Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND INSTALLATION FOR PROCESSING A HEAP OF DEBRIS THAT IS FOULED BY OIL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/078067
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for processing a heap of debris, mill scale or similar material, particularly wastes containing aluminum such as cuttings, which is/are fouled by oil and accumulates during industrial processes. According to the invention, a washing liquor is guided with the flow of material of the heap of debris through a washing device, particularly in a manner that is counter to the flow of material and, afterwards, the heap of debris is pre-drained and dried. During secondary drying of the washed heap of debris, the heap of debris is guided out of the washing liquor and through a drying area until the remaining material adhering thereto oxidizes, and the concentrated emulsion is separated into oil and water by means of a heating process and the use of a settling chamber, particularly an annular settling chamber (33). Inside a separator for emulsions, the emulsion is concentrated from a proportion ranging from approximately 3 % to approximately 5 % to a proportion of greater than 25 %, preferably up to 35 %, and is then fed to the annular settling chamber (33) that contains a number of concentric annular chambers (40, 40a, 40b, 40c) through which the flow medium is guided along a vertically serpentine flow path and is separated into a light and heavy fraction.

Inventors:
VON BORMANN GEORG (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/002909
Publication Date:
September 25, 2003
Filing Date:
March 20, 2003
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BORMANN GEORG VON (DE)
International Classes:
B01D17/02; B01D17/025; C22B1/00; C22B21/00; (IPC1-7): B03B/
Foreign References:
DE19915724A11999-12-09
DE9006098U11990-08-02
DE8809056U11988-10-06
DE3319216A11984-04-05
DE3816493A11989-11-16
EP0067139A11982-12-15
Attorney, Agent or Firm:
Hiebsch, Gerhard F. (Heinrich-Weber-Platz 1, Singen, DE)
Download PDF:
Claims:
PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Aufbereiten von veröltem Haufwerk, Walzenzunder od. dg
1. l.
2. Material, insbesondere von Alumi nium enthaltenden Abfällen wie Spänen, das/der bei in dustriellen Prozessen anfällt, bei dem eine Waschlauge mit dem Materialfluss des Haufwerkes, insbesondere im Gegenstrom zu diesem, durch eine Wascheinrichtung ge führt sowie nachfolgend das Haufwerk vorentwässert und getrocknet wird, wobei beim Nachtrocknen des gewasche nen Haufwerkes dieses bis zur Oxidation seiner Restan haftungen aus der Waschlauge durch einen Trocknungsbe reich geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die aufkonzentrierte Emulsion unter Verwendung eines Kammerabscheiders (33) in Öl und Wasser getrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion in einer Emulsionsspaltanlage (30) von etwa 3 % bis etwa 5 % über 25 %, bevorzugt bis zu 35 %, konzentriert und dann dem Kammerabscheider (33) zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Ringkammerabscheider (33) mit mehreren konzen trischen Ringkammern (40, 40a, 40b, 40c), durch welche das Strömungsmittel auf einem im Aufriss schlangenför migen Strömungsweg hindurchgeleitet sowie in eine leichte und eine schwere Fraktion getrennt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringkammerabscheider (33) Öl von Wasser durch einen Erhitzungsvorgang getrennt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallspäne parallel zur Flamme in den Trockner (24) mit einer geringen Rest feuchte eingetragen werden, wobei zuerst das Wasser abgetrocknet wird und anschließend die Restanhaftungen entflammt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Restfeuchte des angebrachten Gutes von etwa 1 gO bis 5 %, insbesondere 4 % bis 5 %.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, dass die Temperatur an einem Brenner über die Ab gastemperatur so eingestellt wird, dass sich bei Erhö hung der Abgastemperatur die Eintrittsenergie erhöht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrmenge nach der Abgastemperatur gesteuert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Entzündungspunkt der Restan haftungen an einer vorbestimmten Stelle im Trockner (24) fixiert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der wässrigen Vor lage bei der Abgasreinigung bei 50°C bis 60°C einge stellt wird.
12. Anlage mit einer Siebeinrichtung (11) nachgeschalteter Trenneinrichtung (16) zur Durchführung des Verfahrens zum Aufbereiten von veröltem Haufwerk, Walzenzunder od. dgl. Material, das/der bei industriellen Prozessen anfällt, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (16) mit einer EmulsionsSpaltanlage (30) verbunden und dieser ein Ringkammerabscheider (33) zugeordnet ist.
Description:
BESCHREIBUNG Verfahren sowie Anlage zum Aufbereiten von veröltem Hauf- werk 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 Haufwerk bei industriellen Prozessen anfällt, bei dem eine Waschlauge, der bevorzugt ein Emulsionsspalter oder Demulgator zugesetzt ist, mit dem Materialfluss des HauSwerkes--bevorzugt im Gegenstrom zu diesem--durch eine Waschtrommel od. gl. Wascheinrichtung geführt wird, wonach das Haufwerk vorentwässert und ge- trocknet 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, schnellaufenden Walzengerüsten wer- den deren Walzen mit emulgierten Schmier-und Kühlmitteln überflutet. Das Öl gelangt in den während des Walzenvorgan- ges 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 An- melders 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 Trommelwandung 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 U1 beschreibt einen sog. Ringkammerab- scheider 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 wei- tergehende Verbesserungen des Verfahrens zur Aufgabe ge- stellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruches, die Unteransprüche geben günstige Weiter- bildungen 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 Emulsionsspaltan- lage von etwa 3 % bis etwa 5 % über 25 %--bevorzugt bis zu 30 % bzw. 35 %--konzentriert und dann dem Kammerab- scheider 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 hin- durchgeleitet 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 paral- lel 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 Ge- gebenheiten 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 erfin- dungsgemäß die Temperatur am Brenner höher als die ange- zeigte 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 Trock- ner 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 ein- zelne 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 zugeord- net 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 be- vorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung ; diese zeigt in Fig. 1 : eine Skizze zu einem Verfahrensstamm- baum für die Behandlung von--mit Kühlschmiermittel od. dgl. belasteten Metallspänen, insbesondere Aluminiumspänen ; Fig. 2 : eine teilweise geschnittene Skizze eines Ringkammerabscheiders in Front- sicht ; Fig. 3 : eine schematische Darstellung einer Aluminiumspäneaufbereitungsanlage.

Die verölten Späne aus einem aluminiumverarbeitenden Be- trieb werden über eine Aufgabe 10 einem Sieb 11--ins- besondere einem Trommelsieb od. dgl. Klassiereinrichtung-- aufgegeben und dort klassiert, d. h. gesiebt und von Unrat, Aluminiumstücken sowie Bauschen bzw. wolligen Spänen ge- trennt. Der Siebüberlauf gelangt über eine Leitung 12 zu einem Brecher 14, wird in diesem zerkleinert und über Lei- tung 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 be- wirkt werden, dass ein konstantes Verhältnis entsteht im Einbringen an Fremdflüssigkeit--nämlich anhaftende Kühl- schmiermittel--in den Waschprozess. Somit ist die Dosie- rung 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 Zentri- fuge 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. För- derorgan in einen direkt befeuerten Trockner 24, in dem sie direkt mit dessen Flamme in Berührung kommen zum Nachtrock- nen der gewaschenen Metallspäne. Nach dem Trocknen werden die Späne über eine Magnettrommel 24 od. dgl. Magneteinrich- tung geführt, dank deren die magnetisierbaren Eisenteile entfernt werden. Anschließend erfolgt in einem Feinsieb 11a 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 Ölemulsion 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 Emulsionslei- tung 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 Unter- kante 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 ent- steht 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 er- streckt, die schwere Fraktion folgt dem vorgegebenen Strömungsweg.

Von der Firstkammer 44 geht ein längenveränderlich gestal- tetes Steigrohr 46--mit Überlauf--für die leichte Frak- tion aus. Mit 48 ist ein Ölaustritt gekennzeichnet. Diesem liegt ein Wasseraustritt 52 eines bodenwärts angeschlosse- nen Steigrohres 50 für die schwerere Fraktion nahezu gegen- über.

Im Ringkammerabscheider 32 werden--in einer Emulsions- spaltanlage 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 Konzen- trationen 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 Wasch- mittels, dem zusätzlich ein sog. Emulsionsspalter--"01- 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 eingetre- ten. Durch das komplette Entölen der Waschlauge--ver- stärkt 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. Desweite- ren hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Tempera- tur im Trockner soweit zu erhöhen, dass in die Oxidations- schicht des Aluminiumspans eingebundens HzO einschließlich der Kohlenwasserstoffe ausgedampft wird. Dieser Vorgang liegt je nach Legierung zwischen 240°C und 260°C.

Dadurch, dass man die abgeschleuderten und gewaschenen Spä- ne 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 Kontakt- trocknen 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.