet ist, wobei das Flussmittel aus diesem Fluss- mittelaustritt in Form eines Freistrahls austritt.

Nunmehr ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Austrittsbereich des Flussmittels ein Oxidationsmittelaustritt einer Oxidationsmittelleitung angeordnet ist. Dies geschieht derart, dass das Oxidationsmittel in den Freistrahl unmittelbar eingebracht ist. Somit ist auch die Oxidationsmittelleitung unterhalb der Füllstands- Oberfläche angeordnet.

Eine Vermischung von Eisenanteilen enthaltenem Flussmittel und Oxidationsmittel wird somit erst in dem Sedimentationsbehälter selbst durchgeführt. Das Einbringen von Flussmittel und Oxidationsmittel findet in dem in dem Sedimentationsbehälter befindlichen Fluid selbst statt. Die Austrittsöffnungen von Flussmittelzuführleitung und Oxidationsmittelzuführleitung sind beide unterhalb einer Füllstandsoberfläche des Sedimentationsbehälters angeordnet.

Dies bringt erfindungsgemäß einige Vorteile mit sich. Zum einen muss nicht erst in einem externen Mischer eine Durchmischung vorgenommen werden, weshalb sich die Anlagentechnik deutlich vereinfacht. Die Reaktion, wenn das Oxidationsmittel in das Eisen enthaltende Flussmittel eingebracht wird, erfolgt direkt und unmittelbar. Dadurch, dass eine Eindüsung bzw. ein Einspritzen des Oxidationsmittels in einen Flussmittelstrom erfolgt, kann diese Reaktion in der nachgelagerten Strömung stattfinden. Vom ersten Kontakt bzw. Durchmischungsort wird somit das Reaktionsgemisch aufgrund der Strömung zunächst entfernt. Durch die aufeinandertreffenden Strömungen sowie den Austritt des Freistrahls aus der Flussmittelzuführleitung findet gleichzeitig eine derartige Turbulenzerzeugung statt, dass eine gute Durchmischung von Flussmittel und Oxidationsmittel stattfindet. Ein weiterer positiver Effekt ist, dass ein Verklumpen bzw. Verkrusten, insbesondere an der Oxidationsmittelzuführleitung, weitestgehend vermieden wird, da die folgende Reaktion durch die Strömung von den Zuführleitungen entfernt stattfindet.

Die Flussmittelzuführleitung aber auch die Oxidationsmittelzuführleitung sind aus Kunststoff ausgebildet, insbesondere aus PP oder PE. Dies bietet den Vorteil, dass die Zuführleitungen einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Gleichzeitig weisen die Zuführleitungen aus Kunststoff eine gewisse Restflexibilität auf, so dass bei Ablagerungen oder anhaftenden Verkrustungen durch einfaches hündisches Reinigen die Verkrustungen oder Ablagerungen entfernt werden können.

Der Oxidationsmittelaustritt ist bevorzugt unmittelbar unterhalb einer Öffnung des Flussmittelaustritts angeordnet. Das austretende Flussmittel, und hier insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit des Flussmittels, erzeugt somit eine Turbulenz in dem Freistrahl, jedoch auch in dem Bereich des Oxidationsmittelaustritts. Durch die Ausströmungsgeschwindigkeit des Flussmittels entstehen hohe Reynoldszahlen, insbesondere größer gleich 1000. Das so eingebrachte, insbesondere eingedüste oder eingespritzte, Oxidationsmittel wird direkt in dem Flussmittelstrom mitgenommen, so dass eine nachfolgende Reaktion weiter im Inneren des Sedimentationsbehälters stattfindet.

Besonders bevorzugt ist ferner der Oxidationsmittelaustritt in einem Winkel von 25° bis 75°, bevorzugt von 40° bis 50°, insbesondere in einem Winkel von 46° bis 47° und ganz besonders bevorzugt von etwa 45° zu dem Flussmittelaustritt angeordnet. Flierdurch ist es möglich, eine besonders gute Durchmischung von Flussmittel und Oxidationsmittel zu erreichen. Gleichzeitig nimmt der Flussmittelstrom das Oxidationsmittel in seiner Strömungsrichtung mit, so dass in der Oxidations- mittelleitung keine Ablagerungen oder Verkrustungen auftreten.

Für übliche aus dem Stand der Technik auftretende Flussmittelbecken hat sich ein Volumen des Sedimentationsbehälters von 0,5 bis 4 m ³ , insbesondere 1 ,2 bis 2,5 m ³ und besonders bevorzugt von 1 ,4 bis 1 ,8 m ³ als vorteil ig erwiesen. Die Anlagengröße ist somit relativ kompakt, gleichzeitig jedoch die Möglichkeit zur kontinuierlichen Flussmittelaufbereitung auch im Dauerbetrieb des Flussmittelbades hinreichend gegeben. Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch das Verfahren zum Betreiben der Anlage. Das Flussmittel wird mit einem Freistrahl aus dem Flussmittelaustritt in das in dem Sedimentationsbehälter bereits befindliche Flussmittel eingebracht. Der Flussmittelaustritt ist dabei unterhalb einer Oberfläche des in dem Sedimentationsbehälter befindlichen Flussmittels. In den Freistrahl wird dann das Oxidationsmittel eingebracht. Bei diesem Einbringen handelt es sich insbesondere um ein Eindüsen oder Einspritzen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Oxidations- mittels kann kleiner als die des Flussmittels sein.

Im Anschluss daran findet eine Reaktion von dem im Flussmittel enthaltenden Eisen mit dem Oxidationsmittel statt, so dass es zu einer Enteisenung des Flussmittels kommt. Insbesondere wird das Eisen in dem Sedimentationsbehälter ausgefällt und sedimentiert.

Die festen und gefällten Stoffe sinken auf den Grund des Sedimentationsbehälters. Hier kann es abgesaugt werden und beispielsweise durch eine Filterpresse geführt werden. Das Absaugen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, je nach Bedarf, erfolgen. Insbesondere kann hier wiederum der Absaugprozess derart gesteuert werden, dass die Füllstandsoberfläche des Sedimentationsbehälters maximal derart absinkt, dass jedoch der Flussmittelaustritt und der Oxidationsmittelaustritt immer noch unterhalb der Füllstandsoberfläche liegen.

Insbesondere kann die Oxidationsmittelleitung mit einer mechanischen Koppelung, beispielsweise mit einer Clipbefestigung, seitlich an der Flussmittelzuführleitung gekoppelt sein. Zu Wartungs- oder Revisionszwecken können die beiden Leitungen voneinander getrennt werden und durch einfaches mechanisches Reinigen können eventuelle Verschmutzungen gelöst werden.

Es hat sich als weiterhin besonders vorteilig erwiesen, wenn die Flussmittelzuführleitung einen Innendurchmesser von 10 bis 40 mm, bevorzugt 15 bis 30 mm, insbesondere 28 bis 29 mm aufweist sowie die Oxidationsmittelzuführ- leitung einen Innendurchmesser von 1 bis 8 mm, bevorzugt 2 bis 6 mm und insbesondere 4 mm aufweist. Wird eine bereits angemaischte Lösung als Oxidations- mittel verwendet, so ist insbesondere die Oxidationsmittelzuführleitung größer und beträgt einen Innendurchmesser von 5 bis 25 mm, bevorzugt 10 bis 20 mm, insbesondere 14 bis 18 mm.

Der Vorteil ist, dass hier auf Standardrohre zurückgegriffen werden kann, so dass die Kosten zum Erstellen der Anlage weiter sinken.

Weiterhin besonders vorteilig kann dann das Flussmittel mit einem Volumenstrom von 500 bis 1800, insbesondere von 800 bis 1600, besonders bevorzugt von 800 bis 1000 l/h (Liter pro Stunde) in den Sedimentationsbehälter eingebracht werden. Insbesondere kann hiermit eine Austrittsgeschwindigkeit von 0,2 bis 8 m/s, bevorzugt 0,5 bis 3 m/s, insbesondere 1 bis 2 m/s erreicht werden, so dass sich eine turbulente Strömung am Flussmittelaustritt bildet. Hierbei findet dann eine bessere Durchmischung mit dem nachfolgend direkt in den Freistrahl eingespritzten Oxidationsmittel statt und dadurch bedingt eine besser ablaufende Reaktion in dem Sedimentationsbehälter. Auf zusätzliche Rühreinrichtungen oder sonstige Volumen- stromerzeugungen in dem Sedimentationsbehälter kann erfindungsgemäß verzichtet werden.

Das Oxidationsmittel wird weiterhin bevorzugt mit einem Volumenstrom von 0,5 bis 3,0, insbesondere 0,8 bis 2,6 l/h (Liter pro Stunde) in den Freistrahl eingebracht. Eine Variation des Oxidationsmittelstroms kann insbesondere in Abhängigkeit von gemessenem Eisengehalt in dem Flussmittel angepasst werden, so dass auch bei stark eisenhaltigem Flussmittel eine hinreichende Enteisenung stattfinden kann und die Anlage weiterhin im kontinuierlichen Durchlaufbetrieb betrieben werden kann. Es ergeben sich insbesondere dann Strömungsgeschwindigkeiten des Oxidationsmittels von 0,02 bis 1 m/s, bevorzugt 0,04 bis 0,06 m/s und insbesondere von ca. 0,05 m/s. Wird eine angemaischte Lösung als Oxidationsmittel eingesetzt, ergeben sich geringfügig größere Strömungsgeschwindigkeiten von 0,01 bis 2 m/s, insbesondere 0,02 bis 1 m/s und ebenso wiederum 0,05 m/s. Bei der angemaischten Lösung wird jedoch ein größerer Innendurchmesser der Oxidationsmittelzuführleitung verwendet, so dass die geringfügig höhere Strömungsgeschwindigkeit durch einen größeren Volumenstrom erzeugt wird. Dieser liegt bei der angemaischten Lösung bei 0,002 bis 0,05 m ³ /h, insbesondere bei ca. 0,015 m ³ /h, was ca. 2 bis 32 l/h entspricht. Optional kann weiterhin vorgesehen sein, dass in der Flussmittelzuführleitung der pH-Wert des Flussmittels überwacht wird, insbesondere gemessen, und eingestellt wird, durch Zugabe eines Additivs, beispielsweise einer wässrigen Ammoniaklösung.

Weiterhin ist vorgesehen, dass in der Flussmittelzuführleitung eine Durchfluss- messung angeordnet ist, beispielsweise als Schwebekörperdurchflussmesser. Hier kann über Sicherheitsmaßnahmen, beispielsweise einen Magnetabschalter, somit erkannt werden, dass hinreichend Flussmittel aus dem Flussmittelbad dem Sedimentationsbehälter zugeführt wird, so dass die hier beschriebene Anlage im kontinuierlichen Durchlaufbetrieb laufen kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben der

Flussmittelaufbereitungsanlage.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungs- Varianten werden in den schematischen Figuren erläutert. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Anlage in schematischer Ansicht und

Figur 2 eine Detailansicht auf den Austritt von Flussmittel und Oxidationsmittel.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage 1. Diese weist einen Sedimentationsbehälter 2 auf, wobei in dem Sedimentationsbehälter 2 Flussmittel 3 zur Aufbereitung vorhanden ist. Dieses Flussmittel 3 weist eine Füllstandsoberfläche 4 auf, die sich im oberen Bereich des Sedimentationsbehälters 2 befindet. Über eine Flussmittelzuführleitung 5 wird dem Sedimentationsbehälter 2 kontinuierlich neues Flussmittel 6 von einem nicht näher dargestellten Flussmittelbad zugeführt. Dieses Flussmittel 6 weist Eisenanteile auf und wird durch die Flussmittelzuführleitung 5 mit einem Volumenstrom von bevorzugt 800 bis 1000 l/h in den Sedimentationsbehälter 2 zugeführt. Über eine Oxidationsmittelzuführleitung 7 wird Oxidationsmittel 8 zugeführt, beispielsweise Wasserstoffperoxid (H2O2). Ein Flussmittelaustritt 9, jedoch auch ein Oxidationsmittelaustritt 10, die sich jeweils am Ende der Flussmittelzuführleitung 5 sowie der Oxidationsmittelzuführleitung 7 befinden, sind jeweils unterhalb der Füllstandsoberfläche 4 angeordnet. Das Flussmittel 6 tritt somit mit einem Freistrahl 11 aus in das in dem Sedimentationsbehälter 2 befindliche Flussmittel 3. Das Oxidationsmittel 8 wird in diesen Freistrahl 11 direkt eingebracht, insbesondere eingedüst. Über eine Flussmittelabführleitung 12 wird das so aufbereitete Flussmittel 13 insbesondere in einem oberen Bereich des Sedimentationsbehälters 2 abgeführt und einem nicht näher dargestellten Flussmittelbad wiederum zugeführt.

Am Boden des Sedimentationsbehälters 2 fallen nicht gelöste Eisenverbindungen aus, insbesondere in Form von Schlamm 14. Dies kann über eine Abführleitung 15 abgeführt werden und beispielsweise durch eine Filterpresse 16 geführt werden. Die separierten Feststoffe können dann einer anderen Verwendung zugeführt werden und das in der Filterpresse 16 herausgefilterte Flussmittel wird dem Flussmittel- becken wieder zugeführt.

Figur 2 zeigt eine Detailansicht der Flussmittelzuführleitung 5 sowie der daran angeordneten Oxidationsmittelzuführleitung 7. Die Oxidationsmittelzuführleitung 7 ist über eine Clipverbindung 17 an die Flussmittelzuführleitung 5 gekoppelt. Das Flussmittel 6 wird durch die Flussmittelzuführleitung 5 unterhalb der Füllstands- Oberfläche 4 in das in dem Sedimentationsbehälter 2 befindliche Flussmittel 3 überführt und tritt hier mit einem sich in Strömungsrichtung verbreiternden Freistrahl 11 aus.

Zunächst ergibt sich eine Einschnürung, so dass insbesondere in dem Freistrahl 11 selbst eine Turbulenz erzeugt wird. Die Flussmittelzuführleitung 5 weist einen Innendurchmesser Di5 auf. Die Oxidationsmittelzuführleitung 7 weist ebenfalls einen Innendurchmesser Di7 auf.

Der letzte Teil der Oxidationsmittelzuführleitung 7 ist abgewinkelt ausgebildet in einem Winkel a von bevorzugt 40° bis 50°, insbesondere 45°. Der Oxidations- mittelaustritt bzw. die Oxidationsmittelaustrittsöffnung befindet sich in dem Freistrahl 11. Insbesondere ist diese unterhalb des Flussmittelaustritts 9 angeordnet. Dies erfolgt insbesondere derart, dass das Oxidationsmittel 8 direkt in den Freistrahl 11 eingedüst wird und von der Strömung des Freistrahls 11 mitgenommen wird. Es entsteht somit eine Sogwirkung durch den Freistrahl 11 , so dass keine Reaktion von Flussmittel 3 und Oxidationsmittel 8 in der Oxidationsmittelzuführleitung 7 stattfinden kann. Ein Verklumpen bzw. Anhaften wird hierdurch effektiv vermieden, so dass die Prozess- und insbesondere Reinigungskosten gesenkt werden.

Bezuqszeichen:

1 - Anlage

2 - Sedimentationsbehälter

3 - Flussmittel

4 - Füllstandsoberfläche

5 - Flussmittelzuführleitung

6 - Flussmittel

7 - Oxidationsmittelzuführleitung

8 - Oxidationsmittel

9 - Flussmittelaustritt

10 - Oxidationsmittelaustritt 11 - Freistrahl

12 - Flussmittelabführleitung

13 - aufbereitetes Flussmittel

14 - Schlamm

15 - Abführleitung zu 14

16 - Filterpresse

17 - Clipverbindung

Di5 - Innendurchmesser zu 5 Di7 - Innendurchmesser zu 7 a - Winkel